井眼环境对纵波测井的影响

由常规声波测井仪测得的纵波信息要受地层水和/或泥浆滤液矿化度、溶解气、井眼温度、地层温度、孔隙压力、低饱和自由生物气及烃类等因素的影响。关于这些因素的影响程度,声波测井的用户们还不能很好地估计。这些因素对声波时差测量值有重要的影响,从而对利用声波测井资料估测孔隙度产生显著影响。此外,这些因素对纵波传播时间与地震速度或幅度的关系也有明显的影响。文中实例证实了在非固结砂岩中这些因素对测量时差的影响可达到10μs或10μs以上。 Wyllie时间平均方程或Raymer-Hunt传播时间方程一类的常规声波方程,对揭示这些环境因素可能影响常规声波测井信息几乎没有帮助。研究这些影响因素的实验结果表明:Gassmann方程可用来描述这些环境因素对砂岩储集层的影响。文中展示的实验结果提供了评估这些因素对测量时差(Δt)影响的程度。研究得到的结果为消除这些因素对声波测井的影响提供了一种校正方法。这样就可以利用声波测井资料更精确地求取孔隙度和流体含量,同时也能改善声波测量时差与地震速度和校验炮速度的关系。     

井眼环境对纵波测井的影响

由常规声波测井仪测得的纵波信息要受地层水和／或泥浆滤液矿化度、溶解气、井眼温度、地层温度、孔隙压力、低饱和自由生物气及烃类等因素的影响。关于这些因素的影响程度，声波测井的用户们还不能很好地估计。这些因素对声波时差测量值有重要的影响，从而对利用声波测井资料估测孔隙度产生显著影响。此外，这些因素对纵波传播时间与地震速度或幅度的关系也有明显的影响。文中实例证实了在非固结砂岩中这些因素对测量时间与地震速度     

从地震资料中提取有关储层孔隙度信息

本文论述了孔隙度Φ这个参数在成岩过程中的变化规律及储层孔隙度对地震波传播速度的影响。应用地震波资料求取孔隙度的技术关键是从地震资料中提取地层速度信息，即从地震道中把声波测井信息拟合出来。本文论述了有关的提取原理、方法。Ｗｙｌｌｉｅ的时间平均方程为我们用速度求取孔隙度架起了一座桥梁，因此我们把测井中求取孔隙度常用的Ｗｙｌｌｉｅ方程引入到从地震资料中求取孔隙度。     

用磁共振测井改进地中海薄层状含气层评价：一个实例

地中海被认为是埃及天然气开发的未来新区域。拉希德石油公司（RashPetco)最近已在地中海含气地层取得好结果。这些含气层是用最新地层评价技术所发现和进行评价的，常规裸眼井测量被用于孔隙度和饱和度估算。最近，钻取了几口井并用常规方法进行评价。在其中一口井中，一个层段被评价为泥岩和粉砂岩体。常规测量没有指示该岩体中含有产层，认为它对总的储量估算没有贡献，使用高分辨率磁共振和井眼成像测量对该岩体重新进行评价。发现了薄的砂岩类层并对其进行了正确评价。通过磁共振井的高分辨率渗透率估算了这些砂岩薄夹层的生产能力，利用封隔器模块式地层测试器证实了估算结果。该岩体经测试，证明是可开采的，借助解释新技术。重新计算了这一泥岩段中的薄砂岩夹层有效厚度，并将这一有效厚度增加到总的产层厚度中，结果：已证明的地下气的储量增加了，密度磁共振（DMR）技术被用于正确评价地层孔隙度和渗透率。还使用磁共振测井重新评价含水砂岩，并证明该含水砂岩中有残余气，证实了地面地震结果。这一结论改变了英国天然气未来钻进井的策略。     

裸眼井井眼及纯砂岩孔隙度对声波测井首波的影响

裸眼井声波测井受井眼影响很大,特别是浅层扩径的影响。本文将文献[1]的结果推广到笔者得到的、被实验证实了的井限及纯砂岩孔隙度与井内声场中所能传播的首波频率的关系。从理论上指出了现用的声波测井频率与浅层扩径砂岩的不适用性。并建议在扩径严重的目的层测井时选用高频或低频发射、接收探头。     

