基于横波分裂的地层裂缝预测方法与应用

多波资料比单波资料含有更丰富的地层信息，特别是利用横波在裂缝介质中的分裂机制分离出的快，慢横波，可进行地下地层的各向异性研究，获取地层裂缝信息，预测出地层裂缝系统的发育方向和发育程度，有助于裂缝性油气藏的研究，作者研究了一套利用多波资料预测地层裂缝的方法，并得到了有效的应用。     

疏松砂岩油藏注水开发声波速度的影响因素

由于疏松砂岩声波纵、横波速度的影响因素较多,因此有必要对各影响因素进行定量研究。在模拟地层条件下直接对岩心进行饱和、驱替试验,建立不同的油、水饱和度,并在驱替过程中进行了纵、横波速度的连续测试。结果表明：水驱至含水饱和度极限时,岩心纵波速度平均增加7．4％左右,横波速度基本不变;在水驱过程中,由于岩石骨架发生变化,岩石变得疏松,致使岩心纵波速度降低3．1％左右,因此水驱至含水饱和度极限时,最终的岩心纵波速度只增加4．3％左朽;埘于注水效果好的稀油油藏,温度及压力对声波速度的影响较弱,但是对于地层能量补充不充分的区块及稠油油藏,温度及压力埘声波速度的影响不能忽略。     

浅层横波地震勘探方法研究

本文通过对横波传播规律及运动形式的理论模型及实测数据研究了横波的波场特征。通过对横波波场的研究得出了观测浅层横波的最佳观测窗口,在野外成功地观测到了高质量的浅层横波地震资料。浅层横波野外观测与实际应用表明,利用浅层横波资料可以解释埋于地下5～100m深度范围内的地质问题,同时能对地层进行精确地分层。该方法可以应用于小煤窑采空区的探测。     

基于非线性有效孔隙度的地层骨架参数横波预测

横波速度对储层岩性、物性和流体识别起着重要作用。但目前绝大多数井缺少横波测井速度资料。因此,在没有横波测井速度资料的井中精确计算横波速度曲线意义重大。目前常用的有Biot-Gassmann方法和Castagna方法等,但是它们在研究区域的应用效果不理想。建立了一套通过计算地层骨架值曲线拟合横波的方法,通过用计算的地层骨架值曲线和常规曲线与实测横波曲线做多元回归拟合求得横波预测曲线,得到了较好结果。     

用正交偶极阵列声波测井研究地层地应力场

提出了一种利用正交偶极子声波测井资料计算地层主应力的新方法。该方法利用了当地层地应力不均衡时,横波发生双折射形成快横波和慢横波的物理特征,在应力不均衡井段建立快、慢横波应力一速度方程。通过岩心实验确定了快、慢横波应力一速度方程的耦合系数,从而计算地层最大、最小水平主应力数值,并从理论上证明了快横波传播方向与最大水平主应力方向一致。应用该方法,对大港油田碳酸盐岩地层进行了地应力评价,并用成像测井对评价结果进行验证,结果证明该方法有效。     

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。     

均匀介质包围的固体圆柱中的临界折射纵横波

本文对各向同性弹性固体地层包围的固体圆柱中点源激发的声波场中临界折射波进行了理论求解和证明。数值分析了在不同参数条件下与柱外介质纵、横波支点对应的临界折射纵、横波的激发特性和衰减特性。同时又计算了纵、横波支点割线积分对应的时域波形。     

偶极横波远探测方位区分新方法

偶极横波远探测仪器具有测量频率低、频带宽、信噪比高等显著优势,能够精确刻画井旁构造产状,在西北地区碳酸盐岩地层断溶体、断控体储层以及西南地区致密碎屑岩地层断缝体储层等应用效果显著。但由于偶极声源指向呈中心对称导致180°方位不确定性,难以实现方位探测。为克服这一缺陷,提出偶极横波远探测方位区分新方法,使用非对称发射、接收声系的偶极横波远探测测井仪采集多分量偶极横波数据,开展有限差分开展数值模拟并进行现场试验,形成处理解释软件模块。结果表明,与传统的对称接收方式相比,此方法打破了所接收的横波声场的对称性,实现了方位远探测。该方法定向放大了反射体所在方位的反射横波幅度,利用该特征可实现方位区分。现场试验与数值模拟结果一致,验证了该方法的有效性。新方法可为井旁地质异常体方位探测及侧钻井、加密井部署提供有力支撑。     

工程岩体横波频率及振幅的衰减特性

横波频率和横波振幅的衰减对不同质量的工程岩体有着极好的响应,但是有关工程岩体质量与横波频率和横波振幅的衰减规律的研究成果尚少见,相关参数在工程岩体评价中亦没有得到应用。文中对不同质量岩体的横波频率特性、振幅衰减特性进行了研究,研究结果表明:岩体质量较差时横波有低频、高衰减的特点。横波频率约为200Hz甚至更低;波的振幅衰减很快,衰减系数大。当岩体较好时频率对速度的响应非常敏感,速度增加时频率随之增大,近于直线关系。当横波速度大于2000m/s时,衰减系数突降变小。在对上述关系研究的基础上,给出了利用横波频率及衰减系数进行工程岩体质量分级评价的建议值。     

