用井眼斯通利波评价地层渗透率和各向异性

单极声波波形数据中的斯通利波包含地层非均质性和渗透率的重要信息。分析斯通利波数据可以得到渗透率和各向异性的信息。在各向同性、非渗透性地层中，根据横波测井资料可以预料斯通利波特性。渗透性地层可引起斯通利波幅度衰减、斯通利波时差大，这些变化提供了渗透率指示。相反地，若地层各向异性则倾向于减小斯通利波时差，使它比用横波数据模拟的斯通利波时差还小。其原因在于，在VTI地层(纵向地层不同性，径向地层各向同性)中，斯通利波是受水平横波控制的，通常这种水平横波要比从偶极声波测井中测到的垂直横波快；因此，这些数据能够有效显示地层渗透率和各向异性。采用先进的理论模型和数据分析，处理斯通利波数据和其他测井资料，能够同时得到地层各向异性和渗透率信息。实际上，把各向异性与渗透率评价结合起来，能够充分地提高砂-泥岩层序地层渗透率评价的质量。现场试验结果表明，在砂一泥岩地层中，用斯通利波数据可得出泥岩各向异性和砂岩渗透率，证实了上述分析。我们已经处理了不同地层的许多数据，结果证明VTI各向异性是沉积岩的共性，尤其是泥岩。许多泥岩地层的VTI大小在10到40％范围内。将从声波测井中获得的横波各向异性与地震波传播联系起来，可改善地震处理和分析结果。     

由井眼斯通利波估算地层渗透率和各向异性

由单极子声波测井得到的斯通利波资料包含有重要的地层信息，如地层的各向异性和渗透率。分析斯通利波资料可得到地层的渗透率和各向异性。在各向同性、非渗透性地层，可以从横波测井数据中预测出斯通利波。渗透性地层可以导致斯通利波衰减，并使斯通利渡时差（慢度）增大，它指示了地层的渗透性。相反，用横波数据模拟值来看，地层的各向异性使斯通利渡时差减小。这是因为在VTI（以垂直轴为对称轴）的层中，斯通利波主要受水平方向的横波控制，通过偶极声波测得水平方向的横波速度通常比垂直剪切波速度快。因此，这些数据提供了地层渗透率和各向异性的信息。随着理论模型及数据分析的发展，通过处理斯通利波数据和其他测井数据．能同时得到地层各向异性和渗透率的信息。在砂泥岩地层中，我们在评价地层渗透率时，结合各向异性信息，能提高渗透率评价的质量。现场结果表明，在砂泥岩地层序列中，斯通利波数据反映了泥岩地层的各向异性和砂岩地层的渗透性，同时证明了以上分析。通过处理了不同地层的数据，处理结果显示VTI各向异性是沉积岩的一般特征，尤其是泥岩层。许多泥岩地层的VTI幅度范围在10％～40％。声波测井得到的横波各向异性与地震波的传播建立联系以后，可以提高地震的处理和分析结果。     

应用井眼斯通利波估算地层渗透率和各向异性

单极声波波形中的斯通利波包含着重要的地层各向异性和渗透性信息。通过分析斯通利波资料，可以确定地层的各向异性和渗透率。在均质、非渗透性地层中，利用横波测井数据就可以很好地预测斯通利渡的行为。在渗透性层段，斯通利波会发生衰减和慢度增大的现象，这正是地层具有渗透性的指示。相反，在各向并性层段，与用横波慢度模型化得出的数值相比，斯通利波的慢度值会偏低。这是由于在VTI地层，斯通利波受水平切变控制，而这个水平切变通常比由偶极测井测得的垂直切变传播得快。因此，利用这些数据就能有效地确定地层的渗透率和各向异性。随着理论模型和数据分析技术的进一步发展，通过对斯通利波资料的处理，结合其它测井资料，我们可以同时确定地层的各向异性和渗透率。在渗透率估算过程中，同时考虑各向异性的影响斯通利渡在泥岩段显示各向并性，在砂岩段显示出渗透性，这与上述结果吻合。我们对各种地层的数据进行了处理，发现VTI各向异性是沉积，就能切实提高在砂泥岩序列地层渗透率计算的准确性。理论实践表明，在砂泥岩地层中，斯岩地层的一个普遍特性，在泥岩地层尤为如此。许多泥岩层的VTI值的范围为10-40％。把由声波测井获得的横渡各向并性信息与地震波的传播相结合．能够提高地震资料处理和分析的精度．     

