关于声速测井中Rayleigh波时差的理论基础

前言 声速测井中最常利用的是沿井壁的地层滑行纵波。但是,沿井壁传播的声波不只是地层滑行纵波。声波由泥浆进入地层,当入射角达到第二临界角时,可能产生滑行横渡,而滑行横波迅速转化为沿井壁的Rayleigh波。第二临界角θ_1″的公式是     

声波测井中的面波

声波测井方法主要有声速测井,声幅测井和全波列声波测井等方法。其他声波测井方法仍在继续研究和探索之中。目前声波测井的发展,面波的发现和受到重视是值得注意的。今试就声波测井中的面波问题给以阐述。 在裸眼井中,当入射声波对井壁的入射角达到第一临界角时,井壁地层中产生滑行纵波。此时,有无面波产生?这样的滑行纵波是否纯是纵波?这是个值得分析的问题。     

斯通利波在测井应用中的研究进展和现状

斯通利波是一种沿井壁传播的声波,当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时就会产生斯通利波。近十几年来,由于长源距和偶极子阵列声波仪在测井中的广泛应用和全波形阵列声波测井资料中各组分波的处理分析方法的进步,可将斯通利波分离出来单独研究并应用于测井资料分析。斯通利波技术是评价裂缝及其渗透性的有效方法。     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求,对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井(wireline, WL)发展为随钻声波测井(acoustic logging while drilling, ALWD)。建立随钻声波测井模型,以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制,并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析,导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间-慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。结果表明：随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度,可用于实际资料的反演,并在此基础上处理了实钻井声波数据,对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。研究成果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

现代声波测井技术及其发展特点

随着科技的发展,声波探测技术几经波折,在理论与实际应用的结合下,取得了客观的成果。声波探测技术的发展趋势及其特点也成了行业内深度研究的课题之一。该文着重分析现代声波测井技术的原理以及声波速度测井、全波列测井、多极子阵列声波测井、超声波井壁成像测井等技术的探测方法,分析声波测井技术的现状及其发展,对以上问题深入分析并为探索现代声波测井技术及其发展特点做参考。     

浅谈声波测井技术

声波测井就是利用声波在岩石中的传播特性来研究探测井下地质情况,从而判断固丼的一种测井方法。这种测井的方法起步较晚,但是近些年来发展迅速,新的技术和工艺不断涌现,已经成为非常重要的一种测井方法。本文从声波测井技术的原理、应用及发展趋势几方面简要地介绍一下声波测井技术。     

横向各向同性地层井孔中多值声场函数的单值化

为了认识井孔声波的传播规律,有效地从声波测井信号中提取地层纵波、横波和模式波信息,在模拟和分析声测井信号时,通常将轴向波数域的实轴积分转换成围道积分以及围道内极点留数之和.为实现这一运算过程,必须将多值的频率-轴向波数域井孔声场函数单值化.针对对称轴平行于井轴的横向各向同性地层,推导了井孔声场函数全部支点的表达式.我们发现,就井孔声场函数的支点个数及分布位置而言,可按各向异性系数ε,δ以及弹性系数c33,c44之间的大小关系,将横向各向同性地层分成两类.通过构造径向波数的黎曼面,分别针对这两类情况,给出了积分围道上及围道内满足辐射条件的井孔声场函数的单值定义.算例表明：对于参数满足δ〉ε＋c44/2c33的地层,在分波计算中如果依然选用各向同性情况下的积分围道以及声场函数单值定义,所得到的波场模拟结果就是错误的.     

充液井孔内电脉冲仪声场的有限元模拟

利用有限元软件ANSYS对充液井孔内电脉冲仪声场的分布进行了数值模拟 ,计算出了井壁上不同位置以及孔眼内邻近地层处的声波波形 ,利用声波信号的幅度 (声压幅度 ) ,绘出了充液井孔内电脉冲仪的声场分布图 ,研究了电脉冲仪放电位置与射孔孔眼内邻近地层处的声波幅度间的关系。结果表明 ,沿井轴方向和井径方向上的声压幅度随着距离的增加而指数减小 ;当声源沿井轴上下移动时 ,离孔眼位置的垂直距离越大 ,孔眼内邻近地层处的声压幅度越小。这为提高电脉冲仪处理油井的效果提供了参考依据。     

