套管水泥界面固井质量的超声评价

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文作者姓名：整炷指导教师：垂撞研究虽虫国抖堂院直堂研究压学位类别：工堂亟±学科专业：信呈皇信息处理研究所：主国型堂院直堂研究压2013年05月HanWeiAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofSignalan

2、dInformationProcessingInstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciencesMav,2013中国科学院声学研究所学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文使用授权说明论文作者

3、签名：鼻肚和日期：13年歹月刁日本人完全了解中国科学院大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：●按照中国科学院大学要求提交学位论文的印刷本和电子版本；·中国科学院大学与中国科学院声学研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务：·中国科学院大学与中国科学院声学研究所可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者躲讳炜导师签名：纨日期珂3年j月刁日摘要本文利用超声脉冲回波对套管一水泥界面间隙层定征和套管一水泥界面超声成像评价问题进行了

4、研究。在套管一水泥界面间隙层定征方面，文中采用层状介质超声谱分析方法计算了利用超声脉冲垂直套管井内壁入射时分层系统的反射波频谱；并利用灵敏度函数，对比分析了反射频谱的谐振频率点处的相位跳变值较谐振频率点作为反演特征量的优势；进一步通过目标函数分析证明了反演可行性，并研究了各层介质声学参数误差对特征量的影响以及不同种类水泥固井情况下特征量的灵敏度和目标函数。本文从信号处理角度，分析了引入时间窗函数对相位特征量的影响。并通过实验测量和信号处理实现了特征量的提取。然后分别利用神经网络和支持向量机，对间隙

5、层厚度进行了定征。其中采用3—10阶谐振频率处的相位跳变值作为特征量，应用BP神经网络对间隙层厚度进行反演，真实值与反演值之问的平均相对误差为4．6％，相对误差的标准偏差为4．5％，最小的反演厚度为波长的18％：采用3m5阶特征量，利用支持向量机对微间隙定性分类，正确判定了23个实验样本。在套管一水泥界面超声成像评价方面，本文通过K一均值聚类方法对刻度井固井质量超声检测系统的成像结果图进行统计特征聚类处理。在套管外介质参数未知或低密度水泥固井的条件下，实现了对胶结良好与胶结不良两种情况的自动界定，

6、并给出两种情况在统计意义上的区分度，实现了对套管一水泥界面胶结质量的自适应定性评价。关键词：固井质量，微间隙，超声评价，反演，超声成像AbstractByusingultrasonicpulseechomethod，microannulusthicknessdetemlinationandcasing—cementsheathinterfacecementingqualityevaluationbyultrasonicimagingarestudied．Forthemicroannulusthic

7、knessdeterminationproblem，whenpulse—echoultrasonicwavesemittingintoacasedwellvertically,thereflectionspectrumofthelayeredmediumisanalyzed．Thesensitivityanalysisshowsthephasejumpvaluesatresonancefrequenciesbeingsuperiortotheresonancefrequenciesastheinv

8、ersioncharacteristic．Theerrorfunctionofthecharacteristicsprovestheinversion’Sfeasibility．Measurememerrorofeachacousticparameterwhichaffectsthecharacteristicsiscalculatedandtherelationofdifferentcementingtypesandcharacteristicsisrevealedbysensi