一种测量三维（方位、径向和轴向）地层声学性质的模块式电缆声波仪器

井眼岩石的综合力学特征取决于径向、方位和轴向上变化的三维声波慢度。岩石声波性质的这些变化起因于应力分布不均匀、钻井过程引起井眼附近地层的力学或化学变化、以及地层的内在各向异性。 通过综合采集所有井眼波形（单极波、偶极波和斯通利波），井与全部采集数据的综合反演结果相结合，就能得到岩石的三维声学性质。纵波慢度的径向变化是通过单极探测实现的，这种新技术特有的单极收发间距变化范围很大．从很短到很长。横渡慢度径向变化是通过反演偶极弯曲波和斯通利波的宽带频散曲线得到定量值，这种新的声波仪器具有宽带特色。偶极声源的独特设计使它在脉冲模式或在线性调频脉冲模式下都能激发。 中国、挪威、墨西哥、巴西和美国的裸眼井电缆测井情况表明，纵波和横波慢度测量值以及它们的径向变化的精度都提高了。在增加轴向的和方位方向的接收器数目和一个静音装置及预测装置后。横波各向异性的估算就更可靠了，数据表明快横波方位方向上测量的慢度各向异性可小到1％～2％。这种新的测井仪能够测量从90-900μs／ft的横波慢度。改进后的单极和偶极频散曲线能够更清楚地识别地层的均匀性、非均匀性、各向同性和各向异性的机理。套管井地层评价数据表明，能够过套管可靠地测量高达450μs／ft的横波慢度。 先进的反演算法能够用宽带频散曲线正确地估计岩石的三维特性。精确测定相应的岩石特性能使决策及时（例如，射孔，防沙，确定井位及增产措施）。     

横向各向同性地层岩石力学参数的计算及应用

对于横向各向同性地层,基于各向同性假设计算的力学参数将不再适用.针对横向各向同性地层,分别给出如何从实验室及测井数据获取5个独立弹性参数的思路及方法.在此基础上,计算横向各向同性地层的垂直、水平方向的弹性模量和泊松比以及地层最大、最小水平主应力;同时根据3个横波模量之间的大小关系提出了一种评价地层各向异性类型的方法.通过实例可看出,横向各向同性模型计算的应力剖面能更好地反映泥岩的应力隔挡能力,应用3个横波模量可以有效评价地层各向异性类型.     

利用地球物理技术对井眼裂缝进行综合评价

新的表示裂缝导流特征的井眼地球庆阿尔及利亚的ＲｈｏｕｒｄｅＥｌＢａｇｕｅｌ地区得到验证。它是利用超声波成象扫描仪和偶极横波成象仪器输出的全波列声波数据研究过井眼的裂缝。采集到的声波资料包括：纵波、斯通利波和４组衣横波。ＵＢＩ提供井眼穿过的裂缝和方向的高分辨地层资料。对交叉偶极横波资料的分析揭示了在揭示和ＵＢＩ分析识别出来的发生裂缝的井段,存在较强的横波各向异性。而且快横波胶波的方向同用ＵＢＩ分析得     

