井壁边界条件和泥饼对声波全波波形的影响

针对测井中的泥饼问题,按修改的Biot孔隙地层的波动理论,计算了声波全波波形。通过分析讨论,指出井壁上的边界条件对声波影响很大,它引起的斯通利波幅度衰减变化,不代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,仍可用斯通利波幅度衰减估算地层渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减估算的地层渗透率及提取的横波时差是错误的结果。高频伪瑞利波艾雷相(低速)也是地层渗透率很好的指示器,但要考虑环境条件的影响。利用低频伪瑞利波(高速),能很好地估算原状地层的横波衰减。     

孔隙地层声波全波测井研究

岩石是由孔隙和骨架颗粒组成的,用孔隙地层的全波测井理论更能揭示井中和地层中声波传播的特征。本文用修改过的Biot波动理论计算全波测井的合成波形,分析了渗透率、孔隙率、泥质含量、地层泊松比对波形的贡献,以及慢波受渗透率和孔隙率的影响。并指出在声源中心频率较低时(≤5kHz)用斯通利波求渗透率较合适,在声源中心频率较高时用伪瑞利波爱里相求渗透率较合适(但要消除孔隙率、泥质等因素的影响);用纵波和横波时差可确定孔隙率或泥质含量;用纵波后续波可确定地层泊松比。     

井中声波传播模式的实验研究

建立了一套模拟井孔声波传播机理的实验观测系统，按1：10比例制作了模拟各种性质地层的小模型井和微型声波仪器。采用高频声源可得到纵、横渡较清晰的全波列波形，采用低频声源可得到较好的斯通利波波形。随着地层孔隙度和渗透率的增大，横波和伪瑞利波衰减突出，斯通利波衰减逐渐增大，速度明显减小，特别是高频成分波比低频成分波衰减要大，斯通利波的主频显著向低频方向漂移。当地层中存在与井孔相交的水平裂缝时，会产生反射斯通利波，反射系数与裂缝宽度成正比，还与裂缝带的渗透性和充填物有关。     

利用斯通利波估算地层渗透率

低频斯通利波在渗透性地层出现的频散和能量衰减与地层原始渗透率有密切关系。利用声波全波列中的斯通利波信息可估算地层的渗透率。利用多极阵列声波测井（MAC）资料，在经波场分离、合成斯通利波波形、计算斯通利波的到时延迟和主频移动后得到了地层的渗透率，并把它与岩心分析渗透率和核磁共振测井所计算的渗透率进行对比，效果很好。     

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．     

斯通利波特性及其应用

本文从理论上分析斯通利波传播特性包括频散和椭园振动。提出斯通利波三个方面的应用,即鉴别岩性、在“慢速”地层中确定横波速度,判断裂缝带和估算水平裂缝渗透率。裸眼井内声波全波列理论分析从1952年开始,特别是在1980年以来国外不少学者作了不少工作。声波全波列波形测井在解决磁带记录、数字处理和横波信息提取等方法后已开始用于生产。但是到为止目前为止仅仅使用纵、横波的时差和幅度,对其它子波信息如斯通利波的速度和幅度还未应用。本文从理论上分析斯通利波的特性,介绍斯通利波信息提取方法,提出斯通利波信息的三个方面的应用。     

地层物性与声波全波列波形的关系

从孔隙地层的应力与应变关系(Biot,1962年)出发,导出了井中压力波的具体表达式,针对流体饱和的粒间孔隙地层,采用具有一般意义的Johnson动渗透率公式,计算出声波全波列测井合成波形,并分析了地层物性诸参数与全波波形的关系。结果表明,在源中心频率低(≤5kHz)时,用斯通利波求渗透率较适合;在源中心频率较高时,用伪瑞利波艾雷相求渗透率较适合,但要考虑其他因素的影响;用纵波和横波时差比可确定泥质含量,也可用来识别含气层;用横波时差求孔隙度比纵波时差准确,在源中心频率不太高时,用纵波后续波有可能确定地层泊松比;在提取斯通利波信息时要注意高频水波和艾雷相的影响。文中还提及了横波的波至问题,认为横波初至主要受纵波后续波的影响,横波的后续波主要受伪瑞利波的影响,而这些影响与源中心频率、源距等有很大关系。     

交叉偶极子声波测井在柴达木盆地的应用

交叉偶极子声波测井是测量地层纵波、横波和斯通利波的较好方法,在分析地层各向异性方面更是具有独特优势.低频斯通利波在渗透性地层出现的频散和能量衰减与地层原始渗透率有密切关系,可利用斯通利波信息估算地层的渗透率.文章根据近几年交叉偶极子声波测井在柴达木盆地实际应用情况进行了应用效果分析,认为交叉偶极子声波测井在油田中有很好的应用前景.     

