层状裂缝性井下模型中的震电测量

震电测井方法是以测量（在充满流体的井中）由地震波激发的电场为基础的。在地层内部和地层分界面上会产生两类电磁（ＥＭ）场。一种是静止的或局部的电磁波，另一种是辐射电磁波。文中我们利用人造材料或天然岩石制作了各种裂缝性井下模型，并测量了（在充满水的井中）由地震震源激发的电场。实验结果表明，斯通利波在裂缝处产生辐射ＥＭ波，它以光速在井孔中传播。并且斯通利波也在井壁上产生电磁驻波。当裂缝的孔径增大时，由于裂     

瞬变电磁测井原理研究I:Doll几何因子

瞬变电磁测井是一种通过井内大功率瞬变电磁激发测量井内电磁感应电动势的方法。与电极、侧向与感应等电测井方法不同,瞬变电磁激发的电磁场频率是连续的,采集到的感应电动势也是连续波形,测量的原始数据量大、所携带的地层信息丰富。瞬变电磁激发的电磁场在地层中会产生二次场,该二次场可以用Doll几何因子进行描述。给出瞬变电磁激发信号为阶跃函数时井内二次感应电动势的响应曲线。从曲线上发现,在激发波形发生突变的位置,井内电磁感应电动势响应信号的幅度最大,当激发波形恒定后,响应信号从最大值连续变化到0。二次感应电动势曲线的幅度与地层电导率成正比。实际的瞬变激发波形不会突变,会有一定的延迟和过渡过程,用一阶网络的指数衰减模拟激发波形后发现,其响应波形的幅度减小,指数衰减越慢,其二次场响应幅度越小。     

具有垂向裂隙充满流体井中斯通利波的传播

本文对具有垂向裂隙充满流体井中斯通利波的传播从理论到实践地作了研究.波在井中传播激发裂隙中流体运动,在裂隙开口处产生的这种流体运动会扰乱井壁液体-固体界面的边界状态.通过推导井孔状态的边界条件扰动,我们研究了在硬、软两种地层中边界条件的变化对斯通利波的影响.裂隙对斯通利波的速度仅有很小的影响,但在频率很低的频段斯通利波的速度会随频率的降低而急剧下降.斯通利波的能量会因裂隙的吸收而大幅度衰减.这些效应的定量描述不仅取决于裂隙宽度和井孔直径,而且取决于地层和流体的声学特性.为了测量斯通利波的传播,我们用实验室裂隙井孔模型进行了超声波试验;获得了全波列资料;使用 Prony 法求出了作为频率函数的斯通利波的速度和衰减系数.对于硬、软两种地层,试验与理论预测均取得了一致的结果。     

瞬变电磁过套管电阻率测井响应模拟及分析

瞬变电磁过套管电阻率测井采用线圈电流的导通和关断方式进行大功率激发,测量套管井内不同源距的瞬态响应波形。现场测井得的瞬态波形有2个响应:一个是脉冲,位于激发时刻;一个是单峰波形——上升沿变化快、下降沿变化慢、位于激发时刻之后。用实轴积分法模拟套管井的瞬变电磁响应,得到的2个响应与所测量的波形特征一致,它们分别对应于位移电流(电磁波)和传导电流(电磁感应)的响应。传导电流密度与地层电导率成正比,过套管电阻率测井主要利用第2个瞬态响应获得地层的电导率。由于瞬变激发的连续谱以低频为主,测井波形中直接耦合的无用信号幅度很大。用同一源距不同深度测量的波形相减可以去掉响应中的无用信号(直接耦合响应和井内液体、套管、水泥环的二次场响应),得到2个深度点所测量地层的二次场差,该二次场差与所测量的不同区域地层电导率成正比,从二次场差波形中任取一点的幅度均可得到1条曲线,对其反褶积并刻度可以得到地层电导率随深度的变化曲线,加上初值便得到地层的电导率,实现过套管地层电阻率的连续测量。     

瞬变电磁测井实验研究

文章给出瞬变电磁测井原理的实验验证。用外径为113 mm、壁厚6 mm、长1 m的有机玻璃管模拟裸眼井井眼、用外径350 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层,粗有机玻璃内放置盐水模拟地层的电阻率,用长1 m的5.5 in(1 in=25.4 mm)套管制作套管模型井,同样,用直径300 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层。自制发射和接收线圈,用间距150 ms的方波激发,测量不同源距的接收波形,获得了瞬变电磁响应随源距的衰减规律。改变盐水的电阻率重新测量,用不同地层电阻率的响应相减抵消瞬变电磁激发响应的一次场,获得了直接反映地层电阻率的二次场响应波形。实验发现:理论计算的二次场响应波形特征与实验结果一致,即裸眼井的二次场在瞬变激发的两侧(通断前后)均有极值,而且符号相反;套管井的二次场仅仅在一侧有极值。但是,由于激发电路衰减常数的影响,实际测量的二次场波形在电流突变一侧的幅度大,在指数衰减一侧的幅度小。裸眼井的二次场幅度远远大于套管井的二次场幅度,套管井地层电阻率测量的原始信号很小。     

