随钻偶极横波远探测优势频带及反射声场

电缆声波远探测测井已取得了长足进展,将这种技术应用于随钻声波测井,特别是随钻地质导向方面,具有潜在的应用价值。针对偶极声源随钻反射声波成像测井,基于偶极声源在井外无限大地层中产生的SH横波和SV横波的位移远场渐近解,对比分析了有无钻铤时井外地层辐射声场及井内声场,以及相应的偶极声场激发频带;结合三维有限差分数值模拟方法,讨论了井旁存在声阻抗不连续面时,井内接收的随钻偶极全波波形的SH反射横波变化特征。分析表明：与裸眼情况下相比,随钻条件下的SH和SV横波辐射指向性除受钻井井孔的调制外,同时还受到钻铤的强烈调制。尽管如此,随钻偶极横波同样适用于远探测成像测井,其中偶极声源存在一个优势激发频带,在仪器设计上应考虑和利用。     

声电效应测井模型实验研究

模型井实验表明,在渗透性孔隙地层包围的井中发射声波时,井内不仅可以接收到声波,还可以接收到波动电场,该电场伴随声波行进,在两种不同地层的分界面处,还产生了以电磁波速度传播的电场,这两种转换电场幅度的相对大小,与地层水矿化度及其与井中水矿化度差异有关,在井中激励交变电场时,井内可以接收到声波,在用实际储层砂岩做成的模型井中,也测量了声－电转换波和电－声转换波,随着地层水矿化度增大,声－电转换信号幅度减小,电－声转换信号幅度增大。     

Processing of array sonic logging data with multi-scale STC technique

It is desirable to develop new signal processing techniques for effectively extracting reflected waves under the strong interferences of borehole guided waves. We presented a multi-scale semblance method for the separation and velocity （slowness） analysis of the reflected waves and guided waves in borehole acoustic logging. It was specially designed for the newly developed tools with ultra-long source- receiver spacing for acoustic reflection survey. This new method was a combination of the dual tree com- plex wavelets transform （DT-CWT） and the slowness travel time coherence （STC） method. Applications to the 3D finite difference （FD） modeling simulated data and to the field array sonic waveform signals have demonstrated the ability of this method to appropriately extract the reflected waves under severe interference from the guided waves and to suppress noise in the time-frequency domain.     

Numerical simulation of an acoustic field generated by a phased arc array in a fluid-filled borehole

The acoustic tools widely used in borehole well logging and being developed in borehole acoustic reflection imaging do not have the function of azimuthal measurement due to a symmetric source, so they can not be used to evaluate the azimuthal character of borehole formation. In this paper, a 3D finite difference method was used to simulate the acoustic fields in a fluid-filled borehole generated by a traditional monopole source and a phased arc array. Acoustic waveforms were presented for both cases. The analysis of the simulated waveforms showed that different from the monopole source, the acoustic energy generated by the phased arc array transmitter mainly radiated to the borehole in a narrow azimuthal range, which was the key technique to implement azimuthal acoustic well logging. Similar to the monopole source, the waveforms generated by the phased arc array in the fluid-filled borehole also contain compressional （P） waves and shear （S） waves refracted along the borehole, which is the theoretical foundation of phased arc array acoustic well logging.     

相控圆弧阵声波辐射器在井旁地层中产生的声场特征

常规的单极子声波测井仪器无法对井旁地层的方位性质进行评价,多极子声波测井仪器有一定的方位测量能力,方位分辨率较低且反演地层性质时存在多解性。设计了一种具有方位辐射特性的声波测井相控圆弧阵声波辐射器,采用三维有限差分法对其在井旁地层中产生的声场进行了数值模拟。对模拟声场的方位特征进行的分析表明：相控圆弧阵声波辐射器产生的声波能量基本向某一周向角范围的井壁入射,进入地层的声波在一定周向角范围内传播。随着轴向源距的不断增大,相控圆弧阵声波辐射器在井旁地层中产生的声束周向角宽度逐渐变大。这种相控圆弧阵声波辐射器可用于方位反射声波测井新技术中,能评价井旁地层声学性质沿井周方向的变化,有助于复杂油气藏的识别和评价。     

