偶极声波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。本文从电路作手,分析了青海油田在2004年从美国哈里伯顿公司引进偶极子以后在应用中出现的问题和解决方法,以便为今后的维修该种偶极子声波仪器提供一些的思路。     

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。     

偶极横波成像测井

传统的声波测井仪使用单极子源，在慢速地层中不能直接测量横波速度，也不能同时记录和传榆接收所有的信息。DSI偶极横波成像测井仪是一种新型的声波横波测井仪，它把新一代的偶极技术和最新发展的单极技术结合在一起，能精确测量在所有类型地层包括未固结地层和硬地层中传播的声波。本文介绍了DSI仪的结构特点、工作原理，详细讨论了DSI资料处理的几种方法，重点介绍了协方差法。最后，对DSI资料的应用也做了简要的概述。     

LFD低频偶极声波测井仪

LFD是由偶极和单极声波组合，在井下进行数字化，可同时测量。在1.5KHz的低频下，偶极传感器产生的弯曲波速度与横波速度相同。LFD仪可以测量所有地层的纵波速度、横波速度和斯通利波速度，可以计算出岩石的力学参数，拓宽了声波信息的应用范围。用来计算地层孔隙度，判断岩性，用于地震资料处理，提高人工压裂的设计，计算出砂和地层强度，用于钻井和采油工程，可在套管井中测量地层孔隙度。LFD是成象测井系列中一种，它可以提供测开曲线、计算曲线和图象，使声波测昔技术又进了一步。     

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）。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

交叉多极阵列声波测井在套管井中的应用

为寻求裸眼井地层纵波测井资料缺失时的补救办法,对在大港油田滩海区块5口井中的声波测井资料进行了分析,试探从过套管交叉多极阵列声波(XMAC)测井资料中提取地层纵波信号的可行性.XMAC在套管井中采用单极全波测量模式.从下套管前后测得的全波波形的差异可区别套管波和地层纵波,采用慢度-时间相关STC(Slowness-Time Coherence)法可提取地层纵波.对比了在不同水泥胶结质量、套管状况和井眼条件下的套管井与裸眼井声波测井资料,归纳出了过套管声波测井的使用条件和局限性.当套管及地层都与水泥环胶结良好时,方可从过套管XMAC全波资料中提取出地层纵波信号.     

基于阵列声波测井的套管井纵波时差获取方法

分析套管井阵列声波测井提取纵波、横波的影响因素,纵波时差受套管尺寸、固井质量、扩径、地层性质影响。固井质量是主要影响因素。在固井质量较好的情况下,阵列声波测井提取纵波可以不作校正;对于套管井固井质量不好的情况,阵列声波测井提取纵波已经不能反映实际地层的纵波信息,需要进行校正。采用横波反演方法,应用鄂尔多斯盆地5个区块共34口井的阵列声波测井资料,回归得出具有地区经验的纵波时差重构方程,通过实例对比分析验证了该方法的可行性和实用性。     

孔隙流体类型对地层声波速度的影响

根据实际井的岩心资料，对砂岩样品的纵、横波速度与孔隙度及所含流体类型间的关系进行了实验研究，回归出了饱和气、水和油岩样的纵、横波速度与孔隙度的关系式。结果表明，饱和不同流体岩石的声波速度不同，岩石饱和气时的纵波速度明显低于饱和油、水时的纵波速度，并且孔隙度相同时岩石饱和油时的纵波速度略大于饱和水时的纵波速度，孔隙流体类型对横波速度的影响较小。含不同流体类型的岩样，其纵、横波波速比具有明显差异，利用纵、横波波速比和纵波时差的交绘图可识别地层流体的类型。为了解气体的声波特性，识别气层和气一液界面位置，对天然气的声波速度随温度和压力的变化情况进行了实验研究，从实验结果可以看出，不同压力环境下天然气随温度的变化规律不同。     

声波测井的探测深度问题Ⅱ

从波动声学的角度讨论声波测井的探测深度问题.通过改变井外固体层的厚度发现,随着层厚的减小,声波测井波形中以地层的纵波速度传播的声波的二维谱最先受到影响,其次是以地层的横波速度传播的声波和伪瑞利波开始受到影响,最后是沿井壁表面附近传播的Stoneley波的幅度和速度逐渐开始变化.当固体层的厚度接近于自由套管时,声波测井测量的模式波同样具有频率选择特征,在16 kHz以下有一个速度稳定(不随频率的改变而改变)的模式波,该模式波就是套管波,与平板状的声波波形的二维谱差别相当大.所以,在普通声波测井的频率范围内,自由套管井的测井响应不能够用展开的平板来讨论.     

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。     

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。     

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.     

便携式岩屑声波录井系统研制与测试

为了在钻井过程中实时测量所钻地层的声波速度,在研究岩屑声波录井方法的基础上,研制了高精度的便携式岩屑声波录井系统。设计岩屑声波录井系统时,采用了具有脉冲发生器和示波器功能的一体化电路,并研制了能够快速读取、存储波形数据的软件示波器;采用了超声波透射法,通过超声波探头发射1 MHz频率的超声波,测量声波穿过岩屑样品的纵波速度和横波速度。对该系统进行了实验室比对和实钻井偶极子声波测井比对测试,结果表明,声波速度测量精度大于98.0%、岩屑声波和电缆声波数据一致性大于80.0%。利用该系统不仅可以随钻监测地层异常压力,还可以实时评价岩石的脆性、可压性、可钻性和井壁稳定性。      

交叉偶极声波资料在川中地区地层应力分析中的应用

分析了近几年交叉偶极阵列声波资料在川中地区所钻井的实际应用情况,利用交叉偶极声波测井资料计算出××2井长兴组的地层应力（地层闭合压力和地层破裂压力）和压裂缝高度,其结果可为试油设计与储层改造等提供有力的依据。在川中地区具有较好的应用效果。