大功率超聲波作用孔隙介質(zhì)井孔聲場場強分布及數(shù)值模擬.pdf

1、超聲波石油開采技術(shù)主要是研究超聲波對石油儲層中流體流動的影響，而流體飽和孔隙介質(zhì)是一種接近于實際油氣儲層結(jié)構(gòu)的理論模型，孔隙度、黏滯系數(shù)和滲透率是孔隙介質(zhì)的重要特征參數(shù)。其中滲透率與黏滯系數(shù)的比值(流度)能直接反映油氣田產(chǎn)量大小。本文將井孔地層假設(shè)為流體飽和孔隙介質(zhì)，根據(jù)Biot理論的流體飽和孔隙介質(zhì)的本構(gòu)方程和運動方程，以及聲場坡印廷理論和波場能量流理論，推導出流體飽和孔隙介質(zhì)中帶有耗散項的聲場坡印廷矢量和平均能量流密度矢量（聲場強度

2、）在柱坐標下的表達式，并應(yīng)用這個表達式求解了孔隙介質(zhì)井孔聲場中聲波強度。
　　首先，基于課題來源及其研究的目的與意義，簡要介紹了超聲波在石油開采中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。本文主要從能量的角度分析超聲波采油技術(shù)，所以討論了聲波能量的一些概念及其應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀。
　　其次，簡要的介紹了Biot孔隙介質(zhì)聲場理論并分析了在聲場能量理論中的應(yīng)用。建立了流體飽和孔隙介質(zhì)地層下由柱聲源激發(fā)的井孔聲場模型，用分離變量法得到柱坐標下亥姆霍茲方程的通

3、解，它們分別對應(yīng)于井內(nèi)、井外聲場的勢函數(shù)。根據(jù)井孔邊界條件確定井內(nèi)聲場反射系數(shù)及透射系數(shù)。
　　再次，總結(jié)和推導了流體聲場中的坡印廷矢量和聲強矢量的表達式。采用與在均勻固體中推導聲強公式類似的步驟，根據(jù)Biot孔隙介質(zhì)聲學理論中的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)親、能量關(guān)系、聲波方程，推導了流體飽和多孔介質(zhì)中帶有耗散項的聲場坡印廷矢量和平均能量流密度矢量在柱坐標下的表達式。利用孔隙介質(zhì)界面聲學邊界條件，可將其作為一個研究孔隙介質(zhì)中聲波能量分布和傳播的