瞬变电磁测井实验研究

文章给出瞬变电磁测井原理的实验验证。用外径为113 mm、壁厚6 mm、长1 m的有机玻璃管模拟裸眼井井眼、用外径350 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层,粗有机玻璃内放置盐水模拟地层的电阻率,用长1 m的5.5 in(1 in=25.4 mm)套管制作套管模型井,同样,用直径300 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层。自制发射和接收线圈,用间距150 ms的方波激发,测量不同源距的接收波形,获得了瞬变电磁响应随源距的衰减规律。改变盐水的电阻率重新测量,用不同地层电阻率的响应相减抵消瞬变电磁激发响应的一次场,获得了直接反映地层电阻率的二次场响应波形。实验发现:理论计算的二次场响应波形特征与实验结果一致,即裸眼井的二次场在瞬变激发的两侧(通断前后)均有极值,而且符号相反;套管井的二次场仅仅在一侧有极值。但是,由于激发电路衰减常数的影响,实际测量的二次场波形在电流突变一侧的幅度大,在指数衰减一侧的幅度小。裸眼井的二次场幅度远远大于套管井的二次场幅度,套管井地层电阻率测量的原始信号很小。     

声电效应测井模型实验研究

模型井实验表明,在渗透性孔隙地层包围的井中发射声波时,井内不仅可以接收到声波,还可以接收到波动电场,该电场伴随声波行进,在两种不同地层的分界面处,还产生了以电磁波速度传播的电场,这两种转换电场幅度的相对大小,与地层水矿化度及其与井中水矿化度差异有关,在井中激励交变电场时,井内可以接收到声波,在用实际储层砂岩做成的模型井中,也测量了声－电转换波和电－声转换波,随着地层水矿化度增大,声－电转换信号幅度减小,电－声转换信号幅度增大。     

美国勘探地球物理家协会(SEG)第54届年会测井部分论文题录

1.极大似然法(MLM)在声波速度测井中的应用2.泥岩地层中的全波声波测井:野外资料和理论波形3.充满液体钻孔中低频水平声波点力产生的辐射4.在充满液体的具有同心弹性管的井中声波的波形5.应用声波全波测井资料估算储层渗透率6.用有限差分法研究井中地震波的传播     

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。     

声电效应测井仪(EKL)及其启示

声电效应测井仪(EKL)利用岩石声电效应来求取渗透率和地层水电阻率，与声波测井仪器不同的是，该仪器利用声源在井中发射声波，测量声波在地层中激发的转换电场信号。文章介绍了该仪器的测量原理、微弱信号检测技术。认为该方法能同时测量声波和转换电磁波这一特点有望使其发展成为一种常规的地层水电阻率和渗透率测量新方法。     

交叉偶极子阵列声波测井资料在裂缝性储层评价中的应用

美国阿特拉斯公司新一代交叉偶极子阵列声波测井仪(XMAC—Ⅱ)将偶极子技术与最新发展的单极技术结合在一起，提供了测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法，在分析地层各向异性方面也具有独特优势。重点阐述了通过交叉偶极子阵列声波测井资料提供的纵波、横波、斯通利波在各接收器上的声波幅度、衰减及地层速度各向异性的分析结果，识别裂缝性储层中裂缝发育井段及类型，判断裂缝有效性及裂缝系统区域有效性，进而有效划分储集层。该方法对裂缝性储层评价的结果与声电成像测井资料有较好的相关性，并获得了较好的地质应用效果，拓展了偶极子阵列声波的应用范围。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅲ:电磁波

瞬变电磁测井满足Maxwell方程,包含电磁波传播过程及其影响。从Maxwell方程出发,分析了无限大均匀介质电导率对电磁波传播速度的影响,与空气中的电磁波传播速度是常数不同,一般介质的电磁波传播速度随频率改变,低频时变化很大。利用裸眼井模型对井内的电磁波传播特征进行研究,给出了描述井内电磁波传播的二维谱及其频散曲线。在高频段(大于100 MHz)与声波测井相似,井内传播的电磁波也具有频散效应,速度随着频率的增加从地层的电磁波速度连续改变到井内液体的电磁波速度,在有些频率段,其速度与地层的电磁波速度一致。在这些频率测量电磁波能够得到地层的电磁波速度,从中获得地层的介电常数,这是由井的圆柱形边界导致的。与声波测井不同,在低频段地层的电磁波传播速度随频率改变,在井中所测量的电磁波速度也随频率改变,这种现象主要由电磁感应引起,与地层的电导率有关。这一部分的响应特征构成了瞬变电磁测井电阻率测量的基础。     

软地层中声波测井的波形特征

讨论了在软地层中声波测井的波形特点,重点介绍了一系列不同软地层中横波和弯曲波的波形和特点,说明在软地层井中应当用偶极声源激发的弯曲波估计地层的横波速度,同时也详细介绍了软地层斯通利波的波形和频散特性,强调它的速度与硬地层大不相同.     

