阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用

为了更深入的研究阵列声波测井资料在缝洞型碳酸盐岩储层评价中的应用,针对阵列声波中不同探测距离、不同分辨率的信息开发了三种新技术.通过对纵波进行频散分析形成了纵波频散谱的处理方法,并建立了根据频散谱的方差对碳酸盐岩储层非均质性进行评价的方法,对于井周裂缝、溶洞的识别及储层类型划分有指导意义;利用井壁斯通利波传播特性,建立了定量计算斯通利波能量衰减的方法,对于评价过井缝洞有重要作用;利用阵列声波反射波信息形成了全新的声波远探测处理方法,通过对井旁反射信息的定量表征建立了井旁缝洞发育程度的定量评价方法.阐述了这些方法的基本原理及适用条件,拓展了阵列声波测井资料在碳酸盐岩储层评价方面的应用.     

低渗砂泥岩地层的声波测井波形特征

用于低渗砂岩油气开发的压裂需要地层的纵横波时差参数;压裂形成的人工裂缝或砂泥岩中的自然裂缝是油气流入井中的主要通道.声波测井是测量地层的纵横波时差、探测连通裂缝的有效方法.本文给出了新设计的偶极子组合声波测井仪器在低渗砂泥岩地层所测量的波形.新仪器利用声波在井内传播的固有频率设计探头,利用探头阻抗随频率的变化曲线设计匹配电路,有效地提高了声发射功率,在井下采用16位A/D转换器提高了原始波形的采样精度.测量的波形比通常的声波测井波形所含的地层信息丰富.单极子长源距声波测井波形中除了通常的纵、横波和Stoneley波外,还发现了起始于纵波首波的反射波以及随深度改变其到达时间的后续波.通过与其它测井曲线综合对比发现:其反射波与井眼扩径有关,使测量的声波时差加大;后续波在显示地层特征的同时,与横波混叠在一起,使横波时差的提取变得困难.另外,在偶极子所测量的低频波形中也发现了明显的反映地层连通裂缝的反射波,该反射波可以用于指示低渗砂岩地层中的连通裂缝.     

声波测井中的相速度与群速度讨论(英文)

声波测井过程中获取的速度到底是相速度还是群速度,目前仍存在一些争议,本文从理论分析和数值模拟的角度,使用三种模型对这一问题进行了研究。首先,构造一个相速度与群速度可调的稳态声波传播模型——不同声速的两个平面波叠加模型,利用慢度时间相关(STC)方法提取声波波速,数值模拟结果表明,无论相速度较大或是群速度较大,STC方法提取出来的波速都是相速度;其次,通过频散分析和割线积分得到刚性壁圆柱流体模型中的频散曲线与分波波形,使用STC方法得到的速度与相速度的频散曲线吻合较好,而直接读取波至获得的速度与群速度的频散曲线趋势一致;最后,利用频散分析和实轴积分方法,获得偶极子在慢地层中激发的模式及全波波形,得到的结果再次验证了刚性壁圆柱流体模型中的结论。     

基于应变率的分布式光纤声波传感全波形反演研究

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing, DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变率(或应变)信号,传统基于速度—应力场弹性波方程全波形反演无法直接用于DAS数据反演.在前人DAS数据全波形反演研究中,将DAS数据转换为沿光纤的质点速度,但会放大低波数噪声,在低信噪比条件下影响反演精度.本文提出了直接基于应变率数据的DAS信号全波形反演方法.首先推导实现了直接基于应变率参数的DAS数据全波形反演理论.其次通过典型模型测试和DAS实测数据验证了直接基于应变率的全波形反演方法在DAS数据速度反演中的可行性和有效性.     

孔、裂隙并存地层中的声波测井理论及多极子声场特征

在油、气储层的勘探和开发中观察到的一个现象是储层岩石中普遍存在孔隙和裂隙.随着近年来孔、裂隙介质弹性波动理论的进展,我们可以将此理论应用于测井技术,以此来指导从声波测井中测量孔、裂隙地层的声学参数.本文计算了孔、裂隙地层里充流体井眼中的多极子声场,分析了声场随裂隙介质的两个主要参数(即裂隙密度和裂隙纵横比)的变化特征.井孔声场的数值计算表明裂隙密度可以大幅度地降低井中声波纵、横波的波速和振幅.随着裂隙密度的增加,在测井频段内也可以看到纵、横波速的频散现象(这种频散在孔隙地层中一般是观察不到的).本文还研究了多极子模式波 (即单极的Stoneley波、伪瑞利波以及偶极的弯曲波)随裂隙参数的变化特征.结果表明,这些模式波的振幅激发和速度频散都受裂隙密度的影响.裂隙密度越高影响越大.此外,裂隙还对模式波的传播造成较大的衰减.相对裂隙密度而言,裂隙纵横比是一个频率控制参数,它控制裂隙对声场影响的频率区间.本文的分析结果对裂缝、孔隙型地层的声波测井具有指导意义.     

