声波各向异性的应用

地层的各向异性本质的声波特性产生了对钻井和完井工程以及地球物理学和岩石物理学重要的新信息。各向异性分析能使射孔定向成与应力方向相一致,从而将出砂问题缓减到最低程度并且使生产最优化。知识应力方向使人们能定井位,从水力压裂中采出最多的油。识别由于裂缝形成的各向异性会导致增产。交叉偶极声波测井仪检测地层中的横波各向异性。传统的处理方法在时间域中完成,并产生出有关各向同性和各方异性特征的信息,但不能鉴别出引起各向异性的根本原因。然而借助先进的交叉偶极数据的频域处理方法。我们就能识别出各向羿性的类型,是生的还是诱发的。从能补充的其他测井资料的偶采数据中,我们可得到附加的信息。在各种各样的岩石类型中,大量的油田实例反映出附加信息的突出作用,这些附加信息是从交叉偶极采集到的偶极频散曲线中导出的。这些数据的频散分析能识别原生的各向异性,在这里频散曲线彼此平行,而应力的各向异性带有一些交叉频散曲线。我们说明几个取自中东、非洲、墨西哥湾、加利福尼亚和东南亚的几个有关原有的和应力诱发的各向异性例子。我们包含了几个来自水平井和垂直井的例子和这样的一些例子,即在这类例子中裂缝性各向异性（固有的）和应力诱发的各向异性出现在同一口井中并且清晰可见。裂缝的偶极测井鉴别结果被井筒成像图资料进一步证实。这种新认识的关键是到下三个方面的结合：交叉偶采声波数据的宽带征集、先进的频率域处理技术对于声波在井筒中传播特征的充分了解。     

斜井泥岩声波速度各向异性校正新方法研究

斜井中测量到的声波记录了泥岩中纵波速度的各向异性,进行泥岩速度各向异性校正需要确定泥岩的汤姆森系数,传统上汤姆森系数通过泥岩实验测量或应用地震资料经具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质非双曲时差速度反演获得。针对这两种方法存在的困难,提出在多口斜井声波资料地层对比的基础上,选取同一层位多口井的测井声波资料,以椭圆方程作为反演模型,采用最小二乘法确定汤姆森系数的新方法,由此实现斜井泥岩声波速度各向异性校正。该方法在渤中地区的实际应用表明,大斜度井中实测声波速度与地层真正垂向速度的差异巨大,校正量达到了20%～30%,为斜井地震正、反演提供了精确的声波速度,提高了斜井测井刻度在地震实际应用中的精度。     

声波各向异性动态聚焦束逆时偏移

高斯束逆时偏移是一种采用高斯束加权积分构建格林函数的逆时偏移算法,结合了逆时偏移的高精度和高斯束偏移的灵活性、高效性,能够面向目标成像。对于高斯束逆时偏移算法,成像精度很大程度上取决于初始参数的设置：当初始波束宽度较小时,浅层构造成像精度高,但波束宽度会随着距离增加快速发散,影响中深部成像效果;当初始波束宽度较大时,波束宽度沿射线路径变化比较缓慢,但会降低中心射线振幅及旅行时计算精度,进而影响成像质量。为此,将动态聚焦束思想应用于高斯束逆时偏移算法,通过选取合适束算子构建格林函数,进而通过格林函数实现正、反向波场延拓,最后通过正、反向波场的互相关求取成像结果,实现各向异性动态聚焦束逆时偏移。数值模型测试验证了算法的正确性和有效性。     

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。     

应用剪切声波各向异性预测裂缝方向

为了测定岩心样品中的剪切声波各向异性的方向,并且使其与地下应力方向相联系,国外一些研究者研究了几种新方法。 大部分水力裂缝和许多天然裂缝是接近垂直的,它们的扩张方位平行于最大水平地     

斜井偶极子声波各向异性分析及解释

目前石油勘探和采油的趋势是钻了越来越多的斜井、大斜度井,甚至水平井,特别是在深水储层中。随着勘探开发的需要,越来越多的斜井、甚至大斜度井中都进行了偶极子声波各向异性测量。由于斜井井眼轨迹既不平行也不垂直于地层沉积面,因此,测量的各向异性是该斜井的视各向异性。本文结合井身结构分析各向异性数据,描述各向异性特征,区分应力等原因产生的各向异性,明确了井斜、方位、层界面等对地层各向异性的影响,在此基础上可更精确的解释地层各向异性及其地质环境特征。     

井筒水声波无线通信系统关键技术与试验研究

针对现有井筒内无线信号传输技术传输速率低以及对使用环境选择性高的缺陷,提出了一种基于水声波的井筒无线通信方法,设计了井筒水声波无线通信系统。该系统由地面水声波发射系统和井下水声波接收系统组成。地面水声波发射系统对待传输信号进行编码、调制、放大和发射,井下水声波接收系统接收水声信道传输的地面信息并进行信号调理和解调,重点对水声信号处理电路、换能器及调制和解调算法等关键技术进行了研究,设计完成中心频率12 k Hz的水声发射、接收换能器及配套水声信号处理模块,通过室内和地面试验对水声信号不同距离下的通信能力进行了测试,实现了200 m距离下井筒水声波无线数据通信。研究结果表明:井筒水声波无线通信系统可实现以井筒内水声波为信号载体进行无线数据传输,具有较高的解码准确率和较强的抗干扰能力。研究内容为井筒内长距离水声通信技术的研究和试验奠定了基础。     