修正威利时间序列声波方程给出含气地层严格解

几十年来，在地震解释中一直用Gassmann方程来定量计算气体对岩石速度慢化的影响。众所周知，低含气饱和度对速度慢化有巨大影响。在岩石物性分析方面，威利时间序列方程并不能通过简单地调整气／液混合物的流体传播时间说明Gassmann方程的特性。 本文中把Gassmann方法应用到泥岩地层，速度慢化的影响与威利时间序列公式互相融合，这是通过把充液孔隙从充气孔隙中分离出来实现的。求解Gassmann公式需要的参数是孔隙体积、液体体积、骨架体积、粘土体积及弹性模量。全部参数都可以查表或计算已知的液体成分和储层压力得到。 本方法包括计算泥岩地层孔隙度模型（最好用组合的中子／密度测井读数）、流体饱和度和泥质含量。设计亲水岩石模型和未侵入含气地层模型，得出亲水岩石和原状气层的假声波纵波曲线。 已知未侵入地层中的流体是气、水混合物，就可能确定气、水流体混合物的“假传播时间”，使它满足传统的威利时间序列方程。对于所有被调查的储集层系统、所有的孔隙度和约为70％的泥质含量而言，气体总容积和“假传播时间”之间都有极好的双曲线的关系。双曲线的形状和位置可以用从一个储层变化到另一个储层的三个常数定义，把这些常数近似结合进威利时间序列方程，建立一个气体关系，修正后的威利方程精确地再现了Gassmann效果。天然气饱和度为零时，气体项变成零，威利时间序列方程回复到它原来的形式。 一个重要的事实是，在气／液系统中，不能用声波测井可靠地计算出孔隙度，除非单独知道含气饱和度。给出了五个储集层实例，其中有四个碎屑岩地层和一个碳酸盐岩层实例。     

多探测器脉冲中子孔隙度仪器的响应

采用14Mev脉冲中子源和多源距中子孔隙度仪器的开发研究对于确定地层含氢指数实质性的改进提供了条件。最佳源距的选择实质上降低了页岩地层粘土矿物显示的地层原子密度增加的影响，也降低了岩性影响。探测器系统有5个中子探测器。4个超热中子和1个热中子．由于是脉冲源，探测器系统可以测量两种计数率和中子到达时间。为了降低井眼影响．探测器背面屏蔽并且仪器推靠井壁。在用计数率比值和超热中子慢化时间组合进行超热中子孔隙度测量时．对于仪器推靠井壁的间隙采用了实时校正。使用超热中子探测消除了在页岩地层通常见到的热中亍吸收影响。另外．液体矿化度和温度影响也有实质性降低。改善了粘土引起较低灵敏度的测量增益的垂直分辨率，因此,比较容易鉴别和评价薄层。单一的热中子探测用来测量井壁附近地层的俘获截面．。这种附加测量有好的层分辨率，因而有利于地层评价和对气的识别．实验室测量和蒙特-卡洛模型相结合使得地层和井眼参数的仪器响应有很宽的范围。在碳酸盐地层，鉴别石灰岩和白云岩差不多。使用脉冲源消除了常规Am-Be中子源辐射危害，改善了安全性。这种技术在页岩地层的气勘探中有特殊的用途。     

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。     

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。     

不同环境下随钻测井中的横波和纵波测量

随着双偶极声波测井的发展，在随钻测井环境下我们可以利用双偶极声波测井获取地层的横波速度。该文提供了不同环境下随钻测井的实例，特别是双偶极横波测井。通过这些例子，我们着重讨论几个影响双偶极声波测井的主要因素，其中包括频散效应及其控制因素如噪声干扰、仪器偏心、地层类型(快或慢)及地层的各向异性影响。我们利用理论数学模型来分析和解释数据表达的波形，证明了在钻井液特性、仪器和井眼尺寸已知的情况下，频散效应在理论上是可以校正的，但是钻井液特性及仪器偏心的不确定性又会引起误差，与钻井相关的噪音及仪器偏心又会产生其他噪声，对数据产生干扰。有证据表明，钻井噪声与钻井速度有关。在噪声存在的情况下，要使测量数据可靠，关键在于提高信噪比。在快地层中，双偶极声波测井在5～12kHz的工作频率内可以直接测量地层的横波速度而无需频散校正。地层方位上的各向异性也会增加双偶极声波测井解释的复杂性。当地层的各向异性较大时，能够测量到快、慢两个双偶极波，这时可以直接利用这两个波确定地层的各向异性。但是对于各向异性中等大小的地层．较慢的双偶极波在数据中占主要地位，测量的声速偏向于慢波速度，了解这些影响因素。有助于从LWD(随钻测井)测井中准确地提取地层的声波特性。     

