泥饼对声波全波波形确定渗透率的影响

根据Biot提出的孔隙地层的波动理论,采用Johnson动渗透率模式,针对测井中泥饼问题,计算出声波全波列的合成波形。由合成波形可以看出,井壁上的边界条件对声波波形影响很大,由此产生的斯通利波的幅度变化并不完全代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,可用斯通利波的幅度衰减量来估算地层的渗透率,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量来估算地层渗透率及提取的横波时差是错误的。高频伪瑞利波爱瑞相(低速)也是地层渗透率很好的指示标志,但要考虑环境条件的影响;低频伪瑞利波(高速)能很好的估算原状地层的横波衰减量,进而估算地层的渗透率。     

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．     

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。     

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。     

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。     

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。     

由井眼斯通利波估算地层渗透率和各向异性

由单极子声波测井得到的斯通利波资料包含有重要的地层信息，如地层的各向异性和渗透率。分析斯通利波资料可得到地层的渗透率和各向异性。在各向同性、非渗透性地层，可以从横波测井数据中预测出斯通利波。渗透性地层可以导致斯通利波衰减，并使斯通利渡时差（慢度）增大，它指示了地层的渗透性。相反，用横波数据模拟值来看，地层的各向异性使斯通利渡时差减小。这是因为在VTI（以垂直轴为对称轴）的层中，斯通利波主要受水平方向的横波控制，通过偶极声波测得水平方向的横波速度通常比垂直剪切波速度快。因此，这些数据提供了地层渗透率和各向异性的信息。随着理论模型及数据分析的发展，通过处理斯通利波数据和其他测井数据．能同时得到地层各向异性和渗透率的信息。在砂泥岩地层中，我们在评价地层渗透率时，结合各向异性信息，能提高渗透率评价的质量。现场结果表明，在砂泥岩地层序列中，斯通利波数据反映了泥岩地层的各向异性和砂岩地层的渗透性，同时证明了以上分析。通过处理了不同地层的数据，处理结果显示VTI各向异性是沉积岩的一般特征，尤其是泥岩层。许多泥岩地层的VTI幅度范围在10％～40％。声波测井得到的横波各向异性与地震波的传播建立联系以后，可以提高地震的处理和分析结果。     

MPAL多极子阵列声波测井仪

MPAL多极子阵列声波测井实现了在软硬2种地层中直接提取纵波、横波和斯通利波的测量结果.对MPAL多极子阵列声波测井的测量原理、仪器构成、特点、技术指标、应用情况等方面进行了阐述,根据其测井资料可提取准确的纵波、横波、斯通利波信息;利用波形、斯通利波变密度图、斯通利波幅度衰减判断裂缝发育段,可以得到地层的快慢横波,用来判断地层的各向异性,从而判断最大水平主应力方位、裂缝发育程度及裂缝延伸方向等.     

交叉偶极声波测井在渤海锦州南潜山裂缝性储层中的应用

美国阿特拉斯公司新一代交叉偶极阵列声波测井仪(XMAC-Ⅱ)将一个单极阵列和一个偶极阵列组合在一起,提供了测量地层纵波、横波和斯通利波信息的最好方法,在裂缝性地层的渗透率计算和地层各向异性分析方面具有独特的优势。本文重点阐述了利用纵横波时差、斯通利波时差,结合井径、密度和孔隙度曲线计算流体移动指数、斯通利波反射系数和地层各向异性参数,进而评价裂缝、估算地层渗透率,以及通过提取快慢横波信息分析地层各向异性,并分析现今最大水平主应力对裂缝系统有效性的影响,有利于寻找储层有利相带。阵列声波测井在渤海锦州南油田太古界潜山地层取得了较好的应用效果,为合理编制潜山油气藏的开发方案提供了可靠的基础资料。     

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。     

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.     

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。     

岩石声波主频漂移现象及其应用探讨

岩石超声测量分析结果表明,不同岩石具有不同的纵波或横波频率特性,岩石声衰减越大,其频率主值越低。纵波主频随孔隙流体性质变化较显著表明,不同岩石具有不同的纵波或横波频率特性。井孔模型中的声波全波列观测实验也指出,随着地层孔隙度及渗透率的增大,不仅各组分波的衰闰增大、速度减小,而且其主频也有不同程度的降低。特别是斯通利波的主频明显向低频方向漂移,高频组分波比低频组分波衰减更大。上述实验现象得到了实际声     

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。     

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。     

套管中周向传播准SH波的传播特征

利用沿套管轴向偏振、周向传播的准SH波可从根本上解决声阻抗与流体接近的轻质水泥（尤其是超轻质水泥）固井质量评价的难题。在柱坐标系下计算了套管中准SH波的频散曲线,在低于300 kHz的常用超声频段,套管中可存在零阶准SH0波和一阶准SH1波,与平板中的SH0波不频散相比,准SH0波随着频率的增加速度稍有降低,出现弱频散特征;准SH1波有截止频率,其相速度随着频率的增加先急剧下降,最后逐渐趋于套管材质的横波速度。通过仿真波形提取的衰减率可知,准SH0波随着频率增加其衰减逐渐增大,这也明显与平板中SH0的衰减特征相反,准SH波轴向位移的径向分布很好解释了此衰减特征。准SH波传播的声场快照直观显示,在套管后耦合泥浆等流体介质时,准SH波没有辐射衰减,在套后耦合固体水泥时准SH波在沿着套管周向传播时向套后介质辐射剪切波,衰减明显,这可从根本上区分套后声阻抗接近的泥浆（液体,没有剪切模量,SH波没有辐射衰减）和低密度水泥（固体,有剪切模量,SH波衰减明显）,从而解决了现有声阻抗类声波仪器在低密度水泥胶结评价上的不适应性。     

成像测井评价致密碎屑岩储层的裂缝与含气性

川西地区须家河组为特低孔渗的裂缝性致密碎屑岩储层,储层岩性多变,裂缝和溶蚀孔发育不均,储层各向异性极强,常规测井方法难以准确评价其含气性.利用成像测井图像显示的斜缝与高角度裂缝是可以识别有效裂缝;利用微电阻率图像与方位电阻率图像的对比可以评价裂缝的有效性,声波能量衰减与低频斯通利波反射图像也可以评价裂缝有效性.当裂缝走向与现今最大水平主应力方向一致或夹角很小时,裂缝能最大程度地发挥其渗流通道作用;反之,裂缝走向与现今最大水平主应力方向垂直或大角度斜交时,裂缝的渗透作用大大降低,削弱了裂缝的有效性.利用偶极横波测井提供的纵横波速度比可以大致判断致密碎屑岩的含气性,纵横波速度比与纵波时差进行交会可更有效指示致密碎屑岩气层.