模型井中声波频谱测井理论与实验考察

对模型井中收发探头在同一井眼和收发探头在不同井眼情况下产生的声场进行了理论和实验研究，理论结果表明，滑行纵波，滑行横波与纵，横波波行为不同；源距变化对声波测井探测器深度无大影响，探测深度主要受声源频率特性及其在地层中激发的波型模型的影响，实验用的模型是井水泥，砂和水混合浇铸而成，井液为变压器油，不同源距（７种）不同声源主频（３种），不同井径（２种）条件下的实验结果与理论计算结果一致，即圆柱状井眼模     

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。     

探测井附近裂缝及其中流体性质的实验初探

在进行碳酸盐岩地层声波全波测井模型实验中,在井中接收到的声波全波列上折射纵波和折射横波之间观测到了来自模型外侧的较强反射波。     

碳酸盐岩储层井旁缝洞体反射横波提取方法

反射波信息提取是横波远探测测井资料处理的基础和关键,其提取精度直接影响井外异常反射体的成像质量。传统的反射波提取方法包括F-K滤波、Radon变换等,在一定程度上忽视了复杂井况和地层条件下产生的多种噪声信号,导致反射波提取精度较低,储层测井解释存在多解性。在大量分析横波远探测测井资料声学特征的基础上,系统梳理出影响反射波提取精度的2类噪声：相干噪声和不相干噪声。前者主要包括地层界面波和多次波;后者包括低频-高频噪声和坏道。通过深入探讨这4种噪声的产生原因、特征和判识方法,形成了噪声压制方法,提出了一套反射横波提取方法。现场实例应用表明,该方法可提高反射波的提取精度,使井外缝洞偏移图像更为清晰。这一研究可为油气层勘探和工程改造提供重要技术支撑。     

基于裂缝柔度和地应力模型的声电测井正、反演方法及应用

电阻率成像探测深度通常为几厘米,超声波成像数据也只能提供井壁的声幅或到时图像。因此,很难评估井壁张开裂缝在地层中的分布情况。声波测井一般应用弹性各向异性表征地应力场和裂缝特性等,通常岩石的固有各向异性、高角度地层层面、裂缝或不平衡应力挤压等都可以导致弹性波表观各向异性,因此往往难以判断各向异性的成因。前人针对单一方位二维裂缝模型进行了声波正演模拟,但不适用于井筒含多组任意方位裂缝介质的弹性波模拟。为此,首先拾取井壁成像测井中导致声波表观各向异性的三类结构特征(天然裂缝、层面缝(或薄层)和钻井应力诱导缝)信息,同时定量化层理结构信息(如倾向、方位等),并将裂缝分层、分组;然后从声波全波列中提取地层的快、慢横波慢度及各向异性方位;接着在岩石和裂缝信息井壁成像建模基础上,通过裂缝附加柔度模型、层面伪裂缝模型和非线性应力场弹性波动理论正演模拟岩石的声波属性;最后通过对比声波速度及各向异性方位等信息的模型预测结果与实测结果,利用最小误差拟合反演确定井壁图像表征的裂缝类型与各向异性的成因,并对比、分析了频散曲线特征。将所提方法应用于花岗岩潜山裂缝型气田生产测试井以验证方法合理性,实际模拟结果表明：...     

用光纤电缆传输信号的多种频率阵列声波测井

介绍了光纤电缆传输系统传输速率为10 Mbit/s的多频率阵列声波测井仪及实际测井案例.多种频率阵列声波测井仪器的声系能在井下发射频率为10、20、40 kHz等3种声波信号,用2组各有8个接收探头组成的接收阵列.用3种频率的探头进行的井下声学性质测量,可以获得在井壁附近不同径向深度处的介质的声学性质的测量记录结果.用长度为4 250 m的光缆及相应的井下电-光转换系统(井下光端机),井下光电马笼头,地面绞车上的光电转换滑环(光电滑环)和地面的光-电转换系统(地面光端机),已经能保证所传输信号的损失在10 dB以下,目前已经能以1.25 Mbit/s的速率传输井下采集的3种频率的声波波列信号,并已在辽河油田的模拟井内成功地进行了现场实验.     

