Abstract

Modeling the deformation of drill pipe and wave propagation excited by mono-, di - and quadrupole sources in the logging while drilling was made by using software ANSYS. The model consists of a large steel pipe immersed either in an infinite fluid, either in well with fluid. Instead of the perfect ring source, commonly used in modeling of wave fields in the presence of a pipe, used finite size piezoelectric transmitter. It is shown that the best results for logging while drilling gives the quadrupole source, which wave has a cut-off frequency: below this border is initiated only quadrupole wave in the formation; acoustic vibration of the drill pipe occurs only near the source, but does not extend along it.

Keywords

Well logging, logging while drilling, acoustic methods, mathematical modeling,

Reference

  •  1) Leggett J.V, Dubinsky V, Petterson D. et al. Field test results demonstrating improved real-time data quality in an advanced LWD acoustic system[C] // SPE Annual Conference and Exhibition. 2001.

  •  2) Minear J., Birchak R., Robbins C. et al. Compressional slowness measurements while drill-ing[C] // Trans SPWLA 36th Annual Logging Symposium, paper VV. 1995.

  •  3) Mo X.P., Zhu H. A new type of low frequency high power Terfenol-D underwater acoustical trans-ducer [J]. Acta Acustica United with Acustica, 2002, 88(5): 796-798.

  •  4) Schmitt D.P. Shear wave logging in elastic formations [J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1988, 84: 2215-2229.

  •  5) Su Y.D., Zhuang C.X. and TangX.M. 2011. LWD acoustic collar mode wave attenuation char-acter research and isolator design, Chin. J. Geophys., 54, 690-701.

  •  6) Su Y.D., TangX.M., Xu S. et al. 2015. Acoustic isolation of a monopole logging while drilling tool by combining natural stopbands of pipe extensional waves. Geophysical Journal International, 202, 439-445.

  •  7) Tang X.M., Cheng C.H. 2004. Quantitative Borehole Acoustic Methods, Elsevier Science publish-ing, Inc.

  •  8) TangX.M., Wang T.M., Patterson D.M. Multipole acoustic logging-while-drilling[C] // 2002 SEG Annual Meeting. 2002.

  •  9) Zemanek J., Angona F.A., Williams D.M. et al. Continuous acoustic shear wave log-ging[C] // SPWLA 25th Annual Logging Symposium. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts, 1984.

Численное моделирование распространения упругих волн мультипольного акустического каротажа в процессе бурения

Шумилов А.В. Лю Юкай Тан Сяомин Су Юаньда

Аннотация

Выполнено с помощью программного обеспечения ANSYS моделирование деформации бурильных труб и распространения волн, возбуждаемых моно-, ди- и квадрупольными источниками в ходе каротажа в процессе бурения. Модель состоит из большой стальной трубы, погруженной либо в бесконечный флюид, либо во флюидозаполненную скважину. Вместо идеального кольцевого источника, обычно применяемого при моделировании волновых полей при наличии трубы, использован конечноразмерный пьезоэлектрический передатчик. Показано, что наилучшие результаты для каротажа в процессе бурения дает квадрупольный источник, волна которого имеет граничную частоту: ниже этой границы возбуждается только квадрупольная волна в пласте; акустическая вибрация бурильной трубы имеет место только вблизи источника, но не распространяется вдоль нее.

Финансирование

Данная работа была проведена при поддержке Китайского национального фонда естественных наук (грант №41204070) и Фонда фундаментальных исследований при Центральном университете (грант №15CX06016A).

Ключевые слова

Геофизические исследования скважин, каротаж в процессе бурения, акустические методы, математическое моделирование,

Информация об авторах

Библиографическая ссылка

Шумилов А.В. Лю Юкай Тан Сяомин Су Юаньда Численное моделирование распространения упругих волн мультипольного акустического каротажа в процессе бурения // Геофизика. 2015. № 5. С. 23-28.

Список литературы

  •  1) Leggett J.V, Dubinsky V, Petterson D. et al. Field test results demonstrating improved real-time data quality in an advanced LWD acoustic system[C] // SPE Annual Conference and Exhibition. 2001.

  •  2) Minear J., Birchak R., Robbins C. et al. Compressional slowness measurements while drill-ing[C] // Trans SPWLA 36th Annual Logging Symposium, paper VV. 1995.

  •  3) Mo X.P., Zhu H. A new type of low frequency high power Terfenol-D underwater acoustical trans-ducer [J]. Acta Acustica United with Acustica, 2002, 88(5): 796-798.

  •  4) Schmitt D.P. Shear wave logging in elastic formations [J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1988, 84: 2215-2229.

  •  5) Su Y.D., Zhuang C.X. and TangX.M. 2011. LWD acoustic collar mode wave attenuation char-acter research and isolator design, Chin. J. Geophys., 54, 690-701.

  •  6) Su Y.D., TangX.M., Xu S. et al. 2015. Acoustic isolation of a monopole logging while drilling tool by combining natural stopbands of pipe extensional waves. Geophysical Journal International, 202, 439-445.

  •  7) Tang X.M., Cheng C.H. 2004. Quantitative Borehole Acoustic Methods, Elsevier Science publish-ing, Inc.

  •  8) TangX.M., Wang T.M., Patterson D.M. Multipole acoustic logging-while-drilling[C] // 2002 SEG Annual Meeting. 2002.

  •  9) Zemanek J., Angona F.A., Williams D.M. et al. Continuous acoustic shear wave log-ging[C] // SPWLA 25th Annual Logging Symposium. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts, 1984.