总孔隙度的测量为核磁共振测井增添了新价值

改进后的组合磁共振测井仪增强了对粘土束缚水和微孔隙的测量，使这种测量成为可能的原因是：信噪比(S／N)提高了50％，最小回波间隔由0．32ms减小到0．2ms，改进的信号处理软件对快速信号衰减具有最大的敏感极限，对深度测井来说，新的组合磁共振(CMR)硬件和信号处理软件使测量的横向驰豫时间(T2)的敏感极限(最小可探测T2)由3ms减小到0．3ms,在此，CMR总孔隙度值被称为TCMR，目的是为了与常规测得的孔隙度相区分。TCMR为地层估价提供了新的价值。与电法测井不同，CMR所计算出的粘土束缚水的体积可用来更准确地计算油气饱和度。在泥质砂岩层，密度与TCMR孔隙度的差值可用来探测气或烃类流体的存在，因为气或烃类流体具有低氢指数。在复杂环境下，TCMR可提供与矿物无关的孔隙度测量，因而其测值比常规方法，如中子和密度孔隙度，所测量的值更为准确。减小的T2每感极限的TCMR测量拓宽了稠油粘度的测量范围，可探测范围大约在1000到10000CP。对一套泥质砂岩油藏样品在实验室做核磁共振(NMR)测量，其样品含粘土束缚水饱和度的范围为26％到49％，T2分布表明：在泥质油藏中，快速驰豫时间与粘土束缚水的存在有一定的联系。结果显示在泥质地层中，测量NMR，总孔隙度，减小T2敏感极限是非常重要的。采用一套30个模型T2分布的合成自旋回波数据进行蒙特卡洛模拟实验。其中一些T2分布具有较大的信号幅度，其幅值与低于0．3ms的驰豫时间有关系。使用新的信号处理软件和0．2ms回声问隔处理自旋回波数据，模拟结果显示TCMR测量的T2，敏感极限对于深度测井是0．3ms，对于点测为0．1ms。本文还阐述了在泥质砂岩地层井的测井实例来比较TCMR，即采用大约3msT2敏感极限所测的有效孔隙度和密度中子孔隙度的差别。第一个实例比较的是在上覆纯净含水砂岩的泥质层段的TCMR，CMRP、中子和密度响应曲线。第二个实例展示的是在泥质砂岩层TCMR和密度隙度间存在多大的差值才能指示出气层。同时这一实例也显示用12ms截止时间计算出的TCMR束缚流体孔隙度对于区分泥，砂岩是非常有用的。笫三个实例是把细粒泥质砂岩层段的T2分布与岩芯样品测得的T2分布相比较。笫四个实例取自于白云岩地层井段，此地层具有大量的与低于3，T2驰豫时间有关的微孔隙。此例显示在碳酸盐地层TCMR所测的总孔隙度与岩性无关，且不受矿物变化的影响。第五个实例取自于稠油油藏。在稠油层段和邻近的下部含水层段，TCMR和CMRP响应提供了较为清晰的油层界面。     

井眼共振法声波测井

井眼共振是新一代声波测井方法－受激模式声波测井（ＳＭＡＬ）的基础。ＳＭＡＬ方法是用特定模式激发井眼共振，特定的共振用一合适的频率的脉冲驱动声波发射器激发。ＳＭＡＬ的优点是能在不利条件下使信号增强，可避免频散效应，能过套管和割缝衬管完井传播地层波，可产生稳定状态的相位及振幅数据，并能提供地层Ｑ曲线。这些应用源于测井过程和实验室中井眼共振现象的深入研究而不断发展。研究方法之一是井眼激发曲线，它能反映井     