超声成象测井仪声波换能器的特性分析

厚度方向极化的圆片状压电换能器已经广泛地被用到声波成象测井仪和ＣＥＴ水泥胶结质量评价仪上。人们仅仅考虑了传播媒质对接收的声波信号的影响，而很少考虑声源对接收的声波信号的影响。文中分析了这种换能器的瞬态响应，建立了它的等效电路，推导的出声波函数，并指出换能器在三种发射模式；过阻尼，临界阻尼和振荡模式。     

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。     

利用阵列声波测井资料评价变质岩储层有效性

目前主要利用常规测井识别变质岩岩性进而评价储层,利用阵列声波测井评价变质岩储层有效性的研究较少。为此,以渤中19-6气田变质岩测井资料为基础,分析阵列声波测井的响应特征,基于常规声学参数计算提出平均衰减计算方法;通过定量研究多种声学参数与不同储层之间的相关性,提炼出对有效储层敏感的9种声学参数(纵波、横波、斯通利波的时差、阵列衰减以及平均衰减等),建立基于敏感声学参数的储层有效性评价图板与方案。利用所提方法对新井资料进行处理,并评价了储层有效性,评价结果与测试结果符合率达到91.43%,满足现场应用需求。     

随钻四极子声波测井仪的设计及试验

针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog?随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。      

Design of a cross-dipole array acoustic logging tool

When entering an anisotropic formation, a shear wave splits into a fast wave and a slow wave. Based on the principle of four-component cross-dipole acoustic wave measurement, the anisotropy of HTI （Horizontal Transverse Isotropy） formation can be determined. The method of calculating the fast and slow wave data when a shear wave propagates along the borehole axis in anisotropic formation was analyzed, and the implementation of a cross-dipole acoustic logging tool was demonstrated. The tool was composed of transmitter electronics, transmitter mandrel, acoustic isolator, receiver mandrel and main control electronics. Sonde, transmitter circuit, signal receiving and processing circuit, data acquisition system, system control circuit and telemetry interface circuit were presented and analyzed. The test model was used in production wells and standard wells in various areas and the four-component cross-dipole waves were acquired and processed. The waves had good signal-to-noise ratio and clear characteristics, and the fast and slow waveforms, processed slowness curves, anisotropy and fast shear wave azimuth well matched with each other.     

弹性地层中的横波测井

本文从柱状井内弹性波的传播理论出发,着重分析位于井轴上的多极子声源激发的井内声场中的反射纵波相反射横波的远场特性,指出利用多极子声源直接进行横波测井的可能性。同时,应用分离波数技术,实际计算出单极子、偶极子和四极子振源激励时的井内远场接收波形,证实了理论分析的结论。     

相控声波测井仪器设计及资料处理方法

声波测井仪器在石油勘探开发中发挥着重要作用,但长期以来没有解决声波首波跳的问题,并且仪器的设计制造主要在引进的基础上进行一些改进,常规声波测井技术发展进程缓慢,没有形成自己的声波测井技术.经过大量的实验、计算,研究了相控声波测井仪器从设计、实验、研制的理论依据,从根本上解决声波首波跳的问题.在资料处理方面从声波二维谱的基础上对相控声波测井全波曲线进行解释,不仅可以得到地层的纵、横波以及Stoneley波时差,还可以研究孔隙结构和孔隙流体特征,进行气层识别、地层渗透特征分析等.该仪器是国内声波仪器的更新换代产品,具有国外新的声波测井仪器的优点和特性,具有良好的发展前景.     

声波测井的探测深度问题Ⅱ

从波动声学的角度讨论声波测井的探测深度问题.通过改变井外固体层的厚度发现,随着层厚的减小,声波测井波形中以地层的纵波速度传播的声波的二维谱最先受到影响,其次是以地层的横波速度传播的声波和伪瑞利波开始受到影响,最后是沿井壁表面附近传播的Stoneley波的幅度和速度逐渐开始变化.当固体层的厚度接近于自由套管时,声波测井测量的模式波同样具有频率选择特征,在16 kHz以下有一个速度稳定(不随频率的改变而改变)的模式波,该模式波就是套管波,与平板状的声波波形的二维谱差别相当大.所以,在普通声波测井的频率范围内,自由套管井的测井响应不能够用展开的平板来讨论.     

远探测反射波声波测井方法实验研究进展

在井下发射低频声波信号,按地震勘探工作方式接收反射波已经从理论和实际测井资料解释中得到确认.介绍了用大幅度(4000V)的窄脉冲激发声学探头,得到频率接近10 kHz的、可用于远探测反射波声波测井的低频声波信号的实验过程.为接收低频反射波信号,应该选择谐振频率较低的接收探头.在模拟井中按上述思路组装的声系可以测量记录到距离井壁约7～10 m处声学界面的反射波信号.实验结果可作为远探测反射波声波测井声系设计的依据.