声学技术在天然开裂缝评价方面的进步

张开的天然裂缝，如果有的话，它能在低孔隙、坚硬的岩石环境里为大部分天然气提供通道。因此，全面了解裂缝属性，包括缝隙和渗透率在内，是优化生产、水泥胶结、完井设计、确定井位、油藏模拟所需要的。 声波扫描仪，是最新一代的声波波形测井仪，它有13个轴向接收器，能测量斯通利波，并改善了宽带频率响应，提高了波形保真度和增加了功率。高角度裂缝的斯通利波反射率是极小的，但为了评价它们的渗透率，就要求得到波形的能量损失或衰减。在使用现有技术，例如归一化差动能量[NDE]的条件下，频率响应的下端到达300Hz，能显著地改善高角度倾斜裂缝的探测能力。在设法区别钻井诱导裂缝和张开天然裂缝时，改善斯通利波测量是关键性的。当这两组裂缝与现场的应力场和陡倾角明显一致时，斯通利波的反射可能很微弱或没有。衰减技术，例如NDE，已被证明对评价裂缝开度和渗透率是最适宜的。 旋转偶极弯曲波频散曲线的慢度频率分析（SFA）方法也可以用来识别张开的天然裂缝。SFA是每个深度的弯曲波频率和幅度剖面在慢度平面的投影。传统的时差相关（STC）或相似性处理横波慢度，与SFA投影相比，证实了波形处理与频率成分一致。其幅度和频率信息提供岩层横波特征成像，探测范围从井眼进入岩层达若干英尺。当探测到天然裂缝层带时，信号强度和频率成分明显变化。把SFA投影与斯通利波NDE比较，提供了岩层的3维声波特征，来识别裂缝和并眼应力场。 本文给出一个案例研究，它采用最新一代斯通利波测得结果、SFA投影图像、和微电阻率成像。把增加的声波信息与电阻率图像数据比较，为识别张开天然裂缝可提供大量清楚而有效的岩层特征。     

用斯通利波评价裂缝的有效性

通过对斯伦贝谢ＭＡＸＩＳ－５００近４０口井的阵列声波和偶极子横波资料分析，认为斯通利波对裂缝的有效性评价非常有用。文中主要利用斯通利波波形、能量衰减和反射特性，结合其它成象测井资料综合分析，提出了识别应力释放缝和人工诱导缝及如何评价有效裂缝的方法，列举了应用实例并作了分析。     

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。     

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。     

川西坳陷裂缝性储层的裂缝测井评价技术

川西坳陷具有良好的油气资源前景,上三叠统须家河组是"十五"的勘探主攻目的层.该储层孔隙度、渗透率极低,裂缝是储层的主要渗滤通道,储层含气性对裂缝的依赖性极强,储层的裂缝识别在储层评价中最为关键.文章根据声波全波列对纵波、横波、斯通利波等能量的不同衰减情况进行裂缝及类型的识别,一般情况下,纵横波传播系数与裂缝倾角有一定关系[1],即0°～33°和76°～90°倾角的裂缝对纵波幅度衰减小,对横波幅度有明显衰减;33°～76°倾角的裂缝对纵波幅度衰减较大,对横波幅度衰减较小.由成像测井信息映射井壁微电阻率图像,对井壁微电阻率图像进行地质刻度,从其中提取裂缝特征.常规测井识别裂缝首先利用声波测井和电测井,根据声波跳波和双侧向电阻率差异进行判别,其次用岩心裂缝信息标定测井曲线,建立裂缝评价指标--渗透率增大率(Ker)和多种测井响应的关系,由常规测井判断地层Ker的变化规律,由此对其进行裂缝评价.经实际应用,证明方法技术可行、有效.该套方法技术不仅适用于川西坳陷裂缝性地层,而且可推广到其它类似的裂缝性地层.     

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。     

利用井眼声波测量及解释新技术提高储层描述能力

井眼声波资料长期以来一直是地球物理测井的重要信息。纵波、横波及斯通利波已在地面及井下地震、岩石物性、地球化学及其它领域得到了应用。 在井眼声波测量及解释方面的最新进展已经改变了井眼声波在实际中的应用。在这方面取得的进展正改变着工业生产及工作流程。 这些进展包括：高精度的慢度测量技术、先进的慢度频率分析技术、声波各向异性描述（即使是在声波各向异性很低的环境下）、距井壁径向深度变化的声波测量、先进的成像技术、有关裂缝的更多信息以及利用斯通利波进行更精确的渗透率计算。 利用先进的慢度频率分析技术得出了储层及近井眼环境中声波各向异性方面的新的信息、在钻井过程中岩石是否发生了改变及其改变的程度。在极慢速地层以及其它难于测量声波的环境下，可以把频散技术作为非常好的质量控制指标来使用，以保证计算的慢度能正确地描述地层特性。 声波解释方面的最新发展标志着在天然裂缝识别方面的显著飞跃。综合应用宽频单极和偶极以及低频深探测的斯通利波测量资料可以得到更好的评价结果。在硬地层环境中，天然裂缝在产能方面起着非常重要的作用。很好地识别裂缝分布情况，如裂缝开度及渗透率，对于实施最佳完井以及获得最佳产量是非常必要的。 本文以现场实例为参考，总结了近期已发展的和正在发展中的声波测量及解释技术，以及这些技术在储层描述中的应用。     

