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。     

用反射斯通利波确定地层裂缝宽度和渗透率

为了寻找反演地层裂缝宽度和渗透率的方法，采用平板状裂缝模型和渗透带模型模拟实际地层，根据斯通利波在裂缝性地层和渗透性地层中的传播特性，提出用反射斯通利波反演地层裂缝宽度和渗透率．当声源的中心频率为１ｋＨｚ时．在±５００Ｈｚ的范围内，从合成斯通利波波形中处理得到的反射系数与计算的反射系数相等，反演结果表明，地层裂缝宽度和渗透率的反演值与给定值相符．     

薄互储集层对声波全波列测井波形的影响

针对孔隙薄互层模型进行声压－速度有限差分数值模拟，发现层界面，低速薄夹层，高速薄夹层，薄互层及裂缝对声波全波列波形显示出以下特征：各组分波在任意分界面处者会产生反射波，其中低频斯通利波的反射最为突出；     

水平渗透性裂缝对井孔斯通利波传播的影响

当地层中存在与井孔相交的裂缝时，斯通利波会发生显著衰减，并产生反射波，透射波与反射波的幅度大小与裂缝宽度，充填物及其渗透性密切相关，本文在简化的孔隙地层井孔声波传播理论基础报水平渗透性裂缝带对斯通利波传播的影响，在按比例缩小的模型并中进行了全波列模拟实验验证了理论分析结果。通过比较裂缝灰岩与孔隙砂岩模型并中的结果，还发现斯通利波的频率特性与地层的渗透率有密切关系。     

利用斯通利波计算地层渗透率的方法及应用

利用多极子阵列声波测井资料提取直达斯通利波、计算斯通利波中心频率偏移和时间延迟来进行地层渗透率反演的方法已被研究了多年.但成功的现场应用实例仍然很有限.介绍了开发的多极子阵列声波资料处理软件和利用斯通利波进行有效的储层渗透性和裂缝评价方法,为获得直达斯通利波,对全波列进行了斯通利波的提取、上、下行波的分离及直达波与反射波的分离的波场分离.为消除经过波场分离后与渗透率无关的信息的影响,利用合成斯通利波波形的方法来模拟由于井眼变化和地层弹性特性对波形产生的影响.现场应用表明渗透率计算结果与国外大型工作站软件(eXpress)计算结果相比基本一致.     

利用斯通利波信息进行裂缝评价

声波全波列波形中的伪瑞利波、斯通利波等后续波与地层性质有密切关系，特别是反映斯通利波对裂缝及其渗透性较为敏感。通过低通滤波、中值滤波、二维频率滤波等处理对全波列进行波场分离，可分别得到直达斯通利波、上行和下行的反射斯通利波，并由此计算出斯通利波的透射和反射系数。根据这些参数能很好地确定缝的位置，评价裂缝带的渗透性。     

反射波信息在裂缝储层评价中的应用

现代声波测井记录的全波列信息非常丰富，其中纵波反射波或转换波能反映井外的高角度裂缝或层界面，而低频斯通利波反射波则对与井眼相交的低角度裂缝较敏感。正确识别各类反射波信息，并与常规纵波、横波、斯通利波等信息结合，可以更有效地评价井周各种不同变化特征的裂缝或层界面。探讨了不同类型裂缝反射波的传播响应特点和信号处理方法，以及它们在裂缝评价中的应用方法。     

粘弹性有限差分模拟法

实际地层介质中传播的机械波将发生散射和衰减。这种滞弹性特性可以用粘弹性模型详细描述。我们已研制出有限差分模拟软件来模拟波在粘弹性介质中的传播。从若干方法中选中目前流行的有限差分法,有以下几方面的理由。有限差分的编码比假频法的更灵活。此外,有限差分法可提供确定复杂边界的合适环境。时间上具有二阶精度和空间上具有四阶精度的交错法可以     

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。     

具有垂向裂隙充满流体井中斯通利波的传播

本文对具有垂向裂隙充满流体井中斯通利波的传播从理论到实践地作了研究.波在井中传播激发裂隙中流体运动,在裂隙开口处产生的这种流体运动会扰乱井壁液体-固体界面的边界状态.通过推导井孔状态的边界条件扰动,我们研究了在硬、软两种地层中边界条件的变化对斯通利波的影响.裂隙对斯通利波的速度仅有很小的影响,但在频率很低的频段斯通利波的速度会随频率的降低而急剧下降.斯通利波的能量会因裂隙的吸收而大幅度衰减.这些效应的定量描述不仅取决于裂隙宽度和井孔直径,而且取决于地层和流体的声学特性.为了测量斯通利波的传播,我们用实验室裂隙井孔模型进行了超声波试验;获得了全波列资料;使用 Prony 法求出了作为频率函数的斯通利波的速度和衰减系数.对于硬、软两种地层,试验与理论预测均取得了一致的结果。     

应用低频斯通利波频散特性反演软地层横波速度

 求取软地层横波速度是提高声波测井工程质量的重要因素。本文首先基于简化的Biot-Rosenbaum 模型,对低频斯通利波频散特性的敏感性进行了分析。在软地层情况下,斯通利波对地层横波速度较为敏感,当利用偶极声源测不到横波时,可利用斯通利波反演地层横波速度。此外还分析了在软地层情况下仪器对斯通利波频散曲线的影响,指出利用斯通利波反演地层横波速度应考虑仪器的影响。文中给出利用斯通利波反演横波速度的方法及流程。应用实例表明,用低频斯通利波频散特性反演软地层横波速度的方法是有效的。     

