实验室模拟地层中正交偶极横波实验

在各向异性地层中,通过对偶极横波资料的处理,分离出快、慢横波的时差和波至时间,可以计算出地层各向异性系数,评价地层各向异性.利用实验室物理缩小模型,对正交偶极横波测井进行了测量,得到了砂岩、石蜡模拟地层的正交偶极横波波形.试验结果证明在砂岩模型中,因为所计算的横波速度基本一致,不存在各向异性;而在石蜡模型中,上发射和下发射方向不同,角度的变化对计算的横波速度都有影响,说明了在石蜡模型中,介质明显存在各向异性.     

模拟砂泥岩地层中的偶极横波测井

本文提供一种用双极源在模拟砂泥岩地层中直接的横波测这种研究用缩小物理模型在实验室进行，湿凝土模拟砂岩，石蜡模拟泥岩，用单层砂岩、单层砂蜡、带裂缝的两层砂岩及砂泥交互层来模拟实际地层中的不同情况，并进行偶极横波测量，得到了不同模型中的偶极横波实验波形，结果分析表明，所测的波列中首波确为地层横波，且在不同的模型条件下，偶极横波的波形幅度、频率、相位均有变化。     

基于偶极横波测井的地层各向异性研究

为确定塔中Ⅰ号断裂坡折构造带裂缝走向和水平主应力方位,利用偶极横波成像测井资料进行奥陶系碳酸盐岩储层各向异性研究.在分析偶极横波测井仪发射与接收信号特征的基础上,研究了横波分裂现象在裂缝性地层和构造应力不均衡地层中的响应特征.综合利用Alford旋转分析法与反演分析法提取了地层快、慢横波的慢度与方位.以此评价地层各向异性.参考FMI成像资料对塔中Ⅰ号断裂坡折构造带部分井奥陶系碳酸盐岩储层的各向异性进行了分析,研究认为快、慢横波在评价由裂缝和构造应力不均衡引起的地层各向异性中具有良好的应用效果.     

利用偶极横波成像测井资料评价地层的各向异性

偶极子横波测井仪接收器为一四极子接收源,即可视为方向互相垂直的两个偶极子接收器,当垂直分量信号的振幅式能量为0或最小时,平行分量信号反映地层快、慢横波的传播特征。四分量旋转变换法利用该物理对偶极波成像测井（DSI）记录的偶极横波资料进行处理,在各向异性的地层中,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。实际资料处理结果表明快、慢横波的时差和到达时间可有效显示地层的各向异性。     

横波各向异性在含油多孔砂岩射孔方案和最优化生产中的应用

在本例研究中，横波各向异性数据是由偶极横波声测井在几个多孔的砂岩地层采集的，这些地层是在苏伊士湾钻井时遇到的。交叉偶极横波数据来自偶极子横波成象仪。处理这些数据获得定向快、慢横波。然后。用各向异性数据求出主水平应力的方位和量值。几个高孔隙度的砂岩地带表现为重要的横波各向异性。观察表明。出现在孔隙度30％的砂岩的横波各向异性，很可能归因于一种重要的应力不平衡。迄今为止，通常认为横波各向异性更多出现在致密岩石，如碳酸盐岩或者低孔隙度砂岩。观测得到的横波各向异性方位在西北一东南方向，它与已知的苏伊士湾构造状态的应力走向一致，即Clysmic断层走向。这一各向异性信息被证明是很有价值的，由于推测有出砂现象，它被用在优化射孔和开采方案上。由于考虑了横波各向异性，就可以在测试之前进行了出砂分析，并计算最大的临界出砂压降。本文的主要技术价值在于它清楚地证明了，在深度浅、含油的和高孔隙的砂岩存在着大的横波各向异性；根据作者的知识，这一点在过去文献报告中，即使有也是很少的。因此，本观察可有助于促进并提高在高孔隙度砂岩使用横波各向异性技术。     

正交偶极声波测井资料在评价地层各向异性中的应用

裂缝和不均衡地应力等均可引起地层的各向异性，利用正交偶极子测量的4组波形可在井孔内评价地层的各向异性。其方法原理是，根据各向异性地层中偶极声源激发的快、慢弯曲波具有波形相似的特征，对所有接收阵列的快、慢弯曲波进行波形匹配，并构造目标函数，然后反演出地层的各向异性参数。用该方法处理了裂缝性和存在不均衡地应力地层中多口井的正交偶极资料，处理结果与成像资料基本吻合，表明各向异性系数和快横波方位能够用来指示地层的裂缝和地应力信息。     