煤岩吸水率对声波速度各向异性影响的实验研究

在煤岩超声波响应规律研究中,较少地考虑煤岩吸水率及各向异性对纵、横波速度的影响,这些问题对煤岩物性超声测试具有重要意义。为此,选取平煤八矿己_(16-17)煤层煤样,制备垂直层理(Z方向)、平行层理垂直面割理(Y方向)和平行层理垂直端割理(X方向)三类煤样,进行煤岩吸水和超声测试。实验结果表明:(1)在X、Y、Z方向,同一煤层在相同条件下吸附水的能力存在明显的各向异性,其中Y方向自然吸水率大于X、Z方向。(2)煤样超声响应具有明显的各向异性特征,其中Z方向的波速最大,Y方向的波速最小。(3)随着煤样自然吸水率的不断增加,纵波速度明显呈近似指数变化的非线性增长,在煤柱含水饱和度较小(低于60%)时,纵波速度随含水饱和度变化幅度较小;在含水饱和度大于60%(对应X、Y、Z方向的自然吸水率分别为1.3%、2.65%、0.72%)时,纵波速度增幅明显变大。(4)随着煤样自然吸水率的不断增加,横波速度也不断增大,但横波速度变化幅度远小于纵波速度;煤样纵、横波速度比随吸水率的增加基本呈先减小、后增大的现象。(5)分别利用空间平均模型和时间平均模型分析了孔隙流体对煤体超声波参数的影响,其中纵波对于煤体孔隙流体十分敏感,孔隙流体对横波速度几乎没有影响,可以利用这一性质探测煤岩中流体的存在和运动。     

碳酸盐岩地层水平井电阻率各向异性校正方法研究及应用

在测井资料储层评价中,地层电阻率是储层有效性评价和流体性质识别的重要参数。水平井井眼轨迹轴线与地层水平面的相对位置变化,使得水平井中双侧向仪器测量电阻率时发出的电流穿过地层的方式发生变化。由于碳酸盐岩地层上覆压力和侧压不同,使得地层不同方向的电阻率不同。水平井主要测量地层垂直方向上的电阻率,直井主要测量地层水平方向上的电阻率,因此在同一深度下的水平井和直井测量结果不同。根据导眼井(直井)和斜度井(水平井)致密段地层的统计结果,拟合出横向各向同性电阻率校正公式,对塔中地区碳酸盐岩地层水平井电阻率进行各向异性校正,将校正后的电阻率用于储层的流体性质识别并与试油结果对比,取得了良好效果。     

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。     

泥质碳酸盐岩声波性质与岩性特征的实验关系考察

实验室内进行了多块含泥质碳酸盐岩岩心的声学参数及岩性参数测量。考察在空气饱和状态下，含泥质碳酸盐岩声波性质与岩性特征之间的关系。利用密度测量值对岩心进行岩性分类，认为对孔隙度很小（＜2％）的碳酸盐岩，有必要建立声速与孔隙度之间更恰当的解释模型，岩心的密度资料应充分应用。利用泊松比进行碳酸盐岩岩性分类对该实验岩心可行度不高。     

应用横波各向异性评价碳酸盐岩裂缝性储集层

在地层中横波各向导性与裂缝的张开度呈正相关,被泥质或方解石充填的裂缝有很强的横波各向异性,应用这一特征可定性地识别裂隙充填程度,评价碳酸盐岩储集层,这一方法在塔里木盆地桑塔木断垒带得到了成功的应用,数口井的横波各向异性结果证实,被泥质充填或方解石充填的高角度裂缝只有微弱的各向异性,水平裂缝、网状裂缝、共轭裂缝几乎没有横波各向异性。这就为在塔里木盆地碳酸盐岩储集层中寻找有利的裂缝系统提供了条件。     

碳酸盐岩不同含水饱和度对声波传播特性影响

碳酸盐岩储层缝洞发育,结构复杂,利用声波传播特性预测均质砂岩含水饱和度的方法并不一定适用于碳酸盐岩储层。选择四川盆地龙王庙组不同孔洞发育程度的碳酸盐岩样品,测量了同一岩石样品在不同围压、不同含水饱和度时的纵横波波速。在实验基础上,研究了不同围压条件下纵横波波速、纵横波速比及声波衰减特性随含水饱和度的变化规律,并解释了该变化规律的内在机理,对比分析了声波波速、纵横波速比和衰减特征与含水饱和度敏感性,为声波测井资料应用于碳酸盐岩储层内气层的识别和含气饱和度及孔隙度的评估与预测提供了理论基础,对该类地层井下工程稳定性研究及储层评价都具有重要意义。     

