用有限元法计算井中水平裂缝的反射斯通利波

用有限元法研究了当井中存在水平裂缝时的声波全波列 ,并对裂缝宽度对低频斯通利波的影响进行了数值分析。当井中存在水平裂缝时 ,在接收的声波全波列波形中 ,既有直达的斯通利波 ,也存在来自裂缝的反射斯通利波。数值计算结果与实验测量结果具有很好的一致性。计算结果表明 ,裂缝宽度越大 ,反射斯通利波的幅度也越大 ,而直达波幅度变小     

用有限元法计算井中水平裂缝的反射斯通利波

用有限元法研究了当井中存在水平裂缝时的声波全波列,并对裂缝宽度对低频斯通利波的影响进行了数值分析,当井中存在水平裂缝时,在接收的声波全波列波形中,既有直达的斯通利波,也存在来自裂缝的反射斯通利波。数值计算结果与实验测量结果具有很好的一致性。计算结果表明,裂缝宽度越大,反射斯通利波的幅度也越大,百直达波幅度小。     

基于线性滑动模型的裂缝性地层声波测井响应数值模拟

为了研究水平裂缝对声波波形的影响规律,把裂缝当作线性滑动界面,模拟在含有裂缝的地层中全波列声波测井响应。建立柱坐标系下穿过井孔的水平单条裂缝和多条裂缝计算模型,采用有限差分法模拟声波的传播,记录声波波形。通过分析不同源距、不同宽度裂缝和不同裂缝条数条件下透射波和反射波的波形变化,研究裂缝对纵波、横波和斯通利波波形的影响规律。结果表明:采用线性滑动模型描述的裂缝对纵波的影响很小,只有靠近裂缝的透射纵波幅度会发生改变;裂缝不仅引起横波很强的衰减和反射,而且使横波的相位发生了改变;接收器距离裂缝越远,横波的衰减越大;当裂缝延伸距离很短时,透射横波的幅度和相位随着裂缝延伸距离的改变会发生变化;裂缝也会引起斯通利波的衰减和反射,透射斯通利波对线性滑动裂缝的宽度变化不敏感,而对裂缝条数变化敏感。     

粗糙裂缝对井眼声波传播的影响

由于天然裂缝并非光滑裂缝,在通过声、电成像对裂缝进行识别过程中,如果将裂缝视为光滑裂缝,将会产生误差。斯通利波反射系数对裂缝宽度具有较高的灵敏度,常用斯通利波识别裂缝。本文分别采用物理实验和数值模拟的方法来研究粗糙裂缝对声波响应的影响,在实验方面,进行了模型井裂缝粗糙度实验,得到了粗糙裂缝的裂缝宽度和衰减系数之间的关系。对水平裂缝井眼模型进行数值模拟,研究正弦形状的粗糙裂缝对斯通利波的影响。采用迂曲度对裂缝表面的粗糙程度进行描述。实验结果显示随着裂缝表面刻槽的增加,斯通利波的衰减系数也会增加。模拟结果显示粗糙裂缝的宽度越小,和同样宽度的光滑的裂缝衰减系数之间的差距越大。通过拟合建立了斯通利波衰减系数与裂缝宽度、迂曲度的关系式。     

全波列测井分析在油气储层评价中的应用

声波全波列测井记录了井内首波和后续流体波的速度、幅度、频率、波形包络等与地层性质密切相关的信息,尤其是井眼斯通利波信息能指示地层裂缝或渗透带发育。基于对井眼声波传播模式和数字信息提取技术的研究,利用 C++ Builder 开发了可用于全波列分波处理及全波列测井综合分析的软件,并在新疆塔里木盆地某碳酸盐岩型油田的油气储层评价中取得了良好的效果。     

