加利福尼亚极慢速地层声特性描述

慢速地层定义为地层横波速度小于井眼流体速度的地层。为了测量慢速地层的横波速度，研制出了带偶极发射器的声波测井仪。自从在十多年前偶极声波测井被引入使用后。偶极声波测井仪提供了大量有关慢速地层声性质信息，包括探测各向异性和非均质性。非均质性的机理显现出地层本身纵波和横波时差的径向变化，现在这些都可以做到定量分析。 Cymrie油田位于加利福尼亚Bakersfield附近的San Joaquin。该油田的一个产层Opa lA硅藻岩，就是一个极慢速地层，其纵波时差约为200μs／ft，横波时差约为800μs／ft。在本文在中，我们检验了在该油田一口井中记录的宽带交叉偶极声波仪器的测量数据。交叉偶极声波测井仪是专门为地层三维声特性描述而设计的。它通过把地层归类为四种类型之一的地层分类来达到地层三维声特性描述的目的。这四类地层是：A）各向同性均匀地层，B）各向同性非均匀地层，C）各向异性均匀地层，D）各向异性非均匀地层。在分类法中使用时差频散分析，在频散分析中这四类地层中的每一种都有独特的特征。 当出现非均质性时，采用称为“偶极径向剖面”的新技术来测量横波时差离开井眼不同距离的径向变化。它可用于确定一定范围内可能的地层伤害、蚀变、泥浆滤液侵入，并提供远场横波时差测量值。这些技术已经用于描述Opal A硅藻岩地层声特征。     

第46届测井分析家年会论文摘要（下）

U加利福尼亚极慢速地层的声波特性 慢速地层就是该地层的横波速度比井眼流体速度慢。为了测量这样地层的声波速度，研制出了带有偶极发送器的声波测井仪。偶极声波测井仪是10年前发明的，它可提供慢速地层的声波性质（包括各向异性和非均质性）。     

标准电缆声波测井仪测量三维地层（方位、径向、轴向）声波特性

井眼岩石的多种机械特征依赖声波时差的三维特性,即径向、方位、轴向的不同,出现这些岩石声波特性的不同是因为非均匀应力的分布,钻井过程对近井眼交替进行机械或化学处理及地层固有的各向异性。通过使用所有的井眼模式(单极、偶极和斯通利波)对各种带宽波形进行综合测量以获取地层三维声波特性,这些井眼模式与所测量的数据积分反演相关。通过单极发射器在一个从很短到很长的大范围发射—接收空间进行测量,能够得到纵波时差的径向变化,这是该新技术的独到之处。通过在一个相当宽的频带范围内,以偶极弯曲和斯通利波模式的宽带弥散曲线的反演,横波时差径向变化能被定量测得。这就是新的声波测井仪器的特色。这个偶极声波源的独到设计使仪器既可以脉冲模式发射声波,也可以鸣叫模式发射声波。由于增加了轴向和方位接收探头以及无声发射和可预知的结构,从来自中国、挪威、墨西哥、巴西和美国的裸眼井测井资料中可以证明,纵波和横波时差测量和它们的径向变化精度都有所提高。在数据可靠指示时差各向异性小于1～2%时,也能可靠地对横波各向异性进行评价。新仪器已经可以测量90～900μs/ft横波时差。更好的单极和偶极模式的弥散曲线能清晰识别均质地层和非均质地层的各向异性和各向异性形成的各种机理。先进的反演算法通过宽频带弥散曲线信号对三维岩石特性做精确的评价。相关岩石特性的精度测定可及时地作出决定(如射孔、防砂、井位及增产措施)。     

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。     

一种测量三维（方位、径向和轴向）地层声学性质的模块式电缆声波仪器

井眼岩石的综合力学特征取决于径向、方位和轴向上变化的三维声波慢度。岩石声波性质的这些变化起因于应力分布不均匀、钻井过程引起井眼附近地层的力学或化学变化、以及地层的内在各向异性。 通过综合采集所有井眼波形（单极波、偶极波和斯通利波），井与全部采集数据的综合反演结果相结合，就能得到岩石的三维声学性质。纵波慢度的径向变化是通过单极探测实现的，这种新技术特有的单极收发间距变化范围很大．从很短到很长。横渡慢度径向变化是通过反演偶极弯曲波和斯通利波的宽带频散曲线得到定量值，这种新的声波仪器具有宽带特色。偶极声源的独特设计使它在脉冲模式或在线性调频脉冲模式下都能激发。 中国、挪威、墨西哥、巴西和美国的裸眼井电缆测井情况表明，纵波和横波慢度测量值以及它们的径向变化的精度都提高了。在增加轴向的和方位方向的接收器数目和一个静音装置及预测装置后。横波各向异性的估算就更可靠了，数据表明快横波方位方向上测量的慢度各向异性可小到1％～2％。这种新的测井仪能够测量从90-900μs／ft的横波慢度。改进后的单极和偶极频散曲线能够更清楚地识别地层的均匀性、非均匀性、各向同性和各向异性的机理。套管井地层评价数据表明，能够过套管可靠地测量高达450μs／ft的横波慢度。 先进的反演算法能够用宽带频散曲线正确地估计岩石的三维特性。精确测定相应的岩石特性能使决策及时（例如，射孔，防沙，确定井位及增产措施）。     