利用神经网络的LM算法确定碳酸盐岩声波孔隙度

确定碳酸盐岩声波孔隙度是测井解释中的一个难题，传统方法是利用平均时差公式经过适当校正或使用声波、中子、密度等两种以上的测井资料求取，在具体使用中误差较大且很不方便。为此，基于Levenberg—Marquardt算法，提出一种确定碳酸盐岩声波孔隙度的神经网络方法，主要步骤包括：样本信息的预处理、网络结构的设计、采用LM算法的网络学习训练、碳酸盐岩声波孔隙度的确定。仿真实验和比较分析表明，该方法快速稳定，其结果与真实值吻合程度高。     

基于远探测声波碳酸盐岩储层产能预测技术

应用测井资料对碳酸盐岩储集层产能进行定性或定量评价预测一直是测井评价难题,尝试利用反射波能量进行碳酸盐岩储层预测取得较为理想的效果。对反射波在传播过程中的能量损失原因进行分析,采取了相应的补偿方法,利用能量计算公式对补偿后的能量进行计算。分析了能量与产能的关系,给出了半定量的产能预测方法。塔里木油田的14口井数据分析表明,在大部分情况下反射波的能量与产能基本上呈正相关关系,其相关性较高,可以用反射波的能量进行碳酸盐岩储层产能的半定量预测。     

页岩水平井声波时差各向异性校正方法及其应用

声波时差是储层物性和地应力评价的关键参数,在地层可压裂性评价中具有重要作用.当前页岩储层以水平井开发为主,由于页理发育,水平井中的声波时差测量值与直井中的值存在较大差异,影响了储层评价的精度.基于时域有限差分算法,构建了大斜度井/水平井的声波时差模拟算法,系统模拟了不同相对井斜角和不同声波各向异性系数条件下的声波时差测...     

塔里木盆地碳酸盐岩测试水性质

受特殊地质结构的影响,碳酸盐岩测试出水情况十分复杂。根据出水状况及其地球化学特征,将测试水划分为7种类型。以塔里木盆地轮南奥陶系碳酸盐岩古潜山油气藏为例,根据测试水的地球化学特征,参考地层水标准参数和测试水分类,确定了测试水的来源。影响测试水分析的主要因素是取样条件。正确地应用测试资料、全面地了解测试地层的地质特征和测试水产状是准确确定真正水源的关键。这种判别碳酸盐岩测试水的方法,对类似地层也有参考意义。     

利用声波和电阻率测井描述碳酸盐岩双孔隙结构特征

碎屑岩的孔隙多为粒间孔，而碳酸盐岩则一般是多重孔隙结构，包括粒间孔、晶间孔、溶孔，还有溶蚀缝。由于溶蚀缝的走向和分布随机性较强，与由电子仪器产生的电流分布缺少相关性，难于与多孔岩层的电流特征区分开来。同样，由于它们几何尺寸变化范围大，走向和分布的随意性大。因此，人们把它们的声学特征模拟成近似于岩石骨架的声学特征，而不是把它作为一个独立的系统来看待。这样，就可以将碳酸盐岩地层建成由粒间孔、随机分布的溶蚀缝和球形或近似球形的次生孔(由溶蚀孔洞和印模孔组成)组成的地质模型，这不失为一种评价碳酸盐岩的有效方法。中将利用上述模型并采用声学中Kuster—Toksoz公式和电子传导学Maxwell一Garnet公式中低频传导率模拟理论来评价碳酸岩地层。把声波值换算成地质模型的原生孔隙度值和次生孔隙度值，既可以使用Gassmann方程，也可以使用Wyllie经验公式，这两种公式的计算结果大致相同。在评价碳酸盐岩地层时，运用Maxwell一Garnet公式模型把孔隙度换算成电阻率值，由正演模型计算的含水层电阻率与现场实测的电阻率值吻合良好，证实了所建模型和所采用的两种公式是有效的。此外，在邻近油水界面的过渡带内，还尝试研究了将被烃充填的原生孔隙与充填程度不同的次生孔隙进行区分。本将讨论位于印度西海岸两个不同地区的油田实例。     

声波各向异性时间域高斯束叠前深度偏移

作为一种改进的射线类偏移方法,高斯束偏移不仅具备射线类偏移灵活、高效的特性,而且还拥有接近波动类偏移的成像精度。与传统频率域高斯束偏移相比,时间域高斯束偏移通过调整成像公式,把频率域积分转换为成像时刻的函数,提升了计算效率。随着地震采集方位角的变宽和观测排列的加长,各向异性对地震偏移成像的影响变得不容忽略。文中将基于相速度的各向异性射线追踪算法应用于时间域高斯束偏移,并对动力学射线追踪相关系数进行优化,形成一种更高效的各向异性声波时间域高斯束偏移方法。模型试算表明,相比于其他各向异性算法,在保证成像精度前提下,所提方法具有更高计算效率和更强适用性,尤其适用于各向异性复杂构造成像。