阵列声波测井时差拾取的慢度距离相关-SDC法

对于阵列声波测井多个接收器声波波形数据,提出了时差拾取的慢度距离相关-SDC法.其核心思想是阵列声波信号在均质地层中,模式波到达时间和接收器到发射器距离成线性关系,原点到各个模式的距离是不变的,因此在拾取时差中引入Hough变换,而波形识别采用相关性算法.具体是首先选取阵列声波其中一个信号和其余信号做STC,其次把相关系数以时间轴叠加得到时差-距离曲线,最后采用二维Hough变换得到慢度距离相关-SDC图来拾取时差.给出了慢度在Hough空间的计算公式.将Hough空间按照纵波、横波、斯通利波特征分区和采用增强的变换处理办法后,测试了在一段阵列声波测井资料处理中的应用效果.对比分析了三维Hough变换和二维Hough变换、STC和SDC的在应用中的区别,证明了SDC是多个接收器STC方法的一种发展.     

斯通利波和弯曲波联合反演地层VTI各向异性的阵列声波处理方法

利用声波测井获取地层各向异性已成为储层油气评价的一项重要的课题.本文提出了一种单极和偶极振型联合反演地层各向异性的阵列声波处理方法,采用VTI（vertical transversely isotropic）介质斯通利波和弯曲波频散特征,分频段联合求取各向同性面内剪切模量,反演精度相比于传统方法得到了提高;研究了一种同时适用于单极和偶极声波测井的仪器标定方法,消除了仪器对井孔声传播的影响.通过对数值模拟数据的处理和现场测井数据的应用,验证了新方法的正确性和有效性.本文工作为利用阵列声波测井资料评价横观各向同性地层中横波速度的各向异性提供了有效的处理方法.

     

三种阵列声波测井数据频散分析方法的应用与比较

针对正交偶极声波测井检测地层各向异性和确定构造应力中频散分析的必要性,本文利用合成和实测阵列声波测井数据分析和比较了三种频散分析方法：Prony方法、同态处理方法和谱域加权相似法. 这三种频率域处理方法提取得到了合理的、一致的慢度结果. 谱域加权相似法只能用于每一频率下单一波模式的慢度估计;同态处理方法还可以同时估计单一波模式的衰减、幅度和初相位;利用SVD_TLS算法确定波模式的阶数后,Prony方法可以有效地估计每一频率下多个模式的上述参数. 另外,通过谱域加权相似法对正交偶极声波测井阵列数据进行频散分析,观察到了弯曲波频散曲线的交叉现象,从而确定出了对应地层所受最大水平主应力的方向.     

阵列声波处理技术的研究与应用

本文将根据在声学解释处理技术方面的研究成果,有侧重地介绍高分辨率阵列声波提取技术、频散校正技术、利用斯通利波同时反演地层渗透性和各向异性的阵列声波处理技术,同时还将详细的阐述这些特殊处理技术的基本原理和具体的实现办法,并通过一些实际应用的例子来证明这些特殊处理技术的有效性和先进性.     

井孔压力与地层应力集中诱导的偶极弯曲波的分裂

利用在大形变基础上叠加小扰动的非线性波动理论——声弹性理论，数值考察了井外均匀各向同性固体介质同时受井孔静压力和井外单轴水平压力作用时，Stoneley波和两种偏振的偶极弯曲波的相速度频散曲线，并研究了计算中用到的灵敏系数随频率的变化. 数值结果表明，模式波相速度频散曲线的变化主要受灵敏系数中对应的3个三阶弹性常数的项控制；由井孔周围应力集中引起的沿单轴压力方向和垂直于该方向偏振的弯曲波发生分裂，同时随频率的增大，两条频散曲线产生交叉；井孔静压力的作用使两条频散曲线交叉点的位置发生变化，交叉点相速度值随井孔压力的增加而增大，但对应的频率值不变.     

核磁共振测井孔隙度观测模式与处理方法研究

核磁共振（NMR）测井是确定地层孔隙度的有效方法,已经得到广泛应用.但是,在我国部分油田的应用中发现核磁测井孔隙度与常规孔隙度之间存在明显差异.本文对NMR测井孔隙度观测模式和处理方法进行研究,分析了NMR孔隙度误差的来源.针对富含蒙脱石、伊利石和伊/蒙混层粘土矿物的陆相沉积砂泥岩地层,根据这些粘土矿物的NMR横向弛豫时间T2值特征以及孔隙度处理结果得到的4.0 ms附近孔隙度分配量不合适,提出了新的观测模式和处理方法,并用实验验证了新方法的可行性.     

