随钻测井环境中横波速度测量：模型和现场评价

论文对随钻测井中，利用低频单极子，偶极子和四极子声源进行横波速度的测量进行了评价。理论分析表明，随钻测井中单极子和偶极子声源所发出的波中，包含着很强的沿钻铤滑行的仪器波。更进一步表明，随钻测井偶极子－弯曲波速度明显低于慢地层中的横波速度。因此，随着测井中偶极子波是不合适横波速度测量的，比较而言，四极子波有两个理由可说明其为最好的测量方式。首先，低频时可以消除仪器的四极子波干扰，其次，地层四极子波可以用来直接测量横波速度。一种测量横波的多极子随钻测井阵列声源仪器已经制造出来，并且已对不同的快，慢地层进行了几次现场测量。在2－10kHz的频率范围内，单极子声波数据中主要包括钻铤波和斯通利波，偶极子数据包含了钻铤波和地层弯曲波。四极子数据受钻铤波干扰最少，其主要由地层波四极子波组成。所测量的多极子波数据的特征和模型实验结果具有很好的一致性。分析和测量结果表明，四极子声波仪器最适合随钻测井中横波速度的测量。     

随钻声波测井研究进展

论述了随钻声波测井的纵波测量、横波测量及仪器的发展,分析了随钻声波测井面临的难题.随钻纵波测井仪器隔声体是实现随钻纵波测量的关键;利用漏能纵波求取极慢地层的纵波速度的方法也有所发展.埘随钻横波测井进行r总结.快地层随钻横波测井除了可以采用单极子测量,还可以采用四极子模式进行测量;慢地层随钻横波测井可以有偶极子或四极子等方式进行测量,存在争议的是慢地层随钻偶极子的横波测量足否可行.对仪器偏心的研究表明从随钻偶极子中提取地层横波足有可能的.随钻声波测井由于偏心的原因无论采用何种模式进行测量都会产生频散.总结了随钻测井噪声的研究现状,表明噪声均为低频噪声,埘随钻横波测井有一定影响.     

多极子声源的横波测井

本文介绍了周围为无限固体介质的裸眼井中多极子声源激发的弯曲波、扭转波等模式声波的理论基础,从数值上计算了弯曲波等模式在不同的井孔半径下,硬、软地层井孔中的速度频散曲线。结果表明,在截止频率处,其速度最大且等于地层的横波速度.计算了理想的井孔模型(无衰减)及有吸收衰减情况下由偶极子及四极子声源激发的声波波形图,从图形看出其首波是以横波速度传播的。曾在模型井中进行了测试,实验结果与理论计算有较好的一致性。本文所介绍的方法对于软地层中横波速度的测量有重要意义,有助于进一步研制横波测井仪。     

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。      

弹性地层中的横波测井理论及其数值验证

本文从柱状井内弹性波的传播理论出发,分析了位于井轴上的多极子声源激发的井内声场中反射纵波和反射横波的远场特性,从理论上指出了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,实际计算了单极子、偶极子和四极子声源激发时的井内远场接收波形,证实了理论分析的结论。     

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。     

最新随钻声波测井仪的技术性能与应用实例

详细介绍了贝克休斯公司APX随钻声波测井仪、哈里伯顿公司CLSS随钻声波测井仪、斯伦贝谢公司新一代随钻声波测井仪sonicVISION的工作原理、技术优势及应用实例。重点介绍了APX随钻声波测井仪为声学仪器优化配置而设计的计算机模型(FEA)、与典型LWD仪器等单向有线测井仪不同的全向发射器、以实现径向多极子声源激发的6×4全向接收器阵列、具有多频调节功能的隔声带、有助于提高仪器信噪比的信号源、用于噪声探测的加速度计和用于不同地层不同测量模式的四极子波技术等。较全面地分析了三大公司最新研制的随钻声波测井仪器的技术性能和应用情况,为国内开展同类技术研究及仪器的研制,提供了可借鉴的资料,并建议我国应该研发具有自主知识产权的随钻声波测井仪器。     

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。     

声波测井技术发展综述

声波测井于二十世纪五十年代初在国外开始出现,先后出现了检查水泥胶结质量的声幅测井,测量井部面声波纵波速度倒数（慢度或声波时差）的声波速度测井,能够得到井壁上孔洞,裂缝分布情况直观图象的井下声波电视测井,以及在此基础上发展起来的三维体积扫描测井,承后为解决软地层中横波勘探问题,提出了偶极子及多极子横波测井,实现了井下直接激发横波,八十年代中期,阵列声波测井仪出现,将常规井眼补偿声系与长源距声系以及井径等测量综合,对管波的记录给以重视。     

