井眼声波基础

在井眼和地层中传播的声波与地层一样,可能非常简单,也可能非常复杂。了解声波传播的基础知识对于利用好现代声波测井技术是十分必要的。     

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。     

声波地层因素与电性地层因素的关系

文中通过对声波地层同素与电性地层因素的关系推导，建立了利用声波地层因素确定储层含水饱和度的关系式。从而解决了利用电性地层因素求取储层含水饱和度过程中利用经验公式确定储层孔隙度所产生的误差，为进一步提高储层含水饱和度的精度找到了一种可行的方法。     

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     

地层内声波传播距离理论研究

通过声学、流体力学、机械振动及油层物理学等相关知识,建立了声波在粘性媒质中的一维波动方程,并求出其理论解。在此基础上编制相关软件,模拟出了声波在多孔介质中随着振动频率、流体粘度、岩石孔隙度和渗透率等参数变化时的传播深度,得出声波在地层内渗入深度随着振动频率、流体粘度和岩石孔隙度的增加而减小,随着岩石渗透率的增加而增大的结论。     

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。     

激波掠过后岩石相对损伤度与裂缝渗透率关系模拟实验研究

为了将岩石动载损伤的研究成果应用于爆炸增产技术优化设计和施工中,开展了激波作用下岩石相对损伤度与裂缝渗透率的定量关系研究。依据激波作用后试样的损伤实验结果,建立了激波掠过后试样的相对损伤度模型,并定义了无量纲弹性波速。依据无量纲弹性波速,求得了相对损伤度与裂缝孔隙度的定量关系。利用实验数据和理论模型,得到了裂缝孔隙度随裂缝渗透率的变化规律,并求得了裂缝的平均宽度。依据裂缝孔隙度,求得了相对损伤度与裂缝渗透率的定量关系。定性地对地层条件与实验条件下的渗流强化结果进行了对比,并预测了爆炸压裂技术在低渗透油藏的增产效果。     

天然气管道泄漏声源特性及传播机理数值模拟

管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的MÖhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段（低于5 Hz）可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。     

不同孔隙结构碳酸盐岩对声波时频特性的影响

为研究不同孔隙结构对声波时频特性的影响,将不同孔隙结构的碳酸盐岩岩心切割成边长60 mm的立方体,利用自主研发的多频超声波测试仪测量岩心轴向纵波首波传播时间,同时利用Ultrascope软件采集接收端探头声波波形,对不同孔隙结构碳酸盐岩中传播纵波的波速、时域波形及频谱特征进行研究。结果表明:声波时域及频域波形特征主要与岩心孔洞尺寸及胶结情况有关,而与孔隙度的大小无关;随着孔洞尺寸的增大,碳酸盐岩对声波中高频谐波过滤作用逐渐增强;垂直裂缝传播的声波时域波形含有大量尾随信号,频域波形中高频信号强度显著变弱且谱峰数量多,振荡强烈;平行裂缝传播的声波时频特征与垂直裂缝传播明显不同。碳酸盐岩声波时频特征研究,拓宽了声波预测岩心信息的方法,对该类储层特征预测及评价具有重要的意义。     

低孔隙度低渗透率砂岩的声波特性实验研究

用实验方法探讨了气驱水过程中低孔隙度低渗透率砂岩的纵横波速度、纵横波速比、弹性模量等参数随不同含气饱和度的变化;同时在频率域内探讨了纵横波的主频、带宽、品质因素Q随不同含气饱和度的变化.实验表明,10%～20%的气体可使低孔隙度低渗透率砂岩岩心的纵波速度、纵横波速比迅速下降;而低孔隙度低渗透率岩心的纵波主频、带宽、品质因素Q也与含气饱和度有明显的关系,10%～20%的气体可使其纵波主频、带宽及Q值显著下降,这种降低的趋势比纵波速度、纵横波速比更急剧更敏感.用纵波主频、带宽、品质因素Q比用纵波速度和纵横波速比更能反映低孔隙度低渗透率岩层是否含气体.     

新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究

为了提高特低渗油藏新井的压裂效果,提出了采用定向射孔技术进行转向压裂从而形成双S型水力裂缝的新方法。基于有限元三维应力分析,研究了定向射孔下水力裂缝的起裂机理。考虑任意裂缝形态、地应力和缝内液体压力分布的影响,建立了任意形状裂缝应力强度因子的确定模型;同时考虑Ⅰ型和Ⅱ型断裂,建立了复合裂缝延伸准则。提出了定向射孔水力压裂裂缝的延伸轨迹计算模型和步骤,编制了裂缝延伸的模拟软件。采用地面微震进行了3口井的现场验证,地面微震检测结果与计算结果吻合。利用定向射孔压裂技术在单个层内可以形成双S型水力裂缝,可作为提高特低渗透油田产量的一种方式。     

特低渗透砂岩储层油水微观渗流通道与驱替特征实验研究——以鄂尔多斯盆地延长组为例

以鄂尔多斯盆地延长组2个典型的特低渗透砂岩储层为例,利用真实砂岩微观模型水驱油实验模拟注水开发过程,对水驱油过程中油水微观渗流通道类型和驱替特征进行了定性分析和定量表征.实验过程中共观察到粒间孔、溶蚀孔、粒间孔一溶蚀孔、微裂缝、微裂缝-孔隙和微孔6种主要的油水渗流通道,其差异性与沉积微相、孔隙和喉道的分选、连通情况及粘...