正交偶极子阵列声波资料在江苏探区储层评价中的地质应用

偶极子阵列声波仪器,通过特殊的结构设计,无论在硬地层还是软地层,均可以采集到有效的纵波、横波、斯通利波数据,进行可靠的岩石力学分析;与常规资料结合,可完成适用的井眼稳定性分析。同时,记录的波列能量与幅度数据,可以有效识别裂缝发育带。通过对不同方向传播的快慢横波的分离、提取,可以判断地层各向异性的方向,进而识别出地层内现今最大主应力方向或裂缝集中发育区。利用斯通利波反射性原理,能够判断地层内的异常地质反射体,寻找层界面或有利的裂缝发育带;经过岩心刻度后,能估算出地层渗透率。     

标准电缆声波测井仪测量三维地层（方位、径向、轴向）声波特性

井眼岩石的多种机械特征依赖声波时差的三维特性,即径向、方位、轴向的不同,出现这些岩石声波特性的不同是因为非均匀应力的分布,钻井过程对近井眼交替进行机械或化学处理及地层固有的各向异性。通过使用所有的井眼模式(单极、偶极和斯通利波)对各种带宽波形进行综合测量以获取地层三维声波特性,这些井眼模式与所测量的数据积分反演相关。通过单极发射器在一个从很短到很长的大范围发射—接收空间进行测量,能够得到纵波时差的径向变化,这是该新技术的独到之处。通过在一个相当宽的频带范围内,以偶极弯曲和斯通利波模式的宽带弥散曲线的反演,横波时差径向变化能被定量测得。这就是新的声波测井仪器的特色。这个偶极声波源的独到设计使仪器既可以脉冲模式发射声波,也可以鸣叫模式发射声波。由于增加了轴向和方位接收探头以及无声发射和可预知的结构,从来自中国、挪威、墨西哥、巴西和美国的裸眼井测井资料中可以证明,纵波和横波时差测量和它们的径向变化精度都有所提高。在数据可靠指示时差各向异性小于1～2%时,也能可靠地对横波各向异性进行评价。新仪器已经可以测量90～900μs/ft横波时差。更好的单极和偶极模式的弥散曲线能清晰识别均质地层和非均质地层的各向异性和各向异性形成的各种机理。先进的反演算法通过宽频带弥散曲线信号对三维岩石特性做精确的评价。相关岩石特性的精度测定可及时地作出决定(如射孔、防砂、井位及增产措施)。     

利用声波测井曲线估计地层速度,渗透率和横波的各向异性

本文对用阵列单极子声波测井仪和横波测井仪采集的数据进行了处理和解释。地层的纵波波速和横波波速可运用交叉相关校正法分别由全波列和横波测井曲线的阈值检测来确定。动用拓展的Ｐｒｏｎｙ＇ｓ法对阵列单极子声波测井数据进行了处理，从而估计了斯通利波的相速度和随频率变化的衰减函数。井中深度在２９５０到３１５０英尺（即８９９到９６０米）之间的地层，可以看成是各向同性的弹性介质，在这一层段中，由斯通利波相速度反演得     

应用几种算法分析直达波和转换波VSP数据的横向各向异性

在做横波勘探时,若不考虑方位各向异性的影响,就不能取得精确的结果。为了勘查裂隙,可以直接利用各向异性测量资料推断出裂隙的存在及其方位。然而,在应用横波勘探进行成像及AVO研究时,必须考虑各向异性引起的数据失真。因此,测量出研究区目的层的横波各向异性的量级、方位及随深度的变化是非常必要的。 文中用三种不同的算法研究了合成和实际数据集。这两种数据集都含有正交偏振产生的直达横波及地表纵波震源产生的转换横波。 算法是:包括剥层处理在内的四分量旋转法,它只能用于正交横波震源数据;互相关预测模拟法以及参数反演法。这些算法已用于直达横波以及地下模型转换所产生的横波。后两种算法还可用于单个震源产生的单相偏振的数据。 当这三种算法用于合成数据时,都可获得类似的结果。三种算法用于实际数据所获得的结果也基本相似。只是由于数据特征不同具有不同的灵敏度。实际转换波数据的分析结果是令人满意的,因为这些数据的频带比地表产生的数据的频带更宽。纵波震源的偏移距非常小,在2100米的井中为300米,因而转换横波传播路径是近于垂直的,这就避免了横向各向同性介质产生的各向异性效应的干扰。 实际数据分析表明,井底存在双折射的某些证据(可能达5％的各向异性),各向异性层与各向同性层呈     