弹性波各向异性和泥质分布的关系

油气的成本效益和有效生产取决于准确的油藏描述和储层评价，而油藏描述和储层评价取决于所使用的岩石物理模型。涎水浊积砂岩地层的薄层性质使得这种砂-泥层序地层的岩石物理评价愈加困难，尤其是当泥质是以分散泥质和结构泥质或离散层存在时更是如此。为了预测油藏动态，了解储层中的泥质分布性质是必要的。采用Thomas-Stieber交会图是一种常用方法，它常与自然伽马和孔隙度资料一起使用来确定泥质分布。据我们所知，还没有根据地层各向异性测量值来评价泥质分布的方法。 层状砂-泥岩地层是用宏观各向异性来描述的。多分量感应仪器和交叉偶极横波声波测井仪能给出地层宏观各向异性的直接测量，提供描述泥质分布的其它信息。在本文中，我们从理论上和用实际资料探索由测井资料得出的弹性性质计算出地层的宏观各向异性。 我们已经研究出一种模型，它能够正演计算出弹性波速度和各向异性比。弹性波速度和各向异性比是砂岩-孔隙度、层状泥质含量和分散泥质含量、砂岩骨架弹性性质和泥质弹性性质的函数。我们的计算结果清楚地表明： ●孔隙度和泥质含量对纵、横波速度有不同的影响； ●横波速度强烈地依赖于泥岩分布，而具有不同极化度的横波速度上的差异可能与泥质分布（层状或分散、结构）有关； ●纵波速度对泥质分布不敏感； ●纵、横波速度比主要受孔隙度和泥质含量的控制；这也许可以用一个简单的体积控制的关系式解释Castagna的“泥岩-线”成立。 我们已经对深水沉积环境资料进行分析。我们发现根据这种横波方法能够识别层状泥质地层和分散泥质地层，给出砂岩储层性质评价。各种弹性性质与泥质含量（由核测井曲线得到）的交会图证实了层状泥质和分散泥质的分离类似于经典的Thomas-Stieber方法。 我们的模型同样能够用于电阻率和液体渗透性；不同性质各向异性参数之间的模型关系式证实了模型中各种组分“微观”性质的控制影响。     

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）。     

在声速极慢的地层中测定纵波速度

井眼表层的纵横波速度常用井中声波波形测定的。为此，现代的声波测井仪配备有多种类型的声源，例如单极声源和偶极声源，偶极声源主要用于测定横波速度。但我们发现，在一种孔隙度为35％，横波速度为465米／秒的松散砂岩中，用偶极子声源测定纵波速度，比单极声源优越。在这种地层中，记录到的折射纵波信号受到其它声波成份的损害，这种成份已被识别出是泄漏纵波，它妨碍了在这种砂岩中辨认纵波。然而对偶极声源来说，由记录波形得到的频谱上，折射纵波位于6．5千赫，泄漏纵波位于1．3千赫，呈现为两个清清楚楚分开的成份，因而能用带通滤波器从中把折射纵波分离出来；而单极声源的记录波形频谱上，其各种声波成份严重重叠，难以用带通滤波器从中分离折射纵波。针对这种地层，从偶极折射纵波得到纵波速度是2150米／秒。偶极声源激励的泄漏纵波是频散的，相速度的范围从1．0千赫时的1800米／秒到1．6千赫时的1630米／秒。看起来，在这种声速极慢的地层中，采用从记录的波形中分离出纵波成份的方法，来测定地层的纵波速度，偶极声源比单极声源优越。     

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。     

用正交偶极子声波测井资料估算地层应力场

阐述了利用正交偶极声波测井资料估算地层应力场的方法及应用实例.理论上,最大主应力的方向与快横波方位一致,最大主应力的大小与横波的速度有关,地层应力的数值估算方法主要建立在应力-速度关系的基础之上.模型实验及岩心实验数据表明,不同孔隙度的砂岩随着所加应力的不断增大,其横波速度与应力为0时的横波速度的平方差也逐渐增大,与所加的应力基本上呈线性关系.利用岩心实验数据得到速度与应力的关系图版,确定应力与速度的关系系数,估算地层应力的大小.给出了用正交偶极声波测井资料估算地层应力的方法在大港油田的应用实例.     

