【正文】 .......................................................... 5 聲波測(cè)井技術(shù)在油井測(cè)量中遇到的問題 ...................................................................... 6 未來測(cè)井的發(fā)展方向 ...................................................................................................... 6 第 二 章 力學(xué)網(wǎng)絡(luò) 的分析與計(jì)算 .............................................................................................. 7 換能器的位移方程 .......................................................................................................... 7 換能器所受力對(duì)位移矢量的影響 .................................................................................. 8 薄圓環(huán)換能器所受力對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的影響 ............................................................... 8 求解壓電換能器發(fā)出的聲場(chǎng)對(duì)壓電換能器的反作用 ........................................... 9 第三章 換 能器電學(xué)網(wǎng)絡(luò)的分析與計(jì)算 ................................................................................ 10 薄圓環(huán)壓電換能器的物理效應(yīng) .................................................................................... 10 換能器機(jī)電等效圖分析 ................................................................................................ 10 第四章 脈沖信號(hào)的聲源沖擊響應(yīng)和電 聲傳輸函數(shù) ........................................................... 13 激勵(lì)電壓為脈沖信號(hào) .................................................................................................... 13 接收器聲 電沖擊響應(yīng)和聲 電傳輸函數(shù) ..................................................................... 15 第五章 液體和固體中平面波的反射系數(shù) ............................................................................ 19 液 固界面的聲波傳播 .................................................................................................. 19 滑行波作為首波接受的條件 ........................................................................................ 19 求解液 固界面的反射系數(shù) .......................................................................................... 20 第六章 利用反射系 數(shù)求油井的含油率 ................................................................................ 24 求解當(dāng)接收器首先接收到反射波的臨界角 ................................................................ 24 求解液 固界面的反射系數(shù) .......................................................................................... 25 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 29 致謝 .......................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 31 2 摘要 石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期的油井一般都是垂直井，在油井內(nèi)近似認(rèn)為是油和水的混合液，我們可以用電容法含水率來測(cè)井，它是一種測(cè)量井內(nèi)流體持水率的重要方法，利用油氣同水的介電特性差異測(cè)定水的含量。 我們研究 用的換能器屬于新型的薄圓環(huán)壓電 換能器 ，同時(shí)，在水平井中測(cè)量它的含油率也得到了廣泛的應(yīng)用。 薄 圓環(huán) 換能器常常用于聲波 測(cè)井 的許多方面， 測(cè)量油井中的含油率就是一個(gè)典型 而成功 的應(yīng)用 。 對(duì)計(jì)劃的說明 v 西安郵電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 電子工程 學(xué)院 光電信息工程 專業(yè) 07 級(jí) 02 班 課題名稱： 用聲波幅度來確定產(chǎn)液的油水含油率 學(xué)生姓名： 高俊恒 學(xué)號(hào)： 05074055 指導(dǎo)教師： 法林 報(bào)告日期： 2022 年 3 月 25 日 vi 1． 本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述 在 石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的早期 ， 原來的垂直井 ，我們可以用電容法含水率來測(cè)井，它是一種測(cè)量井內(nèi) 流體持水率的重要方法，利用油氣同水的介電特性差異測(cè)定水的含量。 