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。     

应用声波技术评价开口自然缝的先进适用性

地层中的开口自然缝是低孔、致密岩石中天然气的主要运移通道，因此为了取得最佳产能，固井工程、完井方式、布井、油藏建模等设计都需要了解裂缝的特性，如裂缝孔径和裂缝渗透率。 最新一代的声波扫描仪器，轴向上有13个接收器，能够获得较宽频率响应的斯通利波的测量值，且具有较高的保真度和较强的能量。高角度裂缝的斯通利波反射率很小，因此其能量损失或衰减可用来估算裂缝的渗透率。该仪器最低的频率响应为300Hz，这较好地改进了高角度裂缝的探测效果，即常规的能量差异（NDE）评价技术。改进型的斯通利波测量在识别钻井诱导缝和开口自然缝时更具有鉴别力。例如，当高角度裂缝与现代应力场的走向一致时，斯通利波反射很小或缺失，实践证明，NDE的衰减处理技术是最佳的评价裂缝孔径和渗透率的方法。 偶极挠曲频散曲线的慢度频率分析（SFA）也能用来识别开口的自然缝。SFA是每一深度点上的挠曲波的频率和幅度在时差平面上的显示。把传统的STC（慢度时差相关）或横波的相似性处理与SFA相比较，反映了各种波形与频率处理结果具有很好的一致性。幅度和频率信息提供了井壁到地层几英尺径向探测深度内横波的特征图像。在自然裂缝段信号的强度和频率变化非常明显。对比SFA反射处理和斯通利波的NDE处理提供的三维声波图像，来识别裂缝和井壁附近的应力。本文给出了新一代仪器测量斯通利波、SFA反射图像和微电阻率图像的应用实例。另外，声波信息与徽电阻率成像的对比分析使开口自然缝特征更加清晰与显著。     

声波全波列测井中类瑞利波速度及幅度的讨论

文章从理论模型出发 ,就声波测井中记录到的类瑞利波的速度及幅度进行了讨论。结果表明 ,其速度和幅度不仅与井壁地层的声学性质有关 ,还与井眼流体的声学性质有关。为利用类瑞利波反演地层的声学参数提供了理论依据     

基于两种时频分析的裂缝性地层阵列声波测井信号时频特征

在对阵列声波测井信号进行分析时,通常采用时间域或频率域的方法,但二者都存在时间域和频率域的局部化问题。普通的时频分析方法虽然对解决这一问题有帮助,却也难以很好地区分各组分波。本文利用分数阶Fourier变换对声波测井信号的Born-Jordan分布进行时频域滤波。结果表明,相比致密性地层,对于裂缝性地层而言,斯通利波幅度出现显著衰减,以至于在声波全波列时频分布图中出现至少两个波峰;纵波波至时间延迟,主频降低,同时幅度衰减增大;横波幅度衰减增大,但其波至时间和主频未发生明显改变;伪瑞利波在时间和频率特征上未出现明显变化,而在幅度上,斯通利波之前的伪瑞利波幅度会出现一些不规则的降低,而斯通利波之后的伪瑞利波幅度则无明显变化。     

用声波能量识别渗透层

通过处理实测的声波全波列资料，得到了地层纵波、横波、斯通利波的速度和幅度。将它们与其它测井资料对比，发现斯通利波的幅度及其与纵波幅度的比值与地层的渗透性有关。     

利用斯通利波信息进行裂缝评价

声波全波列波形中的伪瑞利波、斯通利波等后续波与地层性质有密切关系，特别是反映斯通利波对裂缝及其渗透性较为敏感。通过低通滤波、中值滤波、二维频率滤波等处理对全波列进行波场分离，可分别得到直达斯通利波、上行和下行的反射斯通利波，并由此计算出斯通利波的透射和反射系数。根据这些参数能很好地确定缝的位置，评价裂缝带的渗透性。     

渗透性地层油井中声场的理论分析与计算

本文严格应用孔隙介质的弹性波理论对被流体饱和孔隙介质包围的充满流体裸眼井中局部脉冲声源的辐射声场进行了理论求解,并对不同孔隙度和渗透系数的全波声压波形曲线进行了数值计算。讨论了渗透性地层对声传播的影响。结果表明:滑行纵波(第一类纵波)的声波时差与孔隙度在相当宽的范围里有近线性的对应关系而与频率和渗透系数的变化几乎无关;这为建立在经验的线性时间平均公式基础上的声速—孔隙度测井提供了理论依据;stoneley波的振幅变化对孔隙度与渗透系数均较敏感,它的强衰减特性是区别于均质地层情况的一个显著特征,是声波测井值得利用的信息。     

井孔声波传播模式与地层性质关系的实验研究

根据相似性原理，按１：１０比例制作模拟各种性质地层的小模型井和微型声波仪器闻一套进行井孔声波传播机理研究的实验测量系统。采用高频声源可得到纵，横波较清晰的全波列波形，采用低频声源可得到较好的斯通利波波形。     

用声波全波列评价薄互储集层

针对孔隙地层薄层声波测井问题,通过声压－速度有限差分数值模拟,分析了不同性质、不同厚度的水平薄层和薄互层在声波全波列波形中引起的不同特征变化。全波列各组分波在任意分层界面处都会产生反射波,其中低频斯通利波反射最为突出,反射波的幅度主要取决于薄层与围岩地层之间的声阻抗差异。当薄层性质由软地层变为水层时,反射波幅度增大,纵波幅度衰减严重。通过波形滤波处理,可根据各组分波面上下的时差,幅度变化及斯通利波的反射系数变化,分辨薄互层的位置和大致厚度。