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。     

正交多极子阵列声波在储层评价及工程中的应用

正交多极子阵列声波测井仪把新一代的偶极技术与最新发展的单极技术结合在一起,提供了当今测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法。文中阐述了该技术对测井资料应用效果分析,根据纵横波速度比对气层的响应特征定性评价储层含气特性;计算岩石力学参数,进一步进行井眼稳定性评价以及压裂高度预测;利用波形幅度衰减判断裂缝系统的有效性;利用横波分离技术分析地层各向异性取得了理想的应用效果。     

基于小波变换的偶极声波测井横波首波的提取

在利用首波波至提取偶极声波测井横波时差的方法中,横波首波的准确提取显得非常重要,关系到时差提取的准确度。但是在实际声波信号中尤其是慢速地层中测得的信号,纵波和横波幅度比值曲线的不确定会对横波首波的提取产生影响,使得横波首波的提取存在一定的难度。在此提出基于信号奇异性检测理论、阈值去噪、小波变换模极大值原理相结合的提取偶极声波测井横波首波波至的新方法,对声波信号进行小波变换,寻找小波变换系数的局部极大值点,利用阈值去噪和奇异性检测理论消除噪声和纵波在整个信号中的影响,最后根据模极大值原理的交替投影算法重构保留的横波信号。应用此方法能够很好地消除在提取横波首波波至过程中纵波和噪声的影响。实际资料处理结果表明,该方法可以在慢速地层中很好地检测出横波首波的波至。     

偶极声波仪在青海油田应用中出现的问题分析

传统的单极声波测井仪只能测量地层的纵波波速,且有其自身的缺点。对于硬地层来说,可以通过对长源距声波全波测井资料的分析、处理,获得纵、横波波速,但在软地层中无法获得横波速度。通过偶极声波测量技术可以测量地层的横波,进而计算岩层弹性及非弹性参数、地应力参数、孔隙度、渗透率等,使声波测井曲线提供的有用信息量骤增。文章从电路入手,分析了在青海油田偶极声波仪在应用中出现的问题,总结了解决方法。     

用交叉偶极声波测井测量地层的各向异性

近年来,交叉偶极测井技术上的新发展,使勘探和开发碳氢化合物储集层出现了若干重要应用,交叉偶极声波测井仪已用于测量井眼周围地层不同方位的横波差异,造成这种不同方位的横波差异的原因可以是：（1）与井眼平行或井眼相交的裂缝;（2）非平衡状态的应力;（3）偏离井眼的沉积夹层。因此用交叉偶极测井探测各向异性,能使我们知道地层的这些重要的特性,本文通过实例概述了交叉偶极测井,并结合具体应用说明数据解释,这些应用覆盖了三个方面：（1）描述裸眼井和套管井地层裂缝;（2）评价套管外液压裂缝;（3）确定地层应力与方位。     

SPWLA第44届测井年会论文题录

20 0 3年 6月 2 2～ 2 5日 ,SPWLA在美国Texas的Galveston召开第44届测井年会。会上发表论文 60余篇 ,内容涉及声波测井与井眼地震、井眼成像、电法与电磁测井、一般地层评价、核测井、核磁共振测井及电缆地层测试等。　声波 井眼地震1 软砂层中的快、慢速声波速度及其在西非的实例研究2 利用交叉偶极横波测井提高裂缝性碳酸盐岩储层的产能 :埃及Bakr Amer油田实例3 真实环境中的LWD四极横波测量探讨4 随钻测井中纵横波速度测量及实例5 综合系统方法在北海油田声波随钻测井的现场测试结果6 TIV介质中纵横波波速及各向异性介质中斯…     

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。     

对井内弯曲波进行频散处理得到横波时差

声波测井中，可利用偶极声源产生的弯曲波测量慢速地层的横波时差．慢速地层是指地层横波速度小于井眼流体速度的地层。弯曲波是频散波，但当前的许多处理方法没有考虑这种频散。本文推演了统计相似法(semblance)的近似方程，用它说明使用无频散波会发生的情况。时差时间相关方法(STC)通常用在阵列声波波形处理中，本文叙述了STC的频散模拟方法。根据模拟的频散曲线回传(back propagate)波形并计算统计相似值。它是最大相似法(ML)和最小二乘法(LMSE)求地层横波时差的一个特定版本。把频散模拟(STC）方法用于逐一处理各深度测井数据是太慢了，但它是一个有用的分析工具。一种高速运算的频散STC法(DSTC)克服了这种困难，它采用新的时窗定位技术，可以比STC方法快得多。DSTC的结果是以实轴积分模型为基础的，它测定的地层横波时差有小的偏差，原因在于时窗定位和还有其它波至。本文给出了两口井的偶极测量结果。快速地层中，用DSTC方法处理偶极弯曲波得到的横波时差与单极结果一致；另一个是慢速地层的测量处理结果。     

