弓形缺失水平井井孔聲場數值模擬

謝丹艷, 張宏兵, 孫樹林

(河海大學地球科學與工程學院, 江蘇 南京 210098)

0 引 言

水平井工藝在中國有了一定發展[1-4],但是缺乏水平井相應的固井質量評價方法。水平井固井中存在有別于垂直井的多種問題,周燦燦等[5]在水平井綜合解釋中提出的井壁裂縫、泥漿侵入、儀器偏心等因素對水平井聲波測井結果的影響。針對水平井可能存在水泥環上層弓形缺失、水平井弓形缺失部分存在混漿等多種復雜情況,傳統的解析方法無法實現水平井井孔聲場模擬,需要采用通用性能好、幾乎適合分析所有聲場的三維有限差分方法進行井孔聲場的數值模擬。劉繼生等[6]、宋若龍等[7]利用三維有限差分方法模擬水泥環扇區缺失的非軸對稱井孔聲場。林偉軍等[8]、陳德華等[9]利用同樣方法分別計算了傾斜、裂隙等復雜地層的井孔聲場;叢健生等[10]同樣利用有限差分方法模擬了了水平井地層界面聲波測井的響應;李瑞豐等[11]利用三維有限差分方法在水平井段存在套管偏心和巖屑床條件下正演模擬了井中聲場分布。采用三維有限差分方法模擬水平井的復雜井孔聲場可行。

在三維有限差分模擬中,針對計算空間有限引入的人為邊界所產生的虛假反射,Wang等[12]提出了非裂化的完全匹配方法(NPML)弱化這種邊界反射;Song等[13]將NPML應用于模擬孔隙介質中彈性波傳播問題,認為NPML吸收邊界,不僅從效果上等同于SPML,而且在算法實現上更簡易,且不占更多的計算內存。在水平井井孔中存在多種復雜的情況,本文對其中可能存在的水泥環上層弓形缺失的多種情況進行分析。……