关于声波测井中声波的滑行和波型转化问题

声波测井是测井的主要方法之一。声速测井可以判断气层的位置,确定油气接触面和油水接触面,划分地层,和估计岩石孔隙度。声幅测井主要用于检查固井质量,所以有时称为水泥胶结测井;但是声幅测井并不只限于水泥胶结测井,例如用于在裸眼井中划分裂缝带。变密度测井(全波列测井——下同)可以同时测量套管信号和地层信号的幅度,并且把全波列都记录下来,因此可以比较详细地判断套管胶结情况和地层耦合情况以及串槽情况。     

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。     

Rayleigh波环形传播测井方案

目前的声波测井方法主要是声速测井,声幅测井和全波列声波测井(变密度声波测井)。这三种方法所利用的是地层滑行纵波、套管波(可能有Lamb波)和沿井壁传播的地层Rayleigh波。这些声波的传播方向都平行并轴。利用平行井轴的声波进行测井,是目前声波测井的传统方式。本文试图突破这一传统,设法利用垂直井轴的声波进行测井,使Rayleigh波沿井壁作环形传播,其路径近似正园,园心在井轴上。Rayleigh波是面波,具有沿曲面传播的性能。这种利用Rayleigh波沿井壁作环形传播的测井方法,在国内外资料中尚未见到,本文哲称之为Rayleigh波环形传播测井。     

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。     

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。     

应用带有非线性连接权的神经网络识别水泥胶结质量

为了解决石油测井中水泥胶结质量识别误差大的问题,采用改进的双发双收补偿式声波测井仪进行幅测量,综合利用首波幅度信息来消除仪器的倾偏心,泥浆对声信号的衰减以及仪器灵敏度变化等引起的不可避免的误差,研究并阐述了优越于统计识别方法的带有非线性连接权的神经网络方法,能使2层神经网络具有3层BP网络的功能,且消除了隐含层的麻烦,并简化了运算,提高了运行速度,在具体应用中,先进行声幅刻度以全取得合格样本,再构造神经网络进行学习训练以得到非线性权值和阈值等参数,然后在测井过程中自动进行水泥胶结质量的识别。通过实测井应用表明,应用人工神经网络方法能实时进行水泥胶结质量的识别,其识别正确率远高于相对幅度法,效果显著。     

长源距声波测井仪井下程序控制器的设计

根据声波分量的传播速度不同,只要在井下设置的声波发射器与接收器之间保持足够长的距离,就可在时域上得到将纵波、横波、表面波分开来的全波列信号,从而为地质岩性的研究提供丰富的信息.本文将讨论长源距声波测井仪的井下程序控制器的原理电路设计与分析.据文献[1]可知,该仪器有两种工作方式:井眼补偿测井(简称BHC方式)与水泥胶结测井(简称CBL方式).BHC方式测量时序如图1所示.它的每个测量周期分W_1,W_2,     

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。     

基于声弹性效应的钢绞线张拉力识别方法

钢绞线是预应力结构和大跨索承体系桥梁的核心受力构件,其实际保有应力值将决定结构的承载能力和耐久性。进行了钢绞线张拉实验,并以不同中心频率的信号作为激励源,通过接收导波信号测定首波波峰到达时间,计算首波波速。建立起首波波速随张拉力变化曲线,并进行线性拟合,拟合效果达到96%以上,300 k Hz频率下拟合直线K值绝对值最大,首波波速随张拉力变化最敏感。加卸载过程中导波首波波速-张拉力曲线具有相似的规律性,随张拉力的增大成线性下降,低张拉力段数值上的差异是由于钢绞线内残余应力引起的。结果表明声弹性效应造成导波首波波速下降,基于声弹性效应建立起钢绞线张拉力识别方法切实可行。     

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。     

井孔声场的Ⅱ界面特征波传播机理

针对Ⅱ界面窜槽的井孔声场传播机理不清,以及缺乏有效的Ⅱ界面固井质量评价办法的问题,提出采用实轴积分法模拟Ⅱ界面窜槽井孔声场的全波列曲线、二维谱和频散曲线,提取Ⅱ界面特征波,分析窜槽流体环厚度、振源主频、套管尺寸等因素对Ⅱ界面特征波的影响。结果显示:当流体环厚度比较小时,特征波首波幅度随厚度增大而减小;反之,首波幅度随厚度增大而增大;随厚度增大首波旅行时间近似线性地减小。使用特征波幅度计算Ⅱ界面水泥胶结指数,可以消除仪器主频和套管尺寸的影响。进而认为特征波主要是在钢套管和水泥环中传播,通过对比发现决定特征波幅度及旅行时间的主要是水泥环厚度,而非窜槽流体环的厚度。     

相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象，分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形，并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响。实验结果表明，随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加，相控线阵的辐射声束指向角不断变大，先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件，使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强。随着相邻阵元间激励延迟时间的增加，纵、横渡的主频值发生漂移，当满足滑行纵（横）波临界折射条件时，纵（横）波波包的主频值最高，幅度值最大。随着相控线阵工作阵元个数的增加，在近似满足同相位叠加时，纵、横波振幅得到明显的加强。     

相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象,分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形,并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响.实验结果表明,随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加,相控线阵的辐射声束指向角不断变大,先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件,使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强.随着相邻阵元间激励延迟时间的增加,纵、横波的主频值发生漂移,当满足滑行纵(横)波临界折射条件时,纵(横)波波包的主频值最高,幅度值最大.随着相控线阵工作阵元个数的增加,在近似满足同相位叠加时,纵、横波振幅得到明显的加强.     

偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段,套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象,这会对方位声波固井质量评价仪（AABT）的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。本文利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应,分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系,并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明,仪器偏心对AABT测量响应影响很大,难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征,可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中,可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小,通常可以忽略。本文的工作为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。     

裂隙发育对低孔低渗含气地层声传播特征的影响

在含孔、裂隙介质弹性波动统一理论的基础上,研究裂隙发育对低孔含气地层弹性波速度的影响。针对岩心测量的纵横波速度,探讨估算岩心裂隙密度的方法。结果表明:随着裂隙密度的增加,弹性波的速度降低明显;地震、测井和实验室岩心测量频率下的波速变化明显,显示出了较强的频散特性;在孔隙度为1.1%时,裂隙发育岩石在饱含气时的纵波速度与饱含水相比明显降低,裂隙密度为0.15和0.35时,500 kHz下的纵波速度分别下降了7.6%和27%;井孔模式波的衰减与速度相比对含气的敏感性更高,这为利用声波测井方法识别孔隙流体性质提供了思路。     

向套管井外地层中定向辐射声场的数值计算

针对过套管探测地层构造的工程需要,用实轴积分法研究套管井不同胶结状况下相控线阵声源在套管井外地层中激发的纵波声场.结果表明:在套管井胶结差时透射到地层中的能量减小,但在套管井任意胶结状况下,通过改变井孔中相控线阵相邻阵元间激励信号的延迟时间均可以控制井外地层中辐射声束的角宽和偏转方向,使声波沿着预先没定好的方向辐射;与单个点声源激发的声场相比,在声束主瓣角偏转方向,地层的纵波幅度得到了明显增强,这可从根本上增加来自套管井外地层声阻抗不连续界面的反射波能量,提高信噪比和探测能力;利用相控线阵声源向井外地层中定向扫描辐射声场的技术可提高对套管井外复杂地质构造的识别能力.     

数字超声电视测井系统研制成功

中国石油天然气总公司的重点科技攻关项目——数字超声电视测井系统已由华中理工大学电子与信息工程系和华北石油测井公司联合研制成功。该项目被列为我国石油科技“七·五”科研项目1989年所取得的十项重大成果之一,并于1990年元月在华北通过中国石油天然气总公司组织的专家评审鉴定。该系统由井下数据采集系统(包括井下仪器、车内数据记录、显示、实时处理、出图),室内数据回放和微机图象处理三部分组成。研究的目的是用于石油勘探测井。在裸眼井中用于识别岩层孔洞、裂缝特性、井眼几何形状测量、地层及裂缝的走向与视倾角测量、井温测量,并可根据井壁图象特性定性区分岩性等;在套管井中可用于精确测量套管内径、套管腐蚀、破裂、射孔及套管接箍等。     

套管井中补偿密度测井响应特性的Monte Catlo数值模拟

为了研究常规密度测井在套管井中的测井响应特性，应用MonteCarlo方法，从光子与物质相互作用的机理出发，利用Schlumberger公司的TLD仪器，计算得到了不同套管条件下光子通量的能量谱、光子通量与源距和地层电子密度的关系、长源距计数与短源距计数的交会图以及套管或水泥环厚度对长、短源距计数的影响等。计算结果表明，当套管和水泥环厚度小于4．4cm时，常规的TLD密度测井仪器在套管井中对地层密度的变化反应仍然灵敏。也就是说，在套管井中，密度测井仪器能够测量地层的密度；可以用双源距裸眼井密度测井的补偿原理来处理套管井密度测井的数据。但在套管井密度测井中，当套管厚度大于一定值后，仪器将难以正确识别地层的岩性。     

套管井中补偿密度测井响应特性的Monte Carlo数值模拟

为了研究常规密度测井在套管井中的测井响应特性,应用Monte Carlo方法,从光子与物质相互作用的机理出发,利用Schlumberger公司的TLD仪器,计算得到了不同套管条件下光子通量的能量谱、光子通量与源距和地层电子密度的关系、长源距计数与短源距计数的交会图以及套管或水泥环厚度对长、短源距计数的影响等。计算结果表明,当套管和水泥环厚度小于4.4cm时,常规的TLD密度测井仪器在套管井中对地层密度的变化反应仍然灵敏。也就是说,在套管井中,密度测井仪器能够测量地层的密度;可以用双源距裸眼井密度测井的补偿原理来处理套管井密度测井的数据。但在套管井密度测井中,当套管厚度大于一定值后,仪器将难以正确识别地层的岩性。     

基于声波变密度测井的固井质量综合评价方法

声波变密度测井作为评价固井质量的主要方法,可以提供第一和第二界面的水泥胶结质量状况.通过从变密度波形中提取套管波和地层波幅度(或能量)值,计算第一和第二界面的水泥胶结指数,用于评价第一和第二界面固井质量.由于地层波在传播过程中受影响因素较多,在使用地层波评价第二界面时需要进行衰减校正、干扰校正等常规处理.在此基础上,提出对地层波幅度进行声阻抗差校正,使最终获得的地层波幅度变化主要反映第二界面水泥胶结状况.同时,分析了微间隙在声幅曲线上的特征.实际资料分析取得了良好的效果.