加利福尼亚极慢速地层声特性描述

慢速地层定义为地层横波速度小于井眼流体速度的地层。为了测量慢速地层的横波速度，研制出了带偶极发射器的声波测井仪。自从在十多年前偶极声波测井被引入使用后。偶极声波测井仪提供了大量有关慢速地层声性质信息，包括探测各向异性和非均质性。非均质性的机理显现出地层本身纵波和横波时差的径向变化，现在这些都可以做到定量分析。 Cymrie油田位于加利福尼亚Bakersfield附近的San Joaquin。该油田的一个产层Opa lA硅藻岩，就是一个极慢速地层，其纵波时差约为200μs／ft，横波时差约为800μs／ft。在本文在中，我们检验了在该油田一口井中记录的宽带交叉偶极声波仪器的测量数据。交叉偶极声波测井仪是专门为地层三维声特性描述而设计的。它通过把地层归类为四种类型之一的地层分类来达到地层三维声特性描述的目的。这四类地层是：A）各向同性均匀地层，B）各向同性非均匀地层，C）各向异性均匀地层，D）各向异性非均匀地层。在分类法中使用时差频散分析，在频散分析中这四类地层中的每一种都有独特的特征。 当出现非均质性时，采用称为“偶极径向剖面”的新技术来测量横波时差离开井眼不同距离的径向变化。它可用于确定一定范围内可能的地层伤害、蚀变、泥浆滤液侵入，并提供远场横波时差测量值。这些技术已经用于描述Opal A硅藻岩地层声特征。     

使用偶极声波频散分析进行机械损伤探测和各向异性评价

同地球物理和岩石物理学一样，井眼附近的机械损伤和地层各向异性的声波特性会为钻井和完井工程产生重要的新信息。泥岩的损伤是井眼稳定性问题的预兆。在弱胶结地层，应力导致的机械损伤表明，用选择性垂直射孔会减少出砂危险。探测井眼附近的损伤并把它从未开采的地层中区分出来，将有助于地球物理学家和岩石物理学家描述储层。即使在井眼没有损伤或钻井诱导裂缝常规指示器的情况下，井眼附近的变化也可由声波探测到。各向异性分析不仅帮助地球物理学家进行深度带和AVO分析，而且也帮助完井工程师进行与应力方向一致的定向射孔以使出砂问题最小化、优化开采。具有先进频率域处理技术的交叉偶极声波测井能独特地描述井眼周围地层的机械特性。常规处理方法是在时间域进行，并得到地层各向同性或各向异性信息。我们最近展示了交叉偶极声波数据的频率域处理(即时差一频率分析或频散分析)，它可以把固有各向异性从应力引起的各向异性中区分出来。频散分析扩展了常规的时基相似处理技术来得到更完整的地层描述。钻井过程及其相关的井眼应力集中可明显地影响井眼周围环境，导致横波时差径向变化。交叉偶极声波资料的时差一频率分析显示低频信号进入地层2—3个井眼直径，意味着该岩石是非蚀变的；高频信号进入地层一个井眼半径，可探测到机械损伤区域。均质模型在高频处的差异表明有损伤存在。偶极频散曲线分析可评价机械损伤带的深度。全世界大量的泥岩和储集岩的现场实例显示可从交叉偶极频散曲线中得到非常重要的额外信息。这些数据的频散分析可以识别：1)各向同性和各向异性(固有的和应力诱导的)；2)井眼周围的机械损伤。另外，我们将显示新的频率域处理技术是如何补充常规声波测井处理结果的。这项评价新技术的关键是宽频带采集交叉偶极声波资料和先进的频率域处理技术。     

