大功率超聲波作用孔隙介質(zhì)井孔聲場場強(qiáng)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(dǎo)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(qiáng)度

2、）在柱坐標(biāo)下的表達(dá)式，并應(yīng)用這個表達(dá)式求解了孔隙介質(zhì)井孔聲場中聲波強(qiáng)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(biāo)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(dǎo)了流體聲場中的坡印廷矢量和聲強(qiáng)矢量的表達(dá)式。采用與在均勻固體中推導(dǎo)聲強(qiáng)公式類似的步驟，根據(jù)Biot孔隙介質(zhì)聲學(xué)理論中的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)親、能量關(guān)系、聲波方程，推導(dǎo)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(biāo)下的表達(dá)式。利用孔隙介質(zhì)界面聲學(xué)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