基于MAK-Ⅱ/SGDT测井数据的固井质量评价技术

固井质量检测技术主要包括基于声波测井以及基于伽马密度测井的两大类检测技术。声波检测主要利用声波反射、折射信号判别水泥与套管、水泥与地层两界面的胶结质量;伽马密度测井通过探测水泥环密度与实际水泥密度之间的差异进行固井质量评价。俄罗斯生产的MAK-Ⅱ/SGDT联合测井仪器包括MAK-Ⅱ声波测井仪、SGDT伽马密度仪;前者提供两条声能量衰减率曲线,后者测量套管计数率和6条水泥环计数率曲线。从非胶结质量因素、胶结质量因素两方面分析了上述两种仪器的影响,并依据刻度井群实验,建立了相关校正方法,建立了一套基于声、核测井信息的固井质量综合评价流程和标准。     

充液井孔内电脉冲仪声场的有限元模拟

利用有限元软件ANSYS对充液井孔内电脉冲仪声场的分布进行了数值模拟，计算出了井壁上不同位置以及孔眼内邻近地层处的声波波形，利用声波信号的幅度(声压幅度)，绘出了充液井孔内电脉冲仪的声场分布图，研究了电脉冲仪放电位置与射孔孔眼内邻近地层处的声波幅度间的关系。结果表明，沿井轴方向和井径方向上的声压幅度随着距离的增加而指数减小；当声源沿井轴上下移动时，离孔眼位置的垂直距离越大，孔眼内邻近地层处的声压幅度越小。这为提高电脉冲仪处理油井的效果提供了参考依据。     

声波测井曲线环境校正方法探讨

裸眼声速测井是煤层气勘探和开发中普遍应用的一种测井方法，而测井环境对声波时差测井曲线有一定的影响，为了更准确的通过声波时差测井曲线来反映地层的真实情况，采用了补偿声波测井方法，但这种补偿作用十分有限，不能满足实际需要本文提出了一种声波时差曲线环境效正的方法——漫反射声路法。     

声波测井方法采用数字技术的展望

现有的声波测井方法记录井下弹性纵波首波的速度以划分岩性并估算孔隙率;记录弹性纵波首波幅度变化情况以判断套管和水泥的胶结情况。目前也发展了全波列测井,即记录整个声波波列的每个波峰的幅度,以研究套管、水泥环及地层间界面上声耦合情况。近年来国外提出测定声波波列中最大波幅与其相邻波峰幅度比值来估算贮集层的渗透率。国内亦有人提出分析井下自然声场的频谱以判断气、油、水层。综观国外声波测井方法的现状,至少在对声波在地层中传播机理的研究方面,在对解释方法的物理模型研究方面是保守的。 随着计算机及数字技术在测井工作中的应用及发展,本文提出一种采用数字技术的声波测井设想方案。     

TI地层井孔中正交偶极子声波测井的物理模拟

采用缩小尺寸的模型井和自制的声波测井模拟试验系统模拟研究正交偶极子声源在井轴与TI介质的对称轴呈不同夹角的模型井中声传播的特征,采用慢度时间相关法、频散分析方法及各向异性分析方法对测量得到的四分量偶极子波形进行分析,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:正交偶极子声源在TI介质井孔中激发的弯曲波的速度随井轴与介质对称轴夹角的变化趋势与对应的横波体波速度的变化趋势相一致,且略小于对应的横波体波速度;从试验数据中提取的快、慢弯曲波的频散曲线互相平行,与固有各向异性地层井孔中的快、慢弯曲波频散曲线互相平行的理论相一致;通过HTI井孔中的正交偶极子模拟测量试验验证了地层横波各向异性测量及快横波面测量的可靠性。     

向井外地层中扫描辐射声场的数值模拟

应用实轴积分方法研究了实现由充液井孔中的相控线阵声波辐射器向井外地层中扫描辐射声场的方法. 研究表明, 通过改变井孔中的相控线阵声波辐射器的阵元个数、相邻阵元间激励信号的延迟时间等参数可以控制辐射声束的角宽和入射于井壁的入射角. 当辐射器产生的声束以小于第一临界角的偏转角入射到井壁上后, 在井外地层中产生的纵波的偏转角近似满足平面波入射于平面界面时的折射定律. 当井孔中的相控线阵的辐射声束角宽较小, 且声束偏转角小于第一临界角时, 可以假设将相控线阵置于无井孔的均匀固体中, 利用固体中相控线阵的指向性函数直接计算井外声场的空间分布. 向井外地层中扫描辐射声场技术可以用于提高反射声波测井和井间声波勘探的空间分辨率和信噪比.     