垂直井眼中三维阵列感应测井资料自适应井眼校正

三维感应测井受井眼环境影响很大,如何消除这些不利影响是有效获取各向异性地层电导率真值并提高资料处理和解释质量的一项重要工作.本文以一维柱状各向异性地层模型为基础,通过最小平方反演技术从实际测量资料中快速反演井径、偏心距、泥浆电导率、地层水平电导率和各向异性系数等模型参数,设法减小井眼环境对测量结果的影响.首先,利用仪器偏心情况下不同旋转角电导率张量的关系方程,建立旋转角提取与校正方法,获取无旋转角三维感应测井数据.在此基础上,根据事先计算好的井眼校正库并结合多维非线性有限元逼近技术,建立快速计算三维感应测井响应以及Jacobi导数矩阵的插值公式,并利用自适应正则化迭代反演技术不断修改模型参数,实现理论合成资料与输入资料的最佳拟合.最后,通过反演出的模型参数计算三维感应测井资料所有分量的校正量,实现三维感应资料的井眼校正.理论模型和实际资料的处理结果均证实,在低阻井眼泥浆情况下,一维柱状模型中的反演方法仍然可以提取出较可靠的地层水平和垂直电导率,且井眼环境校正对于受井眼环境影响相对较小的测井曲线具有非常好的校正效果.     

阵列感应(AIT)测井响应的连续反演

构建了基于分辨率匹配信号处理的AIT反演方法.该方法用数值模式匹配方法计算测井响应,并进行真分辨率合成和分辨率匹配处理,再将分辨率匹配后的数据直接用于反演计算.该方法实现了对测井曲线的自动分层和连续反演,而且分辨率匹配曲线具有相同的分辨率和较好的围岩校正,有利于提高反演的可信度.     

微震记录的空间自相关法误差特性分析

本文定量研究了当面波能量分布不遵循各向均匀的假设时,运用空间自相关法（SPAC法）出现的误差.通过分析合成微震记录,研究了方位局限的入射、站台的数量对空间自相关系数的影响,明确了一些圆形排列的SPAC系数偏差空间构造.它可分为两个部分：低频域的零偏差部分和高频域的偏差部分.在高频偏差域,存在排列特色的周期特性.其角度周期是排列圆周上相邻站点之间夹角的一半.研究中要强调的是对于每种圆形排列存在一些特殊的入射方向的现象（如,对三角形排列,那些方向角度为 15°, 45°, 75°,…）.当瑞利波沿着这些角度之一传播时,在SPAC谱中,有效的无偏差频率范围扩展到先前研究结果的两倍.这个现象为提高野外SPAC法勘探精度提供了一个新的可能.     

频率-波数域方法的发展及其在台阵数据分析中的应用

频率-波数域分析(Frequency-wavenumber analysis,简称F-K analysis)是一种常用的台阵数据处理方法,在地震学等领域具有良好的应用效果。本文通过介绍F-K分析的基本原理及各种改进的F-K分析方法,并结合实例综述了其在台阵数据分析中的几种应用,包括检测微弱信号源、分析噪声特征、提取面波频散曲线、台阵设计这4方面;通过对这些研究的回顾,本文总结了该研究领域的新进展及需要注意的问题,并对F-K成像新的应用前景进行了分析和展望。     

交叉偶极子声测井多频率反演地层三阶弹性常数和地应力研究

基于声弹性理论,本文详细论述了利用交叉偶极子多频率相速度反演地层三阶弹性常数和地应力的理论及信噪比对反演结果的影响.定性和定量分析表明在速度应力方程中,不含三阶弹性常数项与含三阶弹性常数项相比对速度的影响可以忽略,由此只利用一次测井资料同时反演地应力和三阶弹性常数是一个严重病态的问题或一个不确定性问题.针对不同的反演模型,详细考察了信噪比对各自简化模型和精确模型反演结果的影响.数值模拟结果表明,利用一次测井采用精确模型反演全部四个参数方法受信噪比影响严重.而利用不同流体压力下的测井资料进行反演时可以采用简化模型取代精确模型以便简化计算和提高反演速度,因为简化模型和精确模型有着几乎相同的精度;同时,分步反演的方法可以较好地反演出原位地应力及三阶弹性常数.     

地震台阵及其数据处理方法

介绍了地震台阵的基础知识和地震台阵的发展状况，同时阐述了地震台阵数据处理方法及国内外研究概况。     

双频介电测井方法与实现

介电测井是一种测量地层中电磁波传播速度和相位差的测井方法,能计算出地层的介电常数和电导(阻)率,在油田广泛推广用于评价地层孔隙度和含水饱和度,以区分油、水、气层.本文结合在国产数控测井地面系统配接Atlas1531/1532介电测井仪的经验,详细介绍了介电的测井原理和数据处理,给出了测井方法的具体实现和应用.该方法已经在多种地面系统和测试台架得到验证,通过现场测井取得良好的应用效果.