Borehole Acoustic Logging – Theory and Methods

این کتاب اصول، توسعه تاریخی، و کاربردهای بسیاری از روش‌های ثبت صوتی را پوشش می‌دهد. از جمله روش‌های ورود به سیستم صوتی در حین حفاری و ورود به سیستم سوراخ‌دار. با بهره مندی از توسعه سریع فناوری اطلاعات، صنعت منابع انرژی زیرسطحی به سمت یکپارچه سازی داده ها حرکت می کند تا کارایی تصمیم گیری را از طریق استفاده از کلان داده های پیشرفته و فناوری های هوش مصنوعی، مانند یادگیری ماشین/عمیق افزایش دهد. با این حال، اگر ارزیابی ریسک و زیرساخت با استفاده از روش‌های داده کاوی بدون درک کامل فیزیک اندازه‌گیری‌های گمانه انجام شود، ممکن است خرابی چاه رخ دهد. نتایج پردازش شده از ثبت آکوستیک گمانه بخشی از داده های ورودی مورد استفاده برای یکپارچه سازی داده ها را تشکیل می دهد. بنابراین، برای به‌کارگیری موفقیت‌آمیز تکنیک‌های مدرن برای جذب و تجزیه و تحلیل داده‌ها، باید پیچیدگی انتشار حالت موج، چگونگی تأثیر این انتشار توسط چاه و مواد قرار داده شده در داخل چاه (به عنوان مثال، سیمان، پوشش و مته) را کاملاً درک کرد. رشته‌ها) و در نهایت نحوه نفوذ امواج به درون سازندهای زمین‌شناسی و تحت تأثیر قرار گرفتن آنها.

روش‌های شبیه‌سازی پیشرفته، مانند روش ادغام تعداد موج گسسته (DWM) و روش تفاضل محدود (FDM)، برای مقابله با چالش‌های عددی مرتبط با مدل‌های حاوی تضادهای مواد بزرگ، مانند تضاد بین سیالات گمانه و پوشش‌های فولادی، معرفی شده‌اند. شکل‌های موج و عکس‌های فوری فشار برای کمک به خواننده در درک میدان‌های موج تحت شرایط مختلف نشان داده می‌شوند. روش های پیشرفته پردازش داده ها، از جمله تجزیه و تحلیل سرعت در حوزه های زمان و فرکانس، برای استخراج سرعت های حالت های مختلف استفاده می شود. علاوه بر این، نویسندگان در مورد چگونگی تأثیر پارامترهای مختلف شکل‌گیری بر شکل موج‌های ثبت‌شده در گمانه بحث می‌کنند و اصول طرح‌های ابزار موجود و بالقوه و طرح‌های جمع‌آوری داده‌ها را توصیف می‌کنند.

این کتاب تا حد زیادی از تحقیقات و دانش تولید شده بر روی آن بهره می‌برد. چهار دهه در آزمایشگاه منابع زمین (ERL) موسسه فناوری ماساچوست (MIT) تحت برنامه ثبت آکوستیک آن.

با توجه به دامنه آن، این کتاب مورد توجه ژئوفیزیکدانان (از جمله ژئوفیزیکدانان گمانه و زلزله شناسان)، پتروفیزیکدانان و مهندسان نفت است که به ارزیابی سازند و شرایط سیمان سازی علاقه مند هستند. علاوه بر این، این کتاب مورد توجه محققین علوم آکوستیک و دانشجویان سال چهارم کارشناسی و کارشناسی ارشد در رشته های ژئوفیزیک و فیزیک آکوستیک است.

This book covers the principles, historical development, and applications of many acoustic logging methods, including acoustic logging-while-drilling and cased-hole logging methods. Benefiting from the rapid development of information technology, the subsurface energy resource industry is moving toward data integration to increase the efficiency of decision making through the use of advanced big data and artificial intelligence technologies, such as machine/deep learning. However, wellbore failure may happen if evaluations of risk and infrastructure are made using data mining methods without a complete understanding of the physics of borehole measurements. Processed results from borehole acoustic logging will constitute part of the input data used for data integration. Therefore, to successfully employ modern techniques for data assimilation and analysis, one must fully understand the complexity of wave mode propagation, how such propagation is influenced by the well, and the materials placed within the well (i.e., the cement, casing, and drill strings), and ultimately how waves penetrate into and are influenced by geological formations.

State-of-the-art simulation methods, such as the discrete wavenumber integration method (DWM) and the finite difference method (FDM), are introduced to tackle the numerical challenges associated with models containing large material contrasts, such as the contrasts between borehole fluids and steel casings. Waveforms and pressure snapshots are shown to help the reader understand the wavefields under various conditions. Advanced data processing methods, including velocity analyses within the time and frequency domains, are utilized to extract the velocities of different modes. Furthermore, the authors discuss how various formation parameters influence the waveforms recorded in the borehole and describe the principles of both existing and potential tool designs and data acquisition schemes.

This book greatly benefits from the research and knowledge generated over four decades at the Earth Resources Laboratory (ERL) of the Massachusetts Institute of Technology (MIT) under its acoustic logging program.

Given its scope, the book is of interest to geophysicists (including borehole geophysicists and seismologists), petrophysicists, and petroleum engineers who are interested in formation evaluation and cementation conditions. In addition, this book is of interest to researchers in the acoustic sciences and to 4th-year undergraduate and postgraduate students in the areas of geophysics and acoustical physics.