相控线阵声波辐射器在声波测井中应用的可行性分析

通过有限元数值模拟例子，分析了相控线阵的辐射性对声波测井中各种波动模式波的幅度和到达时间等波形特征的影响，以及相控线阵作为声波测井辐射器的可行性.结果表明，只要在相控线阵的各阵元之间施加合适延迟时间的激励信号，就可以调整辐射器的辐射声束的方向，以有利于激发滑行纵波和滑行横波；只要采用相对较低的频率或使用加权相控线阵，就可以增大相控线阵的辐射主瓣角宽，以利于在任意地层有效激励滑行纵波.相控线阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量.本文工作为相控线阵声波辐射器在石油勘探中的应用提供了理论依据.     

速度差异:预测碳酸盐岩孔隙类型的途径

将声波、中子 -孔隙度、密度等三种测井手段相结合 ,可得到速度差异(Velocity -deviationlog)。该法可获得井下碳酸盐岩主要孔隙类型信息 ,并可用于预测井下成岩作用的分布特征。实验室测定 30 0多个分散的碳酸盐岩样品 ,揭示声波速度不仅是总孔隙度的函数 ,而且还是主要孔隙类型的函数。一般来说 ,孔隙度与速度呈负相关关系 ,但对于一定的孔隙类型 ,可偏离这种关系。在相同的总孔隙度条件下 ,颗粒内孔隙类型 ,如铸模孔或体腔孔 ,比粒间孔或微孔隙具有更高的声波速度。实验室测量的结果可用于标准测井资料的解释。首先利用时间平均方程 ,将孔隙度测井转换成合成速度测井 ,然后用实测声波测井与理论速度测井之间的差异作图 ,就可得到速度差异测井值。因为速度差异是在一定孔隙度条件下声波速度变化的结果 ,所以速度差异测井反映了不同孔隙类型的岩石物理特征。正速度差异标志了实测速度比理论速度较高 ,主要形成格架孔隙发育带。没有速度差异 (0差异 )表明了岩石缺乏刚性格架 ,如具有高粒间孔和微孔隙的碳酸盐岩。负速度差异表明声波速度降低 ,这可能是由井壁不规则、裂缝和含天然气引起的。通过连续追踪井下速度差异 ,可识别具有不同孔隙类型的成岩带     

双横波时差法解释天然气层

本文提出用测量横波时差与合成横波时差解释天然气层的方法（简称双横波时差法）,在我国已知天然气藏使用表明,对识别低孔隙碳酸盐岩天然气层具有较高的分辨率。文中讨论了双横波时羞法解释天然气层的基本原理、横波的测量与合成以及评价方法,并给出了解释天然气层的实例。     

红河油田地层可钻性研究与钻头优选

红河油田水平井钻头适应性差、起下钻频繁,导致机械钻速低和钻井周期长,严重制约了钻井提速提效。通过对红河油田地层岩心进行室内可钻性实验,建立了该地区岩石可钻性与声波测井相关性数学模型,从而确定了岩石可钻性级值剖面。实验及计算结果表明,红河油田地层可钻性级别为3～6级,上部属于软地层,下部属于中硬地层。基于地层可钻性优选了PDC钻头,经现场试验与应用,平均单只钻头进尺、机械钻速大幅提高,大大缩短了钻井周期,达到了水平井钻井提速提效的目的。     

声波测井中首波与次首波的理论研究

本文讨论了裸眼井中由点状声源激发的首波与次首波问题,认为:首波与次首波分别是以地层纵波速度V_c和地层横波速度V_s传播的几何衰减波。同时给出了泄漏波的解析式,而泄漏纵波和泄漏横波的截止频率分别为远场处的首波与次首波的传播特征频率。     

井孔声场二维谱的数值计算与理论分析

简要介绍了井孔声场二维谱计算方法,实现了井孔声场二维谱的数值计算。通过对硬地层和软地层两类地层的模拟计算,得到硬地层和软地层的二维谱的分布图以及井孔中接收到的声压波形。根据对两类地层二维谱的分析,表明纵波（首波）、横波和泥浆纵波的声幅较小,频散不明显。斯通利波的频率范围较低,频散较弱。伪瑞利波频散较强、幅度较高,软地层不存在伪瑞利波。泄漏模对应的模式波,是一种几何衰减波,在声场传播中具有衰减快,频散性较强的特征。利用二维谱分析井孔声场,能够将复杂的声波传播特征用图像表现出来,具有直观、形象的效果。     

随钻四极子横波测井钻铤尺寸优化设计的理论研究

随钻声波测井主要是采用四极子技术来测量软地层的横波速度,但在超软地层的横波测量方面仍然面临挑战.随钻四极子声源会分别激发出沿着钻铤和地层传播的螺旋模式导波,其中四极子钻铤波存在截止频率,即只有在该频率以上才能激发出钻铤波.当钻铤波截止频率降低到与地层波测量频段接近时,会干扰地层波信号的测量,尤其是在疏松的软地层这一干扰现象相当严重.数值模拟和现场实测数据分析结果表明:四极子钻铤波的截止频率主要取决于仪器接收器阵列位置的钻铤壁厚,而对声源与接收器之间的刻槽隔声体以及钻铤外地层介质不敏感.在此基础上,本文利用一种等效的随钻声波测井简化模型来分析与设计钻铤波截止频率与钻铤尺寸关系的理论图版.该理论图版可用于指导随钻四极子横波测井仪器钻铤尺寸的优化设计和数据处理,进而获得高质量的地层波信号以及准确的横波速度.     

单极源钻铤波传播机制的实验研究

为了研究随钻声波测井中单极源钻铤波的传播特性,本文在水池中进行了缩小尺寸的随钻声波测井实验.首先建立了实验室内高分辨的数据采集系统(24位分辨率/1.25 MS/s采样率)和高精度三维运动控制系统(最小移动步长0.5mm),并通过测量声源和接收换能器之间直达流体声波信号,验证了声源/接收探头和实验测量系统的有效性.之后对4种实验模型下单极源激发钻铤波的传播规律进行了实验分析,分别在钻铤内部和钻铤外流体中记录了钻铤波信号,重点分析了不同情况下钻铤内部直达钻铤波和钻铤外部泄漏钻铤波的幅值差异性及产生原因,讨论了泄漏钻铤波沿着井轴方向和直径方向的衰减规律.实验结果表明:钻铤波在声源和钻铤分离情况下依旧可以激发很强的钻铤波,但当钻铤被截断后两部分钻铤波同时消失,在截断位置转化成流体声波波群继续向前传播.此外,通过定量分析两部分钻铤波的幅值特性发现,泄漏钻铤波的幅值约为直达钻铤波幅值的1/4,两者处于同一量级,因此,泄漏钻铤波对测量纵横波的干扰是不可忽略的,进而本文提出一种随钻声波测井接收器的布置方法,以有效削弱测井全波中直达钻铤波和泄漏钻铤波信号的幅度.本文实验结果对认识单极源钻铤波的激发和传播机制具有重要意义.