各向异性孔隙地层非轴对称井孔中的声场

各向异性非轴对称井孔中的声场是面对现代声波测井的新问题和新挑战提出的研究课题，也是上一个已结题的重点基金的滚动课题，它对于指导和设计新的声波测井仪器，开拓声波测井的新应用，丰富和发展多相孔隙介质声学和复杂结构的声波导理论，特别是声场的模式表述理论，具有重要的学术意义和潜在的应用价值。该项研究从理论分析、数值模拟和实验测量的角度，以基本的岩石声学参数测量和声波本构方程建立和修正为切入点，致力于复杂地层的岩石声学测量方法和声学模型研究，深入研究非均匀各向异性地层非轴对称井孔中的各种声波模式的传播特点和影响因素，包括预应力充流体孔隙地层井孔中声弹性理论，明晰声波在复杂介质倾斜井孔中的传播机理。同时，建立实验室缩尺倾斜井模型，进行非均匀各向异性地层倾斜井中的非对称声源和相控阵声源激发的声波的物理模拟，从实验的角度揭示非轴对称井孔中的声场时空变化规律，并与理论分析结果相互对比和验证。

随着油气勘探从常规向非常规储层的发展，声波测井也面临新问题和新挑战。利用常规轴对称井孔声场理论建立起来的方法已不能完全适用于这些新情况。针对这些具有国际热点的科学问题，项目从理论分析、数值模拟和实验测量的角度，以基本的岩石声学参数测量和声波本构方程建立和修正为切入点，针对复杂地层的岩石声学测量方法和声学模型、非均匀各向异性地层非轴对称井孔中的传播规律、声波测井数据的反演和应用等方面开展了一系列的研究。项目取得的主要成果包括：. 首先，在Lagrange描述下，导出了静形变加小扰动的位移场方程, 得到了由应力诱导的孔隙各向异性双相介质的Piola-Kirchhoff方程；推广了Biot-胶冻模型，对充流体多孔岩石声波衰减机制进行了研究；建立了“RTR-2000高压岩石三轴动态测试系统”，开展了储层条件下岩石物理参数的测量，包括岩石的力学和三阶弹性模量测量等。. 其次，得到了复杂地层井孔中的声场传播规律。包括：揭示了具有张量渗透率的各向异性孔隙地层井孔波列分层反射和透射与界面倾角的关系；给出了VTI地层井孔受正交应力作用时弯曲波声弹公式和速度影响规律；理论和实验相结合的方式揭示了相控声源在井孔中的传播和应用。. 最后，依据产学研相结合的思路，获得技术突破与创新，如“广义钻铤波”的概念和“声波测井成像反演方法”的提出，已在声波仪器中的隔声体和换能器优化设计中发挥了重要理论指导作用；与有关企业联合研制的新型声波仪已取得了重要突破，现场测井100余井次，得到了用户的称赞。. 总之，项目围绕研究内容和目标，取得了系列创新性成果，发表SCI论文约49篇，专利16个，培养研究生60余人。其工作丰富与发展了储层声学的理论，为开辟新的声学学科生长点，推动固体声学物理学科的发展，做出了重要贡献。此外，项目组自主承办资助的9次国内、外学术会议，极大地推动了学科学术交流，为提升我国声波测井在国际上的学术地位和作用做出了应有的贡献。