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。     

利用斯通利波计算地层渗透率的方法及应用

利用多极子阵列声波测井资料提取直达斯通利波、计算斯通利波中心频率偏移和时间延迟来进行地层渗透率反演的方法已被研究了多年.但成功的现场应用实例仍然很有限.介绍了开发的多极子阵列声波资料处理软件和利用斯通利波进行有效的储层渗透性和裂缝评价方法,为获得直达斯通利波,对全波列进行了斯通利波的提取、上、下行波的分离及直达波与反射波的分离的波场分离.为消除经过波场分离后与渗透率无关的信息的影响,利用合成斯通利波波形的方法来模拟由于井眼变化和地层弹性特性对波形产生的影响.现场应用表明渗透率计算结果与国外大型工作站软件(eXpress)计算结果相比基本一致.     

孔隙地层声波全波测井研究

岩石是由孔隙和骨架颗粒组成的,用孔隙地层的全波测井理论更能揭示井中和地层中声波传播的特征。本文用修改过的Biot波动理论计算全波测井的合成波形,分析了渗透率、孔隙率、泥质含量、地层泊松比对波形的贡献,以及慢波受渗透率和孔隙率的影响。并指出在声源中心频率较低时(≤5kHz)用斯通利波求渗透率较合适,在声源中心频率较高时用伪瑞利波爱里相求渗透率较合适(但要消除孔隙率、泥质等因素的影响);用纵波和横波时差可确定孔隙率或泥质含量;用纵波后续波可确定地层泊松比。     

Geophysics,No.2,1993论文文摘

本文求得了在2D 电导率构造由3D 电流源激发的频率域电磁响应的数值解。在电导率不变的方向上,对波场进行付氏变换,然后以变分形式表示出来。在一组离散的空间波数中采用有限元法求得二次电磁波场的解。有限元法采用指数单元有效地模拟远场电磁波场。它与沿地层走向测得的电磁波场迭代解相结合后,可大大降低计算成本。本文计算了水平电偶极的数值解,证明此解与近似表达式计算的结果一致,并相对于参数收敛。最后,本文用水平电偶极源在海底和空气-地表分界面产生的电磁波场的几个简单实例来证明编码的作用。     

裂缝性致密砂岩储层声波测井数值模拟响应特性研究

由于裂缝性致密砂岩储层的裂缝宽度小于100μm,因此常规测井和成像测井等方法难以对微裂缝进行有效识别,且目前关于裂缝性致密砂岩的储层研究相对较少。斯通利波具有频散性,其速度和能量的空间分布随频率的改变而改变,低频时斯通利波转变为管波,管波能量的消耗使井眼流体流入和流出地层,因此斯通利波对微裂缝非常敏感。为此,开展了裂缝性致密砂岩储层声波测井数值模拟响应特性研究。针对单条水平裂缝,确定了裂缝宽度对斯通利波识别微裂缝的影响:裂缝宽度越大,斯通利波波形振幅越小;裂缝宽度较小(小于100μm,即微裂缝)时,波形振幅递减较快,波形振幅衰减更明显;20μm裂缝宽度与0μm裂缝宽度时的斯通利波波形振幅基本相同,说明在数值模拟Z方向网格最小设为20μm的条件下,斯通利波识别微裂缝的最小分辨率,即利用斯通利波能够识别微裂缝的最小裂缝宽度也为20μm;并与等价实验条件下的单条水平裂缝物理模型试验结果进行了对比,符合度较高,说明利用声波全波列测井资料评价裂缝性致密砂岩微裂缝的精确度较高。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅳ:二维谱

在井条件下解Mexwell方程研究裸眼井的瞬变电磁测井低频响应及其二维谱,频率范围为1~30 Hz。低频段的响应主要受地层电导率影响;电磁波传播速度很低,传播过程不明显,满足电磁感应原理,其二维谱主要刻画电磁感应现象。二维谱的实部很大,虚部很小,对应的测井响应中与地层电导率参数无关的直接耦合信号幅度很大,反映地层电导率的响应幅度很小。将不同地层电阻率的响应波形相减得到的响应差与地层电阻率有关,电阻率越大,响应差的峰值越大;响应差的峰值偏离激发波形突变位置,接收线圈距离发射线圈越远,响应差的峰值偏离波形突变位置的时间越大。这些差别刻画了瞬变电磁测井的主要特征是由地层的电导率产生的。     

基于套管井中电磁测井响应的研究

在套管井中通过测量电磁响应的方法获取套管外的地层信息时,套管对地层信号有很大的影响。为了得到更趋近于实际的测并数据,研究套管对电磁测井响应的影响规律具有非常重要的意义。文章以麦克斯韦电磁场理论为基础,建立了井眼、套管、地层三层柱状介质模型,推导了井中电磁响应的理论公式,分析了套管井中电磁测井对地层电阻率变化的灵敏度,以及套管参数对电磁测井响应的影响。数值计算结果表明,电磁响应对于电阻率较低的地层比较灵敏,套管参数对井中电磁测井响应的影响有一定的规律。