使用四极源的横波测井

一种用四极源在硬、软地层中进行直接横波(S波)测井的新技术,已得到实验室的验证,结果正如最近在理论研究中提出的那样。常规的单极源测井仪不能直接测量软地层中的横波速度,而偶极源能用于硬、软地层中的直接横波速度测井,这已被从前的理论和实验室研究所证实。本文论述的四极源也能实现上述目的,而且它能产生更高分辨率的S波速度,因为它可以在高频段工作.通过对单极、偶极和四极源的功率比较表明,现场四极源测井仪可望为实际工作产生足够能量的信号。目前的研究是在实验室刻度模型(模拟现场声波测井条件)中进行的,用石灰岩模型代表硬地层,用塑料模型模拟软地层(如海湾软泥岩或近地表地层)。     

多极子阵列声波测井资料处理及应用

介绍了胜利石油管理局测井公司新研制成功的多极子阵列声波测井仪器采集的数据结构类型.研究了多极子阵列声波测井资料的处理方法.用矩阵、相位等处理方法得到地层纵波、横波、斯通利波时差,利用偶极资料进行快慢横波分离,有效计算地层横波速度各向异性.胜利油田3口井的实际应用表明多极子阵列声波测井资料与其他测井资料相结合,可进行油藏评价,如井眼稳定性分析、地层孔隙压力预测、压裂施工压力设计及缝高检测等.实际钻井资料证明多极子阵列声波测井资料在油田勘探、开发中能够发挥重要作用.     

随钻多极子声波测井仪接收换能器的数值模拟

接收换能器是随钻多极声波测井仪的关键器件,其性能直接影响测量信号的质量。利用有限元法分析了边界条件、金属基片厚度以及封装方式对随钻多极子声波测井仪叠片型接收换能器振动模态和接收灵敏度的影响。模拟结果表明,两端钳定边界条件下换能器一阶伸缩振动模态的谐振频率最高,声波测井工作频率范围内接收灵敏度曲线最平缓、起伏最小,接收灵敏度较高,是随钻多极子声波测井仪最适合的一种机械安装方式。中间金属基片厚度对接收换能器灵敏度有一定影响,接收灵敏度随着金属基片厚度的增加而略有升高,且频率为3 kHz附近的灵敏度跳跃点往高频移动、起伏变大。采用充满硅油的长方体壳体对接收换能器封装,接收灵敏度比无壳体有较大差异,灵敏度曲线在多个频率点存在跳变,工作频段内起伏变大。数值模拟结果对随钻多极子声波测井仪接收换能器设计、制作及正确安装起到良好的指导作用。     

偶极声源激发的波频散特性

偶极声源在地层井内激发的波是频散波，已经有许多文章讨论了它的频散特性，并涉及了频散校正问题，但主要讨论它的最低模式（即截止频率最低的那一条曲线），而对于其他模式则没有进行比较详细的讨论。本文根据地层横波速度与泥浆速度相比高、接近、低的三种情况把地层分为硬性地层、中性地层和软性地层；给出了单极和偶极两种声源在这三类地层中激发的频散波的频散曲线。结果表明，这两种声源激发的频散波具有很强的可对比性，它们的最低模式在单极声源激发时是斯通利波，在偶极声源激发时是弯曲波；两种声源的其他模式处于截止频率时，在硬性地层中的速度趋于横波速度，在软性地层中速度起于纵波速度，中性地层只有一个模式。     

声波测井技术研究进展

以声波测井换能器技术的变化为主线,分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步.单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术,包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程.以井下声波的定向辐射和定向接收为最主要特征的相控声波测井技术是正在研发的新一代声波测井技术,我国在此领域已经取得显著...     

弯曲波的频散及其速度校正问题

分析了阵列声波测井中偶极声源激发的弯曲波频散问题,并讨论了速度校正问题。首先给出从硬地层到软地层的10种典型地层、计算出其在4种不同井径条件下的偶极频散曲线。从同一井径不同地层的频散曲线和同一地层不同井径的频散曲线可以看出,弯曲波在在井眼中有截止效率,地层愈硬,截止频率愈高;地层硬软程度影响着弯曲波频散,硬地层的频散比软地层大得多,地层愈软,频散愈小;井径也影响频散,井径愈大、频散愈大。根据频散曲线就可以直接估计频散校正范围,当频率小于4kHz时,弯曲波相速度与横波的误差大约小于10％,弯曲波群速度与横波的误差大约小于20％。指出实时计算地层的频散曲线进行弯曲波频散校正是最佳选择,比较了单极全波得到的横波速度和从偶极弯曲波得到的横波速度。