大功率超聲波聲場在多層井孔中的徑向分布及數(shù)值模擬.pdf

1、在能源需求膨脹，供給壓力增加的情況下，通過提高科技應用水平提高油氣藏的采收率，已成為當前全球油氣勘探和高效開發(fā)的首要任務。超聲波采油技術(shù)作為一種有效的增產(chǎn)手段，近年來受到了石油界的廣泛重視，該技術(shù)可以提高巖心的滲透率,降低原油的粘度,有效地解除地層堵塞。
　　柱狀換能器聲源發(fā)出的聲場在傳播過程中，地質(zhì)參數(shù)多數(shù)情況下是變化的，故本文以多層孔隙介質(zhì)地層模型，探究井孔內(nèi)外對的聲場分布。本文總結(jié)和分析超聲波作用于油井的增產(chǎn)增注機理，超聲波

2、的強度由振動幅度的大小決定，通過能量表示時為聲強，通過壓力表示時為聲壓。根據(jù)Biot雙向介質(zhì)模型，考慮超聲波傳播過程中的反射、透射以及能量轉(zhuǎn)化、衰減，在柱坐標下通過分離變量法求解了霍姆亥茲方程在本文模型中的解。分別推出了超聲波在井孔內(nèi)流體和井孔外孔隙介質(zhì)中用貝塞爾函數(shù)表示的位移位，又通過兩個界面的邊界條件解出了井壁的反射系數(shù)、透射系數(shù)，給出了孔隙介質(zhì)中固液間的耦合參數(shù)。基于通過Biot理論求得的應力和位移，采用坡印廷建立的波場能量理論，

3、求解穩(wěn)態(tài)問題下的聲場能量，分為平均能量和瞬時能量，考慮油井存在射孔的情況，對徑向的平均聲強進行了修正。對超聲波波場勢函數(shù)、聲壓、聲強、能量流密度等參量進行數(shù)值模擬，得到了超聲波在井孔內(nèi)外的傳播、衰減規(guī)律，及其與頻率、功率、孔隙介質(zhì)參數(shù)間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在井孔內(nèi)超聲波能量的衰減至45％，在井孔外經(jīng)過0.5m時又損失為井壁處的17%；聲壓在井壁處會發(fā)生較大衰減，而地層參數(shù)如密度、剪切模量對其影響較大。這一結(jié)果為進一步分析超聲增油技術(shù)中聲波能量的