层状裂缝性井下模型中的震电测量

震电测井方法是以测量（在充满流体的井中）由地震波激发的电场为基础的。在地层内部和地层分界面上会产生两类电磁（ＥＭ）场。一种是静止的或局部的电磁波，另一种是辐射电磁波。文中我们利用人造材料或天然岩石制作了各种裂缝性井下模型，并测量了（在充满水的井中）由地震震源激发的电场。实验结果表明，斯通利波在裂缝处产生辐射ＥＭ波，它以光速在井孔中传播。并且斯通利波也在井壁上产生电磁驻波。当裂缝的孔径增大时，由于裂     

在二维横向不均匀介质中弹性波传播的混合模型

我们设计了二维横向不均匀介质中的弹性波传播的一个混合方法。这个算法是以有限差分法和边界积分方程法的组合为基础的.它包含了这二种方法之中每一方法的专门应用以指定该模型结构的范畴;有限差分法是用于计算非均匀区域附近的一组边界值(波场和压力)。近场响应的延拓因而是借助于边界积分方程法计算的,在一个数值例子中,混合法已用于计算嵌入在均匀的包围介质中的弹性透镜体的平面波响应。这个例子说明在同样精度的条件下,混合法比纯粹的有限差分计算法是更有效的模拟方法。     

在弹性地层和多孔地层的井眼中测井井下仪器对斯通利波的影响

详细研究了在弹性地层和多孔地层的井眼中声波测井井下仪器（模拟成刚性的）对斯通利波传播特征的影响，在弹性地层的井眼中，井下仪器的存在使斯通利波速度降低，而使斯通利波激发增强，当存在由于地层和井内流体的非弹性而引起的固有衰减时，井下仪器使因流体引起的斯通利波衰减降低，而使因地层引起的斯通利波衰减增大，针对渗透性多孔地层的井眼，Ｔａｎｇ等人（１９９１）简化的Ｂｏｉｔ－Ｒｏｓｅｎｂａｕｍ模型作了改进，把井     

多弱面地层水平井裸眼井壁垮塌量计算模型

针对裂缝性地层水平井试油过程中井壁垮塌的问题,建立了多弱面地层水平井裸眼井壁垮塌量计算模型,采用该模型分析了水平井裸眼井壁垮塌量的影响因素,并通过现场应用将其与单弱面模型进行对比分析。分析裂缝产状、井眼方位、地层应力各向异性、弱面数量及井内液体密度对井壁垮塌量的影响后发现:裂缝倾角较小时,井壁垮塌量较大,井壁稳定性差,裂缝倾角较大时,井壁垮塌量波动较大,井壁稳定性随井眼方位及裂缝倾向的变化而变化;裂缝倾向不同垮塌量极大值出现时井眼方位不同;地应力差越大井壁垮塌量越大;井壁垮塌量随井内液体密度的增加而减小,当井内液体密度在孔隙压力当量密度附近时垮塌量对井内液体密度的变化较敏感。现场应用结果表明:与单弱面模型相比,大多数情况下采用多弱面模型计算的井壁垮塌量更大,能更可靠地评估井壁垮塌风险。     

钻铤结构对随钻声波测井响应的影响

为了有效提取随钻声波测井时的地层声波信息，采用有限差分法和时间慢度相关分析法，研究了钻铤外径、钻铤内径、钻铤内部变径和钻铤外壁刻槽等因素对钻铤波传播的影响。模拟计算结果显示，钻铤外半径变大时，即钻铤外壁和井壁的间隙较小时，接收波形里没有地层横波；钻铤内半径变小时，钻铤波、地层横波和斯通利波幅度变化不大，但是当钻铤壁厚变薄时斯通利波幅度明显增大；钻铤内变径对钻铤波幅度的影响，主要取决于声源频率是否在钻铤固有阻带频率范围内；钻铤外壁刻槽后，钻铤波幅度变小，可以从接收波形里提取出地层纵波。研究结果表明，钻铤的内径和外径变化会对地层横波和斯通利波的接收产生影响，而钻铤的内壁和外壁形状（如刻槽）会对钻铤波的幅度产生影响，钻铤结构与随钻声波测井响应的变化关系可以为随钻声波测井仪隔声体设计和随钻声波测井资料解释提供理论依据。      

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。     

井中低频声激发极化电场理论模型

声激发极化是在声波作用下饱和流体孔隙介质中的声波场向电磁波场转化的一种非线性地球物理现象,即声能转化成电磁能的过程。在低频条件下,声源在井眼和地产生的波场能量主要以井眼斯通利波的形式存在并沿井眼壁传播,描述声激发极化过程的方程也可以得到相应的筒化。本文首先模拟和分析了横向各向同性和均匀各向同性孔隙饱和介质在高频和低频下全波列波形,然后在考虑到实际井眼中自然电场存在的前提条件下系统推导了低频声波磁化     

正交偶极声波测井在鄂尔多斯盆地变质岩储层中的应用

结合电成像资料深入研究正交偶极声波资料在鄂尔多斯盆地变质岩裂缝发育井段的特征,分析了由于快慢横波分离指示的各向异性在致密地层和裂缝发育地层不同的应用效果.确定了鄂尔多斯盆地变质岩裂缝性含气层的纵横波速度比小于1.65,并认定其岩性以轻变质碎屑岩为主;利用斯通利里波反射系数结合声波波形变密度图像来评价裂缝和裂缝开度;利用纵波、横波、斯通利波的能量判断裂缝发育带;分析出地层裂缝系统的走向为东西向.解决了变质岩裂缝性储层评价及流体识别的技术难题,取得了较明显的效果.试气发现了气层.此外,利用此声波测井资料计算的岩石力学参数为合理选择钻井泥浆比重,判别井眼垮塌层段提供了依据.