基于有限差分方法的溶洞地层井孔声波数值模拟

摘要

单极子声源有限差分方法建立了直角坐标系,数值模拟了溶洞地层全波列声波的传播,研究了地层溶洞对纵、横波首波以及散射波的影响.结果表明:当溶洞距井壁的距离超过单极子测井的最大探测距离后,它对井孔声波的影响很小.当溶洞的位置不超过声波测井的最大探测距离且径向排列时,纵波的初至时间和首波幅值的变化与溶洞的半径、数量呈正相关.横波首波的衰减与溶洞的半径线性相关.在单极子声源的探测距离内,溶洞的数量越多,横波的衰减程度越大.当地层横波遇到含水溶洞时,随着源距的增加,转换横波和转换纵波会逐渐分离,横波首波的衰减先增大然后逐渐减小至平稳.横波对地层的溶洞更敏感.溶洞距井壁的距离对声波的影响较复杂,当溶洞距井壁的距离达到一定数值时,纵、横波首波幅值变化最大.散射波能量由溶洞的半径、位置和数量共同决定.一般情况下,溶洞的数量越多,散射波能量越强.