地震波横波分裂现象的数值模拟特征

开展了横波分裂的机理、横波分裂的影响因素及横波分裂的可识别条件等3个方面的研究。采用交错网格高阶有限差分法,对垂直裂缝介质中地震波的传播特征进行了数值模拟。研究结果表明:由于入射横波在裂缝介质中存在两个正交极化分量导致横波分裂现象的发生。横波分裂的因素与震源、传播介质、分界面、观测系统等有关。横波分裂可识别的条件是:采用剪切力源或集中力源及VSP或井间地震观测系统,更容易识别横波分裂现象;对于非均匀各向异性介质,如果观测方位合适,会观测到横波分裂和再分裂现象,该项工作对实际中裂隙检测和地震波多波多分量勘探有一定的理论指导意义。     

横波速度测井的实验研究

报道了利用偶极声源在充油钢管中激发和接收横波信号的初步实验结果,表明有可能抑制钢管的纵波信号,使横波信号成为首液信号,可直接测定横波在钢管中的传播速度,为设计横波声速测井仪提供了基础资料。     

提取全波列声波测井信号波前的一种新方法

把平滑过渡信号作为全波列声波测井信号中的各种波的数学模型,研究了其连续子波变换的波形特点,提出了一种提取其起始点的新方法.利用此方法可以精确地提取全波列声波测井信号的滑行纵波、滑行横波及斯通利波的波前.     

充粘滞流体的裸眼井中弹性波的传播

本文分析了在圆膜声源激励下充粘滞可压缩流体的裸眼井中的声场。在小扰动条件下,导出了粘滞流体的压缩波和切变波的波动方程,并求出了解析解。结果表明声波的波幅衰减指数与声源频率的平方和粘滞系数成正比,与声波的相速成反比。     

用模拟退火方法计算偶极横波时差

直接使用横波测井已经成为油气勘探开发中重要的手段。针对高频散的挠曲波 ,将基于模拟退火的优化方法引入阵列偶极子测井资料处理中 ,以得到横波时差。该方法与常规的速度求取方法不同 ,它不仅采用接收器阵列组合 ,而且采用单个源接收器在不同深度的组合。此方法也提供了一种在整个井段定量地得到相对置信度的方法。应用此方法处理了辽河油田 5 70 0横波测井数据 ,并与横波慢度的常规估计方法进行了对比 ,结果表明 ,此方法比常规的相关分析等方法更可靠     

TI地层声学各向异性随钻评价方法的数值研究

采用三维有限差分方法模拟偶极子声源在含钻铤的各向异性地层井孔中激发的声场,研究地层各向异性对偶极模式波频散特征的影响,并提出从随钻四分量偶极子声波数据中提取地层快、慢横波慢度及其各向异性的方法。结果表明,偶极子声源在各种地层井孔中均可激发对横波慢度的方位各向异性敏感的偶极模式波:对于快速地层,F2模式的低频部分对地层横波慢度及其方位各向异性最为敏感;对于中速和慢速地层,弯曲波较高频率部分对地层横波慢度较为敏感。采用各向同性地层建模的方法可以较为准确地提取地层的快、慢横波慢度,提取结果的误差小于4%。     

一种在三轴压力室内测试土样剪切波速的新装置

为了研究土的剪切波速与其三轴剪切试验力学指标之间的关系，依据扭剪振动原理，开发出一种测试三轴压力室内土样剪切波速的传感器，该传感器工作频率达5kHz，比现有同类装置低至1／10左右；体积小、发射能量大，能够测试软粘土和饱和松散砂土试样的剪切波速；测试波形无偏振，它容易与目前各种形式的静、动三轴剪切仪配套，形成剪切波速与剪切三轴联合试验装置，剪切波速测试装置对土样无扰动，测试过程快捷，测试信号稳定，测试波形中无纵波干扰，很容易识别出剪切波的初至时间。     

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。     

声学各向异性介质中的S波

声学VTI介质是人为定义横波在对称轴方向的速度V_S0的一种模型。传统理论认为当V_S0=0时可以消除横波能量。论证声学VTI介质的存在,并讨论其特殊的性质,可以看到在声学VTI介质中SV波的相速度和群速度并不是恒为零。用高阶交错网格有限差分方法对不同的声学VTI介质模型进行全波场模拟,同时计算V_s0取不同值时的群速度和相速度x、z分量。通过对比分析得出波现象：SV波在垂直方向传播时其极化方向是平行于P波传播方向的;由于邻近方向能量的聚集,在对称轴附近SV波的振幅会有较大的值;P波和SV波的群速度的值在某些方向上可以很接近甚至相等。     

声学各向异性介质中的S波

声学VTI介质是人为定义横波在对称轴方向的速度V_S0的一种模型。传统理论认为当V_S0=0时可以消除横波能量。论证声学VTI介质的存在,并讨论其特殊的性质,可以看到在声学VTI介质中SV波的相速度和群速度并不是恒为零。用高阶交错网格有限差分方法对不同的声学VTI介质模型进行全波场模拟,同时计算V_s0取不同值时的群速度和相速度x、z分量。通过对比分析得出波现象：SV波在垂直方向传播时其极化方向是平行于P波传播方向的;由于邻近方向能量的聚集,在对称轴附近SV波的振幅会有较大的值;P波和SV波的群速度的值在某些方向上可以很接近甚至相等。     

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。