交叉偶极子阵列声波测井资料在裂缝性储层评价中的应用

美国阿特拉斯公司新一代交叉偶极子阵列声波测井仪(XMAC—Ⅱ)将偶极子技术与最新发展的单极技术结合在一起，提供了测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法，在分析地层各向异性方面也具有独特优势。重点阐述了通过交叉偶极子阵列声波测井资料提供的纵波、横波、斯通利波在各接收器上的声波幅度、衰减及地层速度各向异性的分析结果，识别裂缝性储层中裂缝发育井段及类型，判断裂缝有效性及裂缝系统区域有效性，进而有效划分储集层。该方法对裂缝性储层评价的结果与声电成像测井资料有较好的相关性，并获得了较好的地质应用效果，拓展了偶极子阵列声波的应用范围。     

加利福尼亚极慢速地层的声波特性描述

慢速地层定义为地层横波速度小于井眼流体速度的地层。为了测量慢速地层的横波速度，研制出了带偶极发射器的声波测井仪。自从在十多年前偶极声波测井被引入使用后，偶极声波测井仪提供了大量有关慢速地层声性质信息，包括探测各向异性和非均质性。非均质性的机理显现出地层本身纵波和横波时差的径向变化，现在这些都可以做到定量分析。 Gymric油田位于加利福尼亚Bakersfield附近的San Joaquin谷地中。该油田的一个产层Opal A硅藻岩，就是一个极慢速地层，其纵波时差约为200微秒／英尺，横波时差约为800微秒/英尺。在本文在中，我们检验了在该油田一口井中记录的宽带交叉偶极声波仪器的测量数据。交叉偶极声波测井仪是专门为地层三维声特性描述而设计的。它通过把地层归类为四种类型之一的地层分类来达到地层三维声特性描述的目的。这四类地层是：A）各向同性均匀地层，B）各向同性非均匀地层，C）各向异性均匀地层，D）各向异性非均匀地层。在分类法中使用时差频散分析，在频散分析中这四类地层中的每一种都有独特的特征。 当出现非均质性时，采用称为“偶极径向剖面”的新技术来测量横波时差离开井眼不同距离的径向变化。它可用于确定一定范围内可能的地层伤害、蚀变、泥浆滤液侵入，并提供远场横渡时差测量值。 这些技术已经用于描述Opal A硅藻岩地层声特征。     

由高分辨声波测井确定地震速度和各向异性

高分辨声波测井能以极小的间距对地层进行采样.两个采样点之间的变化经常是很大的。分层的精细程度可与测井采样相同甚至更好.对于地震波传播,薄层介质可用等效均匀横向各向同性 TI 介适当质当平均值来表示,这种做法的前提是假设声波测井每个数据点所反映的是各向同性地层。这个假设往往在一个区域中因有很多薄泥岩层而不能成立,尽管如此,我们还是能在等效介质中得到准确的纵波和横波时差值.在变化剧烈的剖面中.在高分辨声波和密度测井曲线旁边,我们显示了计算出的长波的纵波和横波时差以及各向异性估算值,水平、垂直应力和声波偏移曲线,即从平均时差减去累计声波时差就得到了传播时差.纵波偏移值为正,上限值为1.5μs/ft,横波上限值为2.5μs/ft,当有比测井采样间距更薄的层或有一些明显的层内各向异性存在时(例如泥岩),以均匀介质为等效介质的各向异性将导致对实际各向异性情况的低估.由多分量多偏移距 VSP 测量得到的数据将提供非垂直资料,该资料是建立与声测井和地震观测最相吻合的缓慢变化的等效 TI 介质所必须的.     