兰姆波环行传播测井检查油井固井质量

本文提出了一种检查油井固井质量的测井方案——兰姆波环行传播测井。本方法利用兰姆波在套管中作环行传播时其衰减程度与套管外的媒质有关,根据接收到的声波讯号的幅值可以判断出水泥胶结的程度。本方法有定域准确的优点。本文从实验上探讨了这一方案的可能性。     

随钻声波测井中消除钻铤直达波方法的研究与验证

随钻声波测井是准确获取地层信息的重要手段,但是其中沿着钻铤传播的直达波严重干扰地层波的测量。为了消除钻铤直达波对测井数据的影响,提出了一种利用单声源延迟反相激励消除钻铤直达波的新方法。该方法通过自适应滤波有源噪声控制技术虚拟出一个发射声源,实现单声源和虚拟声源激发的两列钻铤直达波到达相同接收器时同频反相相互消除的目的,从源头上消除钻铤直达波对地层波信号的影响,避免了因对钻铤进行物理加工,导致降低钻铤机械强度所引发的测井风险。通过对单声源延迟反相激励原理模型的分析、对原理模型的仿真计算和开发基于自适应滤波有源噪声控制技术的软件对实际测井数据的处理,均验证了该新方法对随钻声波测井中的钻铤直达波消除效果明显。     

利用测井资料预测欠压实超压层方法研究

以欠压实作用产生的超压层为研究对象,分析了声波测井、密度测井、中子测井和电阻率测井在欠压实超压层中的响应特征,研究认为:欠压实超压地层的声波时差、中子测井响应值较正常压实情况下要大,而密度、电阻率较正常压实情况下小.其中,声波时差、电阻率的这种现象最为明显.通过对常规测井在欠压实超压层中的测井响应特征分析,提出了利用综合压实曲线判别法来识别欠压实超压层,通过对某区块井的实例分析,验证了该方法的可靠性.     

时频分析在测井声波信息提取中应用

声波测井是地球物理测井方法之一,获取的声波信息中包含丰富的地层信息。文中采用时频分析方法对声波信息提取储集层性质,通过时频分布图可显示出不同振型波的能量在不同时间、不同频率段出现的分布特征。同时针对不同性质的地层如干层、水层和油层分别分析其不同的分布特征,结果表明时频分析方法对油水层的识别具有一定意义。     

测斜声波组合测井仪的研制

声波测井、连续测斜测井、井温测井和自然电位测井原来是四种不同的测井仪器,要想测全这四种参数,只能下四次井,既耗时又不安全。为了减少占井时间,降低井中事故,提高测井效率,我们研制了该组合测井仪。本文介绍了声波、连续测斜、井温和自然电位组合测井仪器的研制及使用效果,它为煤炭等资源勘探测井的施工提高了效率。     

随钻声波测井关键技术研究进展

声波测井技术作为地层评价的重要手段已经逐步从电缆测井向随钻测井过渡,未来随钻声波测井在油气勘探开发中将发挥重要的作用。以随钻声波测井关键技术为主线,综述了近年来在随钻四极子发射换能器、隔声体设计、接收声系及波形反演方法等方面的研究进展。研究结果表明耐高温高压的非充油型随钻四极子发射换能器具有机械安装简单、造价低等优点;钻铤变径隔声结构具有良好的隔声效果,可以减小泥浆对钻铤内壁凹槽的冲蚀影响,增加仪器的使用寿命;长条管状接收声系设计方案能够很好的降低钻铤波的干扰,易于安装和维修维保;数据反演方面重点是如何解决随钻地层各向异性评价难题。下一代的随钻声波远探测技术研究有望实现从近井壁探测拓展到远距离探测的跨越,为井旁地质构造探测、地质导向等提供帮助。