利用声波测井曲线估计地层速度,渗透率和横波的各向异性

本文对用阵列单极子声波测井仪和横波测井仪采集的数据进行了处理和解释。地层的纵波波速和横波波速可运用交叉相关校正法分别由全波列和横波测井曲线的阈值检测来确定。动用拓展的Ｐｒｏｎｙ＇ｓ法对阵列单极子声波测井数据进行了处理，从而估计了斯通利波的相速度和随频率变化的衰减函数。井中深度在２９５０到３１５０英尺（即８９９到９６０米）之间的地层，可以看成是各向同性的弹性介质，在这一层段中，由斯通利波相速度反演得     

由偶极子和斯通利波估算地层横波速度的频散波处理技术

本文提出了一种可从井中声全波估计横波速度的频散导波的处理技术。所用的声波波列数据可以是单极子源产生的斯通利波或偶极子源产生的挠性波。该方法中用一个给定的接收器记录的波列与第二个接收器的波列相比较，第二个接收器记录的波列是由测试地层中以地层横波速度传播的波到达给定接收器位置的波列组成。对特定的波模式(偶板子源或斯通利波)，数字传播过程用适当的频散关系模拟。两波列的相位差最小化过程可通过改变横波的速度来实现。使相位差最小的横波速度可作为最终的横波速度，此时两个波形可达到最佳相位匹配。该方法中波形的频散效应可通过横波理论自动解释，也可通过与相似分析方法结果的对比得到展示。用这种方法与多发射点方法相结合可以处理阵列声波数据。所估计的地层横波速度可达到一个接收器间距的分辨率(有代表性的为0．5ft)。这一结果已通过野外实例的演示得到，横波速度测井中提高分辩率的这种事实已为单接收器间距的密度测井曲线的高分辩特性所证实。野外实测的斯通利波的横波速度测井曲线和偶极声波波形数据对比表明，利用该方法可以从频散的声波波形得到高分辨率的地层横波速度。本文所介绍的新方法可以在声波波列确定地层横波特性方面得到广泛的应用。     

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。     

声波全波列处理和解释方法研究

声波全波列测井信息中包含有非常丰富的波场信息,其中主要有：纵波、横波速度及其幅度,斯通利波速度及其幅度。理论研究表明：这些信息与地层的岩性、孔隙度、渗透率、流体饱和度等地层信息有非常密切的关系。如何将这些信息从声波全波列测井资料中提取出来。并用于解决地质目的。成为全波列测井资料处理和解释的主要任务。通过对噪声、纵、横波、斯通利波在速度、振幅、频率上的差异进行分析,采用了一种长短时窗能量比的方法来识别纵、横波首波、提取纵、横波的有关信息,在实际生产中取得了理想的效果。     

斯通利波特性及其应用

本文从理论上分析斯通利波传播特性包括频散和椭园振动。提出斯通利波三个方面的应用,即鉴别岩性、在“慢速”地层中确定横波速度,判断裂缝带和估算水平裂缝渗透率。裸眼井内声波全波列理论分析从1952年开始,特别是在1980年以来国外不少学者作了不少工作。声波全波列波形测井在解决磁带记录、数字处理和横波信息提取等方法后已开始用于生产。但是到为止目前为止仅仅使用纵、横波的时差和幅度,对其它子波信息如斯通利波的速度和幅度还未应用。本文从理论上分析斯通利波的特性,介绍斯通利波信息提取方法,提出斯通利波信息的三个方面的应用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

碳酸盐岩地层中全波列声波测井实验研究

本文用模型实验研究了声波在致密碳酸盐岩地层井中的传播特性。采用合金钼模拟致密碳酸盐岩地层，按１０：１的比例制成缩小的模型井。模型井呈圆柱形，高０．４ｍ，直径０．３ｍ，中心井孔直径０．０２ｍ。在并中充水时接收到一组全波列声波。实验观测到全波列中的折射纵波、折射横波、斯通利波和基本特征与理论分析一致，但实测的折射纵横波幅度比及它们的几何衰减与理论分析不符。我们认为引起这些差异的主要原因是理论分析没有考     

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。     

长短时窗能量比法提取声波全波列测井纵横波信息

通过分析声波全波列测井资料中噪声、纵波、横波、斯通利波在速度、振幅、频率方面的差异,采用一种长短时窗能量比的方法来识别纵、横波首波,设计了处理流程和计算程序来提取纵、横波的有关信息,并在实际资料处理中取得了理想的效果。     

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。     

声波全波列测井资料的处理方法及应用

为了准确有效地提取纵波、横波及斯通利波，对全波列资料做预处理时使用了去除坏波、杂波区＂归零技术＂和频率域滤波技术，在此基础上可以精确地计算岩石弹性参数，进行井中地层应力分析，确定最大、最小安全钻井泥浆比重，研究地层岩石强度、地层破裂压力。结合常规测井，声波全波列资料可以定性识别裂缝，利用天然气判别指数曲线可以快速、有效识别天然气储层。     

利用地球物理技术对井眼裂缝进行综合评价

新的表示裂缝导流特征的井眼地球庆阿尔及利亚的ＲｈｏｕｒｄｅＥｌＢａｇｕｅｌ地区得到验证。它是利用超声波成象扫描仪和偶极横波成象仪器输出的全波列声波数据研究过井眼的裂缝。采集到的声波资料包括：纵波、斯通利波和４组衣横波。ＵＢＩ提供井眼穿过的裂缝和方向的高分辨地层资料。对交叉偶极横波资料的分析揭示了在揭示和ＵＢＩ分析识别出来的发生裂缝的井段,存在较强的横波各向异性。而且快横波胶波的方向同用ＵＢＩ分析得     

用波散处理技术根据偶极和斯通利波形估算地层横波速度

我们研制了以模型为基础的波散处理方法,并用井中声波测井波形估算了地层的横波速度,这些波形数据可能是单极测井中的斯通利波,或偶极测井中的挠曲波。该方法中,在某一接收点记录的波形可与第二接收点记录的波形对比,以传播到该接收点的速度为试算横波速度。数值传播步骤中采用适     

用斯通利波评价套管井水泥胶结质量

根据套管井声波全波测井理论，导出了斯通利波久期方程，数值计算并绘制了斯通利波在无水泥和水泥胶结不好时的相速度、衰减以及波形曲线，详细分析了各种曲线的特点，指出套管井中具有两类斯通利波：第一类产生于井中流体与套管之间，称套管斯通利波，它的相速度和衰减与套管外有无水泥没有关系；第二类产生于套管与地层之间，称水泥层斯通利波，当水泥胶结不好或无水泥时，必有此波存在，它的相速度和衰减与水泥厚度、流体层的位置有密切关系。当水泥胶结好时，此波消失．因而从理论上证实了斯通利波在套管井中的传播特性能够反映水泥胶结质量。     

SKC—B大数控声波全波测井仪的数值研究

SKC－B大数控声波全波测井仪是国内20世纪90年代研制的产品，本文对其进行了数值模拟，并计算了井中不同地层的全波波形，用波形的二维谱对全波波形中的纵波、横波及伪瑞利波和Stoneley波的特征进行了分析讨论。纵波的固有频率因仪器的存在而增大，纵波幅度还受地层的纵、横波速度比的影响。当地层的声速度低，横波速度与井内流体的声速接近时，伪瑞利波的频散特性减弱，速度逐渐接近于地层的横波速度；全波波形中，横波的幅度比较大，而Stoneley波的幅度、速度均比较小，与横波是分离的。     

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     

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。