VTI各向异性地层偶极横波测井及其应用

油气勘探开发中常利用测井声波(如斯通利波)数据评价慢速地层的横向各向同性(TI)特征,利用偶极弯曲波测量快速地层VTI各向异性。相对于单极斯通利波,快速地层中的偶极弯曲波对VTI各向异性有较高的灵敏度,用以反演地层的VTI各向异性参数,由此计算VTI地层的水平应力大小。将计算结果与由斯通利波得到的结果进行比较表明:在快速VTI地层中,利用新方法得到的地层弹性参数和各向异性大小更加准确,计算得到的水平地应力也更加可靠。     

在横向各向同性地层中声波测井的导波问题

研究了在横向各向同性地层中导波的扩散速度。根据实验室和现场测量得到的弹性波常数，计算了理论速度扩散曲线，并且与具有相同的纵向纵波和横波波速的各向同性地层的扩散曲线进行对比。横向各向同性地层的对称轴和井眼平行。在横向各向同性和各向同性地层之间的相速度的差别可以高达7－10％，它从属于波的类型、频率和各向异性的程度。由地层弹性常数（C11，C13，C33，C44和C66）和井内流体体积模量（λ）引起的相速度的变化是随着频率改变而改变的。在硬地层，管波速度和低频时对C66敏感，在高频时对C44敏感，在所有频率下对λ都敏感。伪瑞利波在其截止频率附近受C44影响，而在高频时受λ影响。由横波测井仪产生的挠曲波，在低频时类似地受C44影响，而在高频时受λ影响。随着地层变软，弹性波常数受相速度的影响逐渐增大。跟硬地层一样，在中等软地层中，管波速度在低频区主要受C66和λ的影响，而在高频区，C44的影响要大得多。因为阵列处理方法能够在广阔的频率范围内确定导波的扩散速度，所以可以确定某些弹性常数。在硬地层中，折射纵波和横波波速唯一地决定C33和C44，故可以用反演来确定C66和λ。在中等软地层中，折射纵波波速决定C33，由横波测井仪产生的挠曲波决定C44，管波的扩散速度可以用来确定C66和λ。     

正交偶极声波测井在鄂尔多斯盆地变质岩储层中的应用

结合电成像资料深入研究正交偶极声波资料在鄂尔多斯盆地变质岩裂缝发育井段的特征,分析了由于快慢横波分离指示的各向异性在致密地层和裂缝发育地层不同的应用效果.确定了鄂尔多斯盆地变质岩裂缝性含气层的纵横波速度比小于1.65,并认定其岩性以轻变质碎屑岩为主;利用斯通利里波反射系数结合声波波形变密度图像来评价裂缝和裂缝开度;利用纵波、横波、斯通利波的能量判断裂缝发育带;分析出地层裂缝系统的走向为东西向.解决了变质岩裂缝性储层评价及流体识别的技术难题,取得了较明显的效果.试气发现了气层.此外,利用此声波测井资料计算的岩石力学参数为合理选择钻井泥浆比重,判别井眼垮塌层段提供了依据.     

多极子阵列声波测井技术在煤层气储层评价中的应用

介绍多极子阵列声波测井仪器(MPAL)的声系结构和测量数据。MPAL仪器提供了丰富的煤层气地层声学参数。通过处理MPAL在煤层气储层的声波测量数据得到了滑行纵波、偶极横波和斯通利波的速度,衰减以及横波速度各向异性,地层渗透率等信息。在分析上述信息与煤层气储层特性关系的基础上,研究了煤层气储层的多极子阵列声波测井评价的步骤和方法。MPAL测得的纵、横波速度及衰减能够用于煤层识别和煤层厚度计算;从斯通利波数据中提取的渗透率信息可以评价煤层气储层的渗透性能;结合地层密度数据可得到地层弹性信息,能够为钻井、水力压裂等工程提供重要的参考数据。     

交叉偶极声波测井资料在碳酸盐岩储层评价中的应用

XMAC-II有效地综合了单极子和偶极子技术,提供了地层纵波、横波和斯通利波的丰富信息。总结了阵列声波资料在碳酸盐岩储层评价中的作用,尤其在洞穴型储层有效性判别、裂缝的识别、渗透性分析、流体识别以及各向异性分析等方面具有良好的应用效果。