用井眼声波数据确定地层各向异性参数

用一种新算法可以把测得的井轴纵波、快横波、慢横波、和斯通利波时差转换为相对于地球方向轴的各向异性系数。该算法根据声波数据和单井成像仪器的纵向和可靠的地层倾角资料，提供正交的或横向各向同性的（TI）地层的四个各向异性系数。算法补偿了任何测井仪对斯通利波和弯曲波的影响。算法产生可证实的远场纵波和横波模量，远场是在井眼附近由于应力集中或岩石塑性产生的蚀变环带之外。横向各向同性的有向性，也称为极性有向性，可以用三个Thoms—en参数ε，γ，δ定量估计。根据垂直和水平切变模量，井眼声波数据产生γ参数。通常垂直切变模量是从交叉偶极声波测井获得的。井眼横切面的等效抗剪刚性，是在任意各向异性地层中用斯通利波数据估计得到的，这时井眼附近地层的蚀变已经影响到所有频率的斯通利波。一般而言，正γ指示泥岩的有向性，负γ指示渗透层。这些各向异性模量还可以与垂直地震剖面（VSP）导出的模量相结合，得到与传播方向有关的地震波速度。本文给出了现场数据分析结果。     

在墨西哥湾的NMR应用

按照惯例，密度、中子和感应测井用来评价墨西哥湾的砂岩沉积。这些测量值的组合已证明确定地层岩相、孔隙度和饱和度的成本效益。这些储层情况用于预测该层段的产能。在许多地层中，精确地预测产能很困难。由细粒岩石结构或薄层引起的高束缚水层可能使产能预测不利。在其它实侧中井眼环境也会带来许多困难。尤其是油基泥浆，由于对地层的深浸入而掩盖了测井响应，使得解释更困难。核磁共振(NMR)技术对增补常规测量值是十分有效的。地层孔隙度和孔隙尺寸的MMR测量响应，提供了有关储层产能的附加信息。而NMR技术的主要局限是采集数据的时间和成本。虽然已排除了泥浆添加剂的需要，但是由于测井速度很慢，所以NMR测量周期相对长。本文阐明了NMR测井的应用对墨西哥湾岸区陆地和滨海岩石物理分析的成本效益。阐述了几种利用MMR与常规测井测量值结合的研究。包括由密度一中子一感应数据同时获得的NMR资料，并提供了一个完整的实时分析。附加的实例证明了电缆NMR测量值如何与随钻测量结合，并提供在高斜度井中的成本效率估算。由生产结果得出的这些实测证明NMR解释在用淡水泥浆系统和油基钻井液所钻的井中，以及在从高孔隙度纯砂岩到低电阻率地层的储层中的应用。总之，与常规测量值组合的NMR测量值可以按照成本效率方式使用，提供一个较为完整的墨西哥湾岸区储层的岩性物理分析。     

哈里伯顿新型升级版LWD仪器上市

近年来,尽管LWD声波测井技术进步显著,但目前的LWD声波测井仪器还无法测量地层的各向异性。哈里伯顿下属子公司Sperry钻井公司日前正式推出XBAT交叉偶极声波成像仪器,它是BAT和QBAT系列产品的升级版,能够像电缆声波仪器那样测量地层的各向异性,考虑到LWD仪器的旋转测量,其分辨率甚至高于电缆仪器。该仪器可以提供实时地层孔隙压力、地震波校正、气体监测、地层孔隙度、岩石力学参数、井壁稳定性等多种数据,并可以为地质导向提供依据。     

含泥质的灰质砂岩地层的数字解释

对于含泥质的灰质砂岩地层,其岩性可看作是由石英、方解石两种矿物及泥质组成。因而,在进行数字处理时,不仅要作泥质校正,而且还要考虑灰质的影响。对于这种地层,最好采用两种孔隙度测井,用自然伽玛曲线计算泥质体积,用交会法求地层的矿物成份和孔隙度。如果用一种孔隙度测井(如声波测井),则应采用其他方法估计地层灰质含量,并求出灰岩和砂岩的混合骨架时差,同时对孔隙度和含油饱和度都要进行泥质校正。本文就实际资料数字处理的地质效果,分别对上述两种情况进行讨论。     

