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。     

基于软地层随钻多极子声源传播特性的数值研究

基于软地层测量横波的难题,数值考察了软地层随钻测井多极子波的频散特性及声全波波形,对比分析了电缆和随钻多极子声波测井.研究结果表明,随钻测井环境下,单极和偶极声源激发幅度很强的钻铤模式波严重干扰地层纵波或横波的测量;而四极子声源低频时只激发地层模式的四极子波,且截止频率附近以地层横波速度传播.因此,四极子声源最适合于随钻测井的地层横波速度测量.     

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。      

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。     

MPAL多极子阵列声波测并仪器的应用

文章介绍了MPAL多极子测井仪器的设计思路及仪器组成。MPAL多极子阵列声波测井仪器利用多种组合模式,在裸眼和套管井中进行声波单、偶极阵列测井,偶极子横波直接测井,测量得到的数据可以直接提取软硬地层中的纵波、横波和斯通利波漫度参数来进行储层的地质评价。近几年在二连油田识别岩性、识别油气层、预测地层的破裂压力,利用各向异性检测压裂效果等应用效果较好。     

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.     

加利福尼亚Cymric油田超软地层的声波特征研究

在声波测井中,通常把地层横波速度小于井内流体波速的地层称为软地层。为测量软地层的横波速度,发展了偶极子声波测井仪器。问世十几年来,偶极子声波测井仪器提供了一系列丰富的有关软地层的声学参数,如地层的各向异性和非均质性等。随着偶极子声波仪器的发展,目前可以实现地层纵、横波慢度径向变化的定量测量。本文主要讲述由前述方法所分析的蛋白石A硅藻岩地层的声波特征。     

偶极子声波测井仪常见故障分析

偶极子声波测井仪器,可以得到地层声学信息,实现常规声波测井无法实现的对软地层的横波测井。利用偶板子声波测井资料,可分析由裂缝和不均衡地应力等引起的地层各向异性,通过分离出的快、慢横波的时差和波至时间,计算出地层各向异性系数,评价地层各向异性;还可以利用斯通利波估计裂缝的张开度和评价地层的渗透性,可以得到地层的纵、横波、斯通利波时差,以及地层的弹性参数、工程参数等。文章介绍了哈理伯顿生产的偶极子声波测井仪的基本结构、测量原理和故障分析,主要用途和测井操作时的注意事项,以及在地层评价中的应用。     

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.     

交叉偶极子声波成像测井技术及应用

交叉偶极子声波测井可以实现常规声波测井无法实现的对软地层的横波测井。利用交叉偶极子声波测井资料,可分析由裂缝和不均衡地应力等引起的地层各向异性,通过分离出的快、慢横波的时差和波至时间,计算出地层各向异性系数,评价地层各向异性;还可以利用斯通利波估计裂缝的张开度和评价地层的渗透性。本文介绍了哈理伯顿生产的交叉偶极子声波测井仪WSTT的基本结构和测量原理,主要用途和测井操作时的注意事项,以及在地层评价中的应用。     

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.     

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。     

MAXIS500测井系统在二连盆地储层评价中的应用

MAXIS500测井系统主要包括CMR、AIT、FMI、DSI、ECS、MDT等.DSI测井将偶极技术与单极技术相结合,可提供地层纵横波、斯通利波时差,即使在软地层和井眼条件较差等情况下也能测得可靠的横波时差;ECS元素俘获测井明确了地层的主要矿物含量及分布特点,特别是提供了相对准确的黄铁矿含量及碳酸岩含量;采用优化的ELANPLUS解释模型,核磁共振与阵列感应测井相结合,在流体识别、孔隙结构分析等方面得到了较好的应用效果.     