基于反射声波测井有限元方法的井旁裂缝分布特征

基于声波传播理论,利用声波有限元方法研究存在井旁裂缝情况下的反射波波形特征。以井眼为对称轴,对有声阻抗不连续界面的一侧进行二维轴对称有限元建模,分别建立井旁存在交叉裂缝和弧状裂缝的交叉裂缝反射界面计算模型和弧状裂缝反射界面有限元计算模型。通过对相同源距条件下不同接收点接收的波形数据进行处理,得到反射波波至时间等参数,进而判断出页岩储层井旁裂缝的分布规律。结果表明:反射波的波至时间随声源纵坐标变化而呈现的规律与井旁裂缝的形态表现出了很好的一致性,井旁存在交叉裂缝时,根据波至时间计算得到井旁裂缝倾角为10.13°和20.19°,与解析模型对比的误差率分别为1.31%和0.95%。井旁存在弧状裂缝时,由反射波波至时间得出反射界面的坐标,并与计算模型结果进行对比,得到裂缝中心位置与反射点坐标相对误差为1.70%。声波有限元方法可以有效地反演出井旁裂缝的位置和形态特征。     

裂缝面及井眼附近的应力分析

从力学角度出发,建立了川西致密气层井眼、裂缝面及地层的有限元模型,应用ANSYS软件仿真模拟了裂缝面与水平面夹角的变化引起裂缝面上及井眼附近的应力变化。重点研究了水平裂缝面上及井眼附近的主应力和等效应力的应力等值线变化规律。随着地层裂缝倾角的增加,裂缝面上井眼附近的最大等效应力逐渐转移到井眼椭圆截面的短轴两端附近。研究结果对进一步研究井眼稳定、井壁崩落方向或裂缝面上的应力敏感性具有指导意义。     

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。     

基于web端的三维井筒几何模型及信息可视化方法

为解决当前井筒可视化实现过程复杂、展示内容单一、实用性不强的问题,本文基于Three.js框架提出一种适用于实际井眼轨迹与三维可视化井眼轨迹坐标信息的数据处理与映射方法,研究了一种新的基于Web端的三维井筒几何模型及井筒信息可视化方法。结果表明：通过该方法可以更加直观地观察井眼轨迹变化规律,展现反映井径变化的三维井筒。同时,自然伽马值、环空压力等测井录井信息以及地层岩性信息也可以较为方便地沿井筒通过颜色或者井径变化所展现。此外,本文通过敏感性分析,揭示了可视化效果与井径缩放因子、井眼轨迹缩放因子、井筒信息缩放因子的规律,有效提高模型仿真可视化效果,还提供一种用于展示井筒内部数据变化规律的井筒漫游方法。本研究为油气钻探过程及钻遇地层的直观呈现提供了新方法.     

表面低速层对勘探地震横波波形影响的模拟研究

模拟了地震反射SH波在一个概念性地表低速层模型中的传播过程,发现低速层会改变其波形特征,形成显著的振幅放大效应,使反射波形的主振幅放大了2．5倍。低速层改造作用使得原本相同的反射波形在地震时间剖面上产生了非常大的横向差异。这种差异在地震资料岩性解释时很容易被错误地解释为反射体性质的变化,从而对后续勘探开发造成误导。因此,研究开发出对这种波形改造作用进行校正的方法技术是有重要实际意义的。在现今勘探工业界尚无有效手段对之进行校正的情况下,实施地震测量时应尽可能避开具有这种放大效应的地段。不然,在数据解释阶段必须充分重视这种波形变化和振幅放大效应的影响,以免做出错误的岩性解释。     

斯通利波影响因素分析及渗透率反演

基于孔隙介质声学理论,对斯通利波影响因素进行研究,系统分析各因素对斯通利波相速度和衰减的影响程度。在利用正演模型进行灵敏度分析后,提出井孔内流体声速标定的方法,并对不同井径条件下斯通利波传播的正演模型传递矩阵进行重新推导,得出以测井间隔长度为变量的传播矩阵。在此基础上,结合利用斯通利波振幅和相位计算渗透率的方法,通过模拟退火算法实现地层渗透率的反演。反演结果表明:渗透率基值越大,反演结果越可靠;用斯通利波反演的渗透率曲线与岩心和常规曲线反映的储层性质以及砂泥岩剖面吻合好,其结果能满足现场工程的应用。     

