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。     

一种考虑滤失的水平裂缝延伸新模型

为满足工程设计的需要,以缝中流体单元的受力分析为基础,综合流体力学理论、弹性力学理论和物质平衡原理,重新建立了水平裂缝中压力分布、水平裂缝宽度和水平裂缝延伸半径等数学模型以及用差分法离散后的数值模型,并用牛顿迭代方法进行数值求解。这些模型综合考虑了压裂液滤失对缝中压力分布及流量分布的影响、能准确模拟水平裂缝延伸过程。研究结果表明,系统中考虑压裂液滤失对缝中流量和压力分布的影响而建立的水平裂缝延伸模型,由于考虑了水平裂缝中压裂液流量的实际分布,能准确描述水平裂缝延伸过程,模拟出的缝中流量沿裂缝半径逐渐减小至零,计算出的缝裂缝半径和缝宽均比原有模型结果小,符合水平裂缝压裂的现场实际。提出的迭代数值解法稳定可靠,其方法和思路为水平裂缝参数分析和施工设计奠定了基础。     

不规则井眼的斯通利波反射数值模拟

讨论了不规则井眼内低频斯通利波反射.利用简化的一维模型研究低频斯通利波的物理性质.用质量平衡边界和传播矩阵表示井眼不规则度与斯通利波的相互关系.模拟结果表明,井径变化比岩性变化产生更强的斯通利波反射.这对实际测井资料解释有重要意义,即斯通利波解释裂缝时,应注意井径变化的影响.将合成模拟的波形与实测波形比较,可以识别裂缝的存在.     

岩溶地基灌浆质量评价的声波全波列测井技术

在理论分析和数值模拟研究的基础上,将声波全波列测井技术应用到湖南吉首—茶洞高速某悬索桥塔基岩体灌浆质量检查中,利用声波图像,对钻孔附近发育的节理裂隙、破碎带和水泥砂浆充填情况进行分析。研究结果表明:结合地质条件,利用全波列测井信号属性参数的特征可以较好地表征裂隙岩体的充填效果;灌浆时水泥浆液在外压下主要沿连通性较好、延伸较远的裂隙向孔外岩体渗透;没有连通的裂隙则被忽略,或在灌浆压力下作用下劈裂而部分充填,形成不同的充填效果,呈现出不同的声波波场特征;声波全波列测井可以检查钻孔的孔壁及其附近岩体灌浆情况,不仅分辨率高,而且探测深度远远超过常规滑行波的探测深度,声波全波列测井技术应用于岩体灌浆质量评价是可行的。     

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。     

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。     

泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的计算分析

本文针对三种典型泡沫压裂液,研究了泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的数值计算方法、对影响裂缝几何尺寸的几个因素进行了正交分析。分析结果可供泡沫压裂施工设计时参考。     

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.      

对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,本文从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性。     

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．     

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。     

基于偶极横波资料的火山岩裂缝及油气识别

火山岩油气藏已成为重要的油气勘探目标和储量增长点。在火山岩的地层评价中,裂缝与油气识别一直是一个核心问题。针对地层矿物成分与岩性十分复杂、常规测井方法很难准确快速识别,应用声波能量衰减对于天然裂缝极为敏感特性,利用斯伦贝谢偶极横波资料可以计算纵、横波及斯通利波能量衰减的特性,实现对裂缝的有效识别。在岩性、物性等因素基本一致的条件下,利用纵、横波能量重叠、泊松比、波速比还可以较好地识别气层。克拉玛依火山岩地层的实际应用效果表明,偶极横波资料在火山岩地层评价中具有十分重要的作用,为火山岩地层裂缝与油气识别开辟了新的途径。     

缝洞型碳酸盐岩裂缝扩展分析

针对缝洞型碳酸盐岩水力裂缝转向问题,基于多孔介质流-固耦合基本方程和损伤力学基本理论,建立了缝洞型碳酸盐岩储层的裂缝扩展有限元模型并进行模拟分析,模拟发现：（1）水力裂缝遇到天然裂缝,逼近角越大,水力裂缝转向的极限水平主应力差越小;天然裂缝长度越长,极限水平主应力差越大。（2）水力裂缝遇到缝洞体,溶洞宽度越大,水力裂缝沿转向的极限水平主应力差越大;天然裂缝的逼近角越大,极限水平主应力差越小。（3）压裂裂缝遇到天然裂缝转向后,转向后的裂缝的宽度变小;水力裂缝遇到溶洞,裂缝总体宽度急剧下降。