iv —— 進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析 ； —— 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和畢業(yè)論文并準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 —— 對(duì)該課題相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)； —— 建立測(cè)量的聲信號(hào)幅度與產(chǎn)液 油水含油率 之間的關(guān)系 。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和畢業(yè)論文。進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析 進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、計(jì)算 ，仿真。 i 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 用聲波幅度來確定產(chǎn)液的油水含油率 學(xué) 院 ： 電子工程學(xué)院 系 部 ： 光電子技術(shù)系 專 業(yè)： 光電信息工程 班 級(jí)： 光電 0702 學(xué)生姓名： 高俊恒 導(dǎo)師姓名： 法林 職稱： 教授 起止時(shí)間： 2022 年 3 月 28 日至 2022 年 7 月 1 日 ii 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 學(xué)生姓名 高俊恒 指導(dǎo)教師 法林 職稱 教授 學(xué)院 電子工程學(xué)院 系部 光電子技術(shù)系 專業(yè) 光電信息工程 題目 用聲波幅度來確定產(chǎn)液的油水含油率 任務(wù)與要求 查閱和閱讀有關(guān)資料，了解和掌握聲信號(hào)在介質(zhì)中傳播的機(jī)理 , 建立聲波幅度與產(chǎn)液 油水含油率 之間的關(guān)系 。 熟悉 Matlab 算法語(yǔ)言；會(huì)用 Matlab 算法語(yǔ)言獨(dú)立編寫程序。 在 Matlab 環(huán)境下編程、進(jìn)行的數(shù)值模擬 。 開始日期 2022 年 3 月 28 日 完成日期 2022 年 7 月 1 日 主管院長(zhǎng) (簽字 ) 年 月 日 iii 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文 ) 工 作 計(jì) 劃 學(xué)生姓名 高俊恒 指導(dǎo)教師 法林 職稱 教授 學(xué)院 電子工程學(xué)院 系部 光電子技術(shù)系 專業(yè) 光電信息工程 題目 用聲波幅度來確定產(chǎn)液的油水含油率 工作進(jìn)程 起 止 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容 —— 查閱資料 了解該題目研究現(xiàn)狀 。 —— 熟悉 Matlab 環(huán)境 。 主要參考書目（資料） [1].法林，林峰，陳文輝，石油勘探用薄圓環(huán)壓電換能器的瞬態(tài)特性分析，地球物理學(xué)報(bào)， 1996 年，第 39 卷 增刊 [2].尹慧，李冬梅，李永平，聲波在界面上的反射和投射系數(shù)，曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào)， 2022 年 7 月 ,第 26 卷 第 3 期 主要儀器設(shè)備及材料 計(jì)算機(jī)平臺(tái) 、 MatLab 軟件 論文（設(shè)計(jì)）過程中教師的指導(dǎo)安排 每周與學(xué)生討論一至二次，檢查一周的畢設(shè)進(jìn)展情況，針對(duì)設(shè)計(jì) 中存在的問題進(jìn)行指導(dǎo)；若遇到不明確的問題，要求學(xué)生隨時(shí)與老師保持聯(lián)系。而隨著油井的不斷開采，出現(xiàn)越來越多的垂直井，電容法就不能很好的測(cè)量， 薄圓環(huán) 壓電陶瓷的換能器是近年發(fā)展起來的新型換能器件 ,它具有體積小、重量輕、精度和分辨率高、頻響高等優(yōu)點(diǎn) ,在垂直井中得到了很好的應(yīng)用。 在如今更多的垂直井中，薄圓環(huán)換能器作為聲源的發(fā)射、接收裝置，把換能器處于油井的不同位置，他所接觸的介質(zhì)也是不同的， 因此它的發(fā)射系數(shù)也是有差異的，基于這些變化的值，可以比較準(zhǔn)確的判斷油井的含油率。 vii 2． 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 課題涉及的研究包括了： 薄圓環(huán) 壓電換能器的響應(yīng)函數(shù)并建立其等效電路； 電驅(qū)動(dòng)信號(hào)與換能器瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的傳輸函數(shù)； 推導(dǎo)出薄圓環(huán)換能器的液 固界面的反射系數(shù) ； 建立起反射系數(shù)與含油率的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 用 MATLAB進(jìn)行數(shù)字模擬。而隨著油井的不斷開采，出現(xiàn)越來越多的水平井，電容法測(cè)量會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。 分析了 聲波測(cè)井 油井中 薄 圓環(huán) 壓電換能器的暫態(tài)響應(yīng) , 研究并 建立了其等效電路 , 并且求出了電驅(qū)動(dòng)信號(hào)與換能器的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)之間的傳輸函數(shù)。 推導(dǎo)出液 固界面的反射系數(shù)，當(dāng)換能器處于不同的介質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是不同的，因此建立起反射系數(shù)與油井含油率的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 關(guān)鍵 詞 : 聲波測(cè)井，壓電換能器，傳輸函數(shù)，反射系數(shù) 3 ABSTRACT Oil industry development, the original Wells early monly in oil Wells is vertical Wells, that is within