超声波钻探设备的研究进展及建议

传统钻探技术受限于高轴向力和扭矩的需求,高功率的消耗和沉重的设备。超声波钻探作为一种新型钻探方法,弥补了传统钻探技术的诸多不足,有着广阔的应用前景。尤其在低重力、设备质量限制严格的外星探测领域体现出巨大的优势。首先介绍了超声波钻探设备的发展,然后通过分析现有的超声波钻探设备,重点分析一种外星探测方案的超声波钻探设备,总结出超声波钻探技术方法在外星探测的可行性及应用发展方向。     

井中偶极声源在横向各向同性地层中的辐射波场

研究井中声源在地层中的辐射特性对发展井下探测技术具有重要的意义,而井孔周围地层的各向异性对弹性波激发的影响不容忽视.本文从井中偶极声场积分表达式的远场渐近隐式解出发,借助相速度与群速度之间的转换关系,得到了井中偶极声源在各向异性地层中的辐射指向性与辐射波场,并深入研究了声源激发主频与各向异性对偶极辐射特性的影响.结果表明: 与各向同性情况相比,SH波在辐射波场中依然占据主导地位,但各向异性的存在导致其优势辐射频率向低频移动; qP波与qSV波的井外辐射波场均包括qp和qsv两种分量的贡献; 在特殊各向异性地层中,qP波与qSV波的qsv分量会呈现出三叉区与幅度奇异值.本文的结果可以为井外全波场的观测以及偶极声波远探测技术在各向异性地层中的应用提供理论支持.

     

应力加载过程中页岩超声波传播特性研究

当有效应力发生变化时,会引起页岩孔隙结构发生变化,进而影响声波在页岩中的传播特性．前人工作多关注页岩纵/横波传播速度以及二者比值对有效应力的响应特征,而对有效应力与页岩声波波形、频谱以及声强之间的关系则很少研究．以渝东南彭水地区龙马溪组富有机质页岩为研究对象,利用SCMS-J型声电测试仪,采集围压加载过程(5～55 MPa)中页岩纵/横波传播信息,分析围压加载过程中页岩声波波形、频率以及能量的变化特征．研究表明:(1)页岩纵/横波波形对有效应力的敏感程度远远高于纵/横波传播速度,随着有效应力增加,波形相似系数迅速减小;(2)有效应力加载过程中,声波对页岩选择性吸收,形心频率f_c随围压呈指数增加,f_c变化特征与页岩孔隙结构变化特征具有一致性;(3)有效应力增加时,页岩超声波散射衰减损耗变少,纵/横波平均振幅谱强度■呈指数增加．研究成果对评价页岩裂缝发育程度,准确评价页岩储层具有重要意义．     

煤系岩石物理力学参数与声波速度之间的关系

通过超声-时间动态测试方法系统地分析了煤系沉积岩石纵波和横波速度,计算了煤系岩石动弹性力学参数,同步测试了煤系岩石的静态力学参数,建立了煤系沉积岩石动弹性力学参数与静弹性力学参数之间和煤系岩石物理力学参数与其声波速度之间的定性定量关系.研究结果表明,煤系岩石的动弹性模量与岩石的纵波或横波速度具有很好的正相关关系,而与泊松比不具有这种正相关关系.煤系岩石的动弹性模量要大于其静弹性模量,而动泊松比要小于其静泊松比,它们之间呈线性相关关系.煤系岩石密度、单轴抗压和抗拉强度与其纵波或横波速度之间也呈正相关关系,它们分别服从二次函数、指数函数和线性函数分布.     

探测受压岩样破裂区域的CT试验方法

本文对应用SYC 系列声波仪探测室内受压岩样破裂区域的试验技术进行了分析,提出了一种在稳压阶段及卸荷后测量声波走时的试验方法,并通过试验对时间因素及卸荷产生的走时误差进行了初步探讨,证明这种试验方法是可行的。     

非均匀等离子体中波传播耦合方程

我们从麦克斯韦方程和线性化矩方程出发,获得了具有电子密度梯度的弱非均匀可压缩等离子体在外场作用下的电磁波和电声波激发的耦合方程,并求得了微扰解。最后讨论了非均匀可压缩等离子体中电磁波和电声波耦合激发机制,指出不同模间耦合是产生不同模间相互转换的原因,而Cohen等人的均匀可压缩等离子体中电磁波和电声波激发过程均可视为本文的特殊情况。     

海域活动断裂探测和古地震研究

我国地震活动强烈 ,不仅在陆域的不同地震区带内有强烈的地震活动 ,而且在不同海域也有强震发生 ,如在渤海、南黄海、台湾海峡和北部湾等海区均发生过多次 6～ 7 级地震 ,有的海域地震的重复性很高 ,如渤海及邻近海域自公元 1 54 8年以来已先后发生过 4次 7级以上地震 ,南黄海在最近 50 0年内已发生过 1 0次以上 6～ 7级地震 ,台湾海峡在 1 7世纪和2 0世纪先后发生过多次 7级以上地震。近 40年来 ,我国对陆域活动构造和地震构造的调查和研究取得了很大进展 ,尤其是最近 2 0年来 ,由于定量活动构造学的发展 ,对陆域大地震发生的构造条件及…     

声波远探测中偏心声源的辐射以及接收波场研究

通过最速下降积分法获得了充液井孔中偏心点声源激发的井外波场的远场渐近解;利用互易性获得井外存在反射体时井内偏心接收的波场渐近解,渐近解结果与有限差分的结果吻合;分析了声源频率、偏心距离以及方位角对波场辐射与接收的影响.计算发现：声源频率是影响井外波场的主导因素,声源频率较低时,偏心点声源激发的远场波场与偏心距离无关,可以将偏心点声源视为中心声源;声源频率较高时,偏心点声源激发的远场波场与中心声源之间存在不可忽略的差异,且频率越高、偏心距离越大,差异越大.计算还发现：采用偏心声源与偏心接收时,辐射波场与接收波场的幅度都具有方位角依赖性.最后我们给出利用反射波幅度变化来消除反射体方位角180°不确定性的算例.     

岩石的声波参数与饱水时间的关系

用砂岩、凝灰岩、页岩三类岩石试件进行长时间的饱水,对声波参数V_(?)、V_(?)和E_d随饱水时间的变化进行研究,得出了水对岩石各动态参数的作用有物理,化学两种效应,以及两种效应均具有初期快速效应和长期缓慢效应的特点;V_(?)、V_(?)、E_d的值尽管初期效应时有增减,但长期的结果都比风干状态的值低。