火成岩裂缝有效性测井评价

在裂缝性油气藏研究中,裂缝是否有效一直是测井解释的一个难点。测井资料蕴藏着丰富的与裂缝有效性相关的信息,研究认为可从电成像测井、偶极横波成像测井以及双侧向测井资料中挖掘裂缝有效性的响应信息,对火成岩的裂缝有效性进行测井评价。在准噶尔盆地六九区火成岩裂缝性储层中的实际应用,证实了利用偶极横波成像测井中的斯通利波、横波的各向异性并结合电成像测井,可以定性地分析火成岩裂缝的有效性。给出了在缺乏这些新测井资料时,利用双侧向测井资料来评价裂缝有效性的方法。研究结果表明该方法可快速、便捷地确定裂缝的有效性,为油田开发提供依据。     

地应力测井解释方法及其可靠性对比

为了对比井壁崩落法、诱导裂缝法和波速各向异性法在地应力方位解释中精度差异,系统阐述了测井地应力方位分析的理论基础、解释方法和影响因素。结果表明,基于成像测井资料的钻井诱导裂缝法和井壁崩落法解释G6井在沙河街组三段最大水平主应力S_H优势方位为70°~80°,与邻井微地震监测反演结果相一致。波速各向异性法和基于地层倾角测井资料的井壁崩落法解释S_H优势方位为80°~90°。测井地应力方位解释精度不同程度地受天然裂缝、断层和地层倾角等因素影响,综合分析认为钻井诱导裂缝法解释S_H方位结果最为准确。基于地层倾角测井的井壁崩落法解释S_H方位在研究区有约10°的误差。波速各向异性法解释S_H方位时,具有一定的局限性,需要进一步校正。     

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发展为随钻测井。本文建立了随钻声波测井模型，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。计算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。本文的计算结果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

弹性半空间-理想流体层中Stoneley波的动力特性

为了解弹性半空一理想流体层中Stoneley波的动力特性，并为进一步开发利用海洋资源提供调查方法，根据弹性固体与理想流体动力学方程，推导了弹性半空间一理想流体层中Stoneley波的特征方程、基于该特征方程，分析了固液两介质的物理特性对流体动压力的影响，以及固体和流体介质的位移分布情况．结果表明，该体系中Stoneley波在固体中的位移分布类似于半空间Rayleigh波，而在流体中的位移分布有明显的规律性；弹性半空一理想流体层中Stoneley波具有频散性，且其波速小于弹性半空间中Rayleigh波的波速．     

基于改进的区域生长和Hough变换的钻孔图像水平裂隙识别

利用前视钻孔摄像系统(Axial View Borehole Camera System, AVBCS)获取地质钻孔孔壁图像并分析地质结构是一种重要的地质勘查方式。针对目前钻孔孔壁图像基本由人工判读的现状,提出了一种基于改进的区域生长和Hough变换的钻孔孔壁图像水平裂隙识别算法。首先,利用三种图像预处理算法提高钻孔图像中裂隙区域的对比度;然后,结合OTSU算法和圆形度自动提取种子点,并利用双阈值准则进行中心区域生长,以消除中心干扰区域;最后,利用Hough变换算法完成裂隙的检测与识别。实验结果表明本文提出的裂隙识别算法对于不同的水平裂隙和离层图像都可以准确、自动的检测出裂隙。     

VTI孔隙地层喷射流机制对井孔导波频散与衰减的影响

采用同时考虑Biot流动和喷射流动机制的横向各向同性BISQ模型模拟横向各向同性孔隙地层, 理论求解该地层中多极源激发的裸眼井孔导波声场, 通过数值求解井孔复频散方程的复根获得最低阶导波的相速度和衰减系数, 并考察了特征喷射流对充流体井孔中Stoneley波和弯曲波传播的影响. 结果表明: 考虑喷射流机制后,  喷射流变化不影响Stoneley波和弯曲波的频散, 但衰减均显著增大; 其衰减随水平和垂直特征喷射流长度变化的趋势相反, 其中弯曲波的衰减特性在低频段和高频段的变化规律还发生反转. 