用高分辨率声波与地震资料描述碳酸盐岩性质

在碳酸盐岩地层中了解孔隙结构对于描述井眼处和油藏范围内的岩石特性是重要的。我们描述了佛罗里达州南部碳酸盐岩含水层中的井眼和井间的孔洞地层。岩心资料和岩相描述了基质和孔洞孔隙度及岩性。岩性资料结合测井资料提供了井中500ft地带的岩石孔隙度。我们用井间地震成像资料预测油藏的流动单元，地震成像资料包括：速度层析X射线成像和高分辨率反射地震资料。根据孔隙粘滞弹性理论产生合成地震波曲线来模拟井间地震资料，并用由测井曲线导出的岩石物性参数构建计算机模型，其中包括由高分辨率单极子声波资料导出的一条Q测井曲线。观测的与计算所得的地震波曲线显示了很好的一致性，同时观测与计算的幅度——深度分布曲线表明两口井之间的主要地质单元的边界是连通的，而幅度的小差异是由于存在横向上的非均质性。反演阻抗反射地震资料来测试模型结果。并将阻抗和井眼位置处的孔隙度、渗透率测井曲线建立关系，得出经验关系式。这些方程用于将阻抗图像转换为渗透率和孔隙度图像。这些图像表明主要地质单元和孔隙度成像中的横向变化之间的连续性，这里40％以上的孔隙度与低阻抗带有关。现场观察到的碳酸盐岩地层中的高分辨率反射声波与因孔洞的存在所引起的孔隙变化有关。图像表明碳酸盐岩地层中的孔洞带延续200ft，而后相对不延续，这些孔隙度和渗透率不延续的流动单元是由接触式孔洞形成的。     

利用测井视孔隙度差异识别二氧化碳和烃类气

当孔隙型砂岩储层含气时，使用测井曲线计算的视孔隙度与地层的真孔隙度、含气饱和度以及所含气的组份有关。若地层的真孔隙度和含气饱和度已知，根据中子测井视孔隙度、密度测井视孔隙度之间的差值的高低可区分气体的组份是二氧化碳气还是烃类气。给出视孔隙度差值的计算方法，并使用该方法计算出了在一定含气饱和度、不同的孔隙度的条件下，地层中分别存在二氧化碳和烃类气的理论值。在气井的解释过程中，将实际测量的视孔隙度差值与理论值相对比，看测量值接近那种类型气体的理论值，地层中就含有那种气体。当一口井的不同层位同时存在二氧化碳气和烃类气时，使用该方法来确定气体的类型，效果较好。     

超长源距声波测井中的地层折射波

超长源距的声波测井，能够利用地层裂缝或层界面的反射波和折射波，确定裂缝或地层界面具体位置。文中分别导出有井眼和无井眼条件下折射声波传播时间公式；给出了折射点的空间分布规律，显示了折射波的探测深度；模拟了完整的和部分三角形的折射波变密度波形；最后介绍了折射波的波形特点。所有这些都是正确区分析射波和反射波以及处理超长源距声波测井资料的基础。     

含气地层的AVO响应分析——以苏4井为例

岩石的孔隙度、流体饱和度等信息是影响地震波振幅随炮检距变化（AVO）的重要因素。根据苏4井全波列测井数据，利用Gassmann方程对含气地层进行了流体替代计算，分析了孔隙度及含气饱和度变化对地层AVO的影响。AVO响应分析表明，对于苏4井低孔隙度石英砂岩储层，孔隙度的变化对AVO的影响要大于流体性质的影响。当含气饱和度为定值，孔隙度小于8％时，其阻抗大于上覆泥岩阻抗，表现为高阻抗气层；孔隙度大于8％时，表现为近零阻抗和低阻抗气层。AVO截距（P）与斜率（G）的交会分析表明，当孔隙度较小时，G属性对含气饱和度变化敏感；大孔隙度时，P属性对含气饱和度变化敏感。