南堡凹陷碳酸盐岩储集性能测井评价研究

针对南堡凹陷潜山碳酸盐岩勘探开发需求,基于基质孔隙和裂缝发育情况进行储集类型识别.利用横波和斯通利波测井资料分析储层有效性,快慢横波最大最小正交能量差较大时,斯通利波出现"V"字型干涉条纹,反射特征明显.基于总孔隙度、裂缝孔隙度、流体移动指数等测井成果信息构建综合判别指标,经自然产能刻度后实现对储集性能的定量评价,初步...     

泥饼对声波全波波形确定渗透率的影响

根据Biot提出的孔隙地层的波动理论,采用Johnson动渗透率模式,针对测井中泥饼问题,计算出声波全波列的合成波形。由合成波形可以看出,井壁上的边界条件对声波波形影响很大,由此产生的斯通利波的幅度变化并不完全代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,可用斯通利波的幅度衰减量来估算地层的渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减量来估算地层渗透率及提取的横波时差是错误的。高频伪瑞利波爱瑞相(低速)也是地层渗透率很好的指示标志,但要考虑环境条件的影响;低频伪瑞利波(高速)能很好的估算原状地层的横波衰减量,进而估算地层的渗透率。     

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。     

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。     

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。     

基于EMD的声波测井信息提取与火成岩裂缝地层特征分析

火成岩储层中发育的裂缝具有不同的性质,可以采用声波测井资料进行评价。首先通过经验模态分解(EMD)将火成岩裂缝地层的阵列声波测井信号分解为多个具有瞬时频率的平稳信号——固有模态函数(IMF)分量,每个IMF分量代表声波测井信号中不同组分的波,即纵波、横波和斯通利波等;然后通过Fourier变换将时间域的IMF分量转换到频率域,一定程度上改善了非平稳声波信号Fourier变换的局限性;最后通过对比、分析特定IMF分量的能量、主频和到时变化规律,得到各组分波对中低角度裂缝、高角度裂缝、网状裂缝和半充填缝的响应特征。将该方法应用于辽河东部凹陷火成岩裂缝地层特征分析,结果表明:纵波、横波和斯通利波的高频成分对裂缝普遍敏感,具体表现在到时、主频和能量三个方面的变化上,敏感程度与裂缝的角度有关。一般地,裂缝的倾角越大,声波受到的影响越小,其中斯通利波对裂缝的响应最明显,横波对裂缝的敏感程度要强于纵波,纵波对高角度裂缝一般没有明显响应。     

从60届SEG年会看国外声波测井技术的发展趋向

引言在SEG 60届年会上发表了五篇有关井下地球物理的声波测井方面的学术论文,内容包括有关动态渗透率和井眼斯通利波的一种简化的Biot-Rosenbaum模型,在套管井中实现横波测井的可行性研究,根据在水平井中的阵列声波波形检测反射能量,根据声波与孔隙度的关系曲线的斜率预测渗透率,以及将气同油和水区别开的纵、横波衰减法。本文将以这内容为依     

塔河地区碳酸盐岩裂缝型储层的测井评价技术

在对塔河地区奥陶系各类裂缝在常规测井曲线和成像测井曲线上的不同响应特征及响应机理分析的基础上,综合利用岩心、阵列声波记录中斯通利波的能量衰减、成像测井图像和双侧向电阻率识别裂缝发育段,并利用声波时差和补偿中子交会分析方法判别裂缝型储层中的流体类型,经塔河地区实际井资料验证,该方法能够有效识别裂缝型储层中的油气层,在塔河地区取得了较好的应用效果。     

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。     

正交偶极子阵列声波资料在江苏探区储层评价中的地质应用

偶极子阵列声波仪器,通过特殊的结构设计,无论在硬地层还是软地层,均可以采集到有效的纵波、横波、斯通利波数据,进行可靠的岩石力学分析;与常规资料结合,可完成适用的井眼稳定性分析。同时,记录的波列能量与幅度数据,可以有效识别裂缝发育带。通过对不同方向传播的快慢横波的分离、提取,可以判断地层各向异性的方向,进而识别出地层内现今最大主应力方向或裂缝集中发育区。利用斯通利波反射性原理,能够判断地层内的异常地质反射体,寻找层界面或有利的裂缝发育带;经过岩心刻度后,能估算出地层渗透率。     

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     

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。