模拟地层条件下膏泥岩高频声波测试及频散外推对比研究

为了获得塔里木A区古近系地层中膏泥岩在声波测井20kHz频率下纵横波时差之间及与其他静力学参数之间的转换关系．开展了室内1000kHz高频声波测试。根据测试声波波速值、品质因子和频散方程外推20kHz频率的声波波速。2种频率下波速或声波时差对比分析表明：模拟地层条件下转换后的纵波时差（实验校正）与测井纵波时差更为接近;常温到85℃范围内相同净围压下波速和品质因子变化较小,波速变化可以忽略,品质因子变化范围为5％～7％;在不断增加净围压条件下,波速和品质因子都增加,且幅度显著;模拟地层条件下与常温、常压下相比,纵波波速增量为2．7％～8．4％,纵波品质因子增量为27％～58％,膏泥岩频散度为7.4％～24．4％,平均为15．12％,频散度较大。通过对频散方程变形得出了一种可直观表现本区膏泥岩在模拟地层条件下品质因子与波速降低幅度之间的表达式,同时根据膏泥岩品质因子影响因素．将该区古近系地层的膏泥岩纵波按由高到低划分为I,Ⅱ,Ⅲ共3个频散等级,最后探讨了频散效应在横波时差预测中的应用。结果表明：在1000kHz和20kHz频率下,利用纵波时差预测的横波时差在该区膏泥岩声波时差变化范围内,平均相对误差仅2％,误差整体随着石膏含量的增加而增大．这2种频率下纵横波时差拟合公式都可应用到横波时差预测（ft．0用测井纵波时差值进行预测）中,但由于膏泥岩频散度大,因而2种频率间声波时差值变化较大,应用时应进行频散校正。     

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。     

套管井阵列声波测井技术研究及应用

针对套管井阵列声波测井的工程需要,用实轴积分法及二维谱技术研究了不同胶结状况的二维谱及频散曲线.从理论上肯定了对于快速地层,胶结状况良好和第Ⅰ界面窜槽不严重时在套管井内能够测量到地层的纵、横波时差.描述第Ⅰ界面窜槽的等效水环厚度增加,以地层的纵、横波速度传播的声波时差分布不再集中,直到最后消失.第Ⅱ界面脱粘时无法测量到地层的纵、横波时差.根据上述理论计算结果设计了阵列声波测井仪器,用多口套管井的实际测量波形和处理结果肯定了上述理论分析,得到了地层的纵、横波时差.这样,对于套管井,除了能够测量地层的纵、横波时差外,从固井质量评价上,第Ⅰ界面胶结质量的判别方法还可以使用相位信息,即用阵列波形的相位建立模型,得到地层纵波时差分布,该分布越离散,则第Ⅰ界面胶结的程度越差;当集中不起来,不能够显示地层的纵波时差时,则第Ⅰ界面窜槽已经相当严重.     

一种提取声波测井频散波相慢度的方法

在声波测井中，单极子声源激发的斯通利波和偶极子声源激发的弯曲波都是频散波。严格来讲，传统的相似法只适于处理非频散波，不适于处理频散波。只有从频散的斯通利波和弯曲波中提取出相慢度，才有可能进一步求准地层渗透率和横波慢度等参数。提出一种简便、快捷的方法从声波测井的频散波中提取相慢度。该方法从离散傅立叶变换的圆周时移性质出发，分别将2道频散波在幅度最大位置劈开做圆周时移，对圆周时移后的波形做快速傅立叶变换进而得到2道连续的相位谱，再由2道波形的相位差和接收探头间距可以计算出相慢度。给出了用该方法处理理论计算的偶极子波和现场声波测井资料的例子。     

提高声波测井仪器性能的关键--换能器的频率特征

常规测井系列中，补偿声波和声波变密度测井仪器是比较重要的仪器，其性能的改进对提高测井技术水平具有重要意义。文章从裸眼和套管井内传播的声波具有明显的频率选择性出发，讨论声波测井仪器性能的改进问题，并且结合换能器的导纳圆测量结果，给出了具体的提高声波测井仪器性能的方法。即用导纳圆测量系统测量装在仪器上的换能器的主频和频带宽度，以不同地层的井内能够传播的声波的频率特征为基础选择相应的声波测井换能器或仪器。以保证在裸眼井内测量的波形中首波是以地层的纵波速度传播的，在套管井内，首波是反应固井胶结质量的套管波。