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．     

偶极横波测井在地层评价中的应用

偶极横波测井(DSI)是斯仑贝谢公司继长源距声波测井之后的新一代全波测井，它较以往的声波测井增加了横波和斯通利波的测量信息．因此它在岩石机械特性分析、裂缝的探测与评价、地层各向异性评价等方面有着广泛的应用。本文以一口井的实例简述了其在地层评价中应用。     

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。     

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。     

对声波测井中软地层也存在滑行横波的诠释

王克协等．对声波测井中软地层也存在滑行横波的诠释．测井技术，１９９８，２２（增刊）：１９～２３通过理论分析和对单极、偶极声波测井进行的计算机数值模拟和解释验证了即使在软地层（地层横波速度小于井中泥浆声速）情况下，声波测井中也存在滑行（临界折射）横波。以往认为软地层不存在滑行横波是忽略了局部源辐射声波中不均匀波的贡献和对斯耐尔定律理解不全面所致。以数值算例说明了这一机制在偶极横波测井中有着直接的实用意义。     

加利福尼亚极慢速地层的声波特性描述

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。 Gymric油田位于加利福尼亚Bakersfield附近的San Joaquin谷地中。该油田的一个产层Opal A硅藻岩，就是一个极慢速地层，其纵波时差约为200微秒／英尺，横波时差约为800微秒/英尺。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，并提供远场横渡时差测量值。 这些技术已经用于描述Opal A硅藻岩地层声特征。     

交叉多极阵列声波测井资料的地层各向异性分析

叙述了匀叉多极阵列声波交叉偶极测量方式各向异性分析的理论基础和快速横波方位与上偶方位存在相关性的原因。利用快,慢横波信息计算了储层的各向异性参数和方位误差,通过百分能量差对快横波方位角进行截取并统计,结果表明快横波方位角反映的水平最大主应力方向或高角度裂缝的开口信息与ＳＴＡＲⅡ解释结论有较好的一致性。     

各向异性在评价裂缝有效性中的应用

在偶了横波各向异性测井中，能得到快慢横波，即能反映地层的各向异性。快横波沿着裂缝走向或最大水平应力方向偏振，由于偶极子横波具有较深的探测深度，因此，可以用其评价高角度裂缝的有效性和裂缝发育方向以及最大水平主应力的方向，并在实际应用中见到较好的效果。本文通过应用实例分析了各向异性测井资料在实际应用中的几种影响因素，总结了其在评价裂缝的应力的方法。     

围岩、侵入和薄层对井眼声波测井曲线影响的评估：数值灵敏度研究

我们量化了围岩、层厚度、侵入和砂泥岩薄层对单极和偶极井眼声波测井曲线的相对影响。这是通过声波波形的数值模拟实现的，数值模拟包括了1-10千赫兹范围内所有传播波型。数值模拟中假定单极和偶极声源无限小，阵列接收器无限小，它们配置在类似市场上可买到的钢缆声波测井仪内。传播波型和它们的速度是用模拟波形的时差-相关度处理确定的。 对于围岩和层厚效应，我们考虑了边界为泥岩的软、硬地层。岩层厚度的变化考虑了发射-接收器完全包括在层内和部分越过不同层的情况。模拟显示，与在无限厚地层实测相比，围岩和层厚效应能够证明，在单极信号源时测得的纵波速度有高达30％的变化，而在偶极声源时测得的横波速度有31％的变化。 我们再现了砂泥岩薄互层，包括产油砂层内含薄泥岩的声波响应。泥岩厚度是变化的，以便考虑砂岩和泥岩的比例对测量值的影响。模拟显示，相对于有效叠层的声波速度，泥岩薄层在单极信号源时测得的纵波速度有7．3％的变化，而在偶极声源时测得的横波速度有5．8％的变化。 对于水基泥浆侵入含油地层的情况模拟了侵入影响。模拟显示，在软、硬地层的岩石物性和弹性特性采用实际参数假定时，由于侵入的影响，纵波测量值的变化可高达23％。