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。     

使用偶极声波频散分析进行机械损伤探测和各向异性评价

同地球物理和岩石物理学一样，井眼附近的机械损伤和地层各向异性的声波特性会为钻井和完井工程产生重要的新信息。泥岩的损伤是井眼稳定性问题的预兆。在弱胶结地层，应力导致的机械损伤表明，用选择性垂直射孔会减少出砂危险。探测井眼附近的损伤并把它从未开采的地层中区分出来，将有助于地球物理学家和岩石物理学家描述储层。即使在井眼没有损伤或钻井诱导裂缝常规指示器的情况下，井眼附近的变化也可由声波探测到。各向异性分析不仅帮助地球物理学家进行深度带和AVO分析，而且也帮助完井工程师进行与应力方向一致的定向射孔以使出砂问题最小化、优化开采。具有先进频率域处理技术的交叉偶极声波测井能独特地描述井眼周围地层的机械特性。常规处理方法是在时间域进行，并得到地层各向同性或各向异性信息。我们最近展示了交叉偶极声波数据的频率域处理(即时差一频率分析或频散分析)，它可以把固有各向异性从应力引起的各向异性中区分出来。频散分析扩展了常规的时基相似处理技术来得到更完整的地层描述。钻井过程及其相关的井眼应力集中可明显地影响井眼周围环境，导致横波时差径向变化。交叉偶极声波资料的时差一频率分析显示低频信号进入地层2—3个井眼直径，意味着该岩石是非蚀变的；高频信号进入地层一个井眼半径，可探测到机械损伤区域。均质模型在高频处的差异表明有损伤存在。偶极频散曲线分析可评价机械损伤带的深度。全世界大量的泥岩和储集岩的现场实例显示可从交叉偶极频散曲线中得到非常重要的额外信息。这些数据的频散分析可以识别：1)各向同性和各向异性(固有的和应力诱导的)；2)井眼周围的机械损伤。另外，我们将显示新的频率域处理技术是如何补充常规声波测井处理结果的。这项评价新技术的关键是宽频带采集交叉偶极声波资料和先进的频率域处理技术。     

甚低速层的声波纵波速度测井

地下纵波和横波速度测井曲线，通常是通过在井中获取声波波形而产生的，为此，现代声波测井仪都装有不同类型的声波源：单极声源和偶极声源，偶极声源是专门为横波速度测量而研制的，可是后来发现，在由孔隙度约为３５％，横波速度约为４６５ｍ／ｓ的未固结的砂岩组成的甚低速层中，在确定纵波速度方面，偶极声源较单极声源优越。     

用瞬时频率-时差方法识别偶极全波波形中的混合声波模式

偶极全波声波测井仪是用来估算横波速度，特剐是软地层和胶结差的地层的横波速度的。在理想条件下，这些测井仪的偶极子声源仅仅激发沿流体与固体的分界面传播的井眼弯曲波。通常用这种频散的弯曲波估算岩层的横波速度。在很软的岩层，偶极声源可能同时激发反相纵波模式，有时称它为慢纵波（主要由于它的频散特性）。 上述情况经常由于其他的声波波型的存在而变得复杂，比如存在斯通利波、测井仪模式弯曲波、和由横波各向异性产生的多个弯曲波型。斯通利波或者是由于测井仪偏心、井眼椭圆度产生的，或者由于偶极子声源性能不良产生的。测井仪模式弯曲波是由于声波绝缘体失去作用，和仪器常常严重倾斜时观察到。在数据处理中，斯通利波是格外难于识别和排除的。斯通利波与弯曲波类似，虽然它的速度受岩层横波时差和井眼参数的影响，但它也沿着流体与固体的分界面传播。这两种波在时间域和频率域上经常互相重叠（尤其是近接收器的波形），这样就使常规处理方法难于计算弯曲波时差。 由复合波型分析导出的瞬时频率-时差方法，特别适合于处理受到污染的偶极数据。当偶极激发没有混合声波波型时，就产生单一的瞬时频率特征和时差曲线，它以非线性的频率增长为特征，并且由于频散影响，时差是传播时间的函数。另一方面，在处理时窗内存在多个波型时，存在的互相影响的波型改变了瞬时频率和时差，但它能够被探测到并在一定条件下被识别。因此，分析瞬时频率和时差特征，就可能避免由于不能正确地识别声波波型而产生许多处理错误，避免其他方法处理这些数据时常犯的错误。 本文提交和讨论了瞬时频率一时差方法。由相应的现场数据例子进一步证实提出的处理方法。     

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。     

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。