TI地层井孔中正交偶极子声波测井的物理模拟

采用缩小尺寸的模型井和自制的声波测井模拟试验系统模拟研究正交偶极子声源在井轴与TI介质的对称轴呈不同夹角的模型井中声传播的特征,采用慢度时间相关法、频散分析方法及各向异性分析方法对测量得到的四分量偶极子波形进行分析,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:正交偶极子声源在TI介质井孔中激发的弯曲波的速度随井轴与介质对称轴夹角的变化趋势与对应的横波体波速度的变化趋势相一致,且略小于对应的横波体波速度;从试验数据中提取的快、慢弯曲波的频散曲线互相平行,与固有各向异性地层井孔中的快、慢弯曲波频散曲线互相平行的理论相一致;通过HTI井孔中的正交偶极子模拟测量试验验证了地层横波各向异性测量及快横波面测量的可靠性。     

随钻测井环境中地层横波速度测量的数值研究

由于慢地层横波速度测量困难,数值考察了多极子声源在裸眼井和随钻测井环境中激发的声场波形.随钻测井环境中,偶极子和四极子声源都能在快地层井孔中激发出携带地层横波信息的地层振型.研究表明在慢地层,偶极子声源激发的钻铤振型严重干扰地层横波波速的测量,低频四极子声源在慢地层井眼中则不会激发出钻铤振型.     

基于多尺度分析的正交偶极子声波测井反演地层各向异性

提出一种从四分量正交偶极子声波阵列波形数据中提取地层剪切波方位各向异性参数的有效方法。该方法利用了各向异性地层中快、慢主挠曲波的分裂特征 ,从四分量数据中计算出了主波列 ,构造了目标函数 ,并利用改进的模拟退火方法搜索目标函数的全局极小值 ,确定出各向异性参数和快横波方位角。对四分量数据进行了多尺度分析 ,在时间频率域内提取了挠曲波的动力学特征 ,解决了实际数据处理中遇到的波形畸变和干扰问题。与常规方法的对比表明 ,新方法不仅计算速度快 ,而且能够减少确定快横波方位角时的不确定性 ,提高了各向异性参数估计的精确度。     

基于多尺度分析的正交偶极子声波测井反演地层各向异性

提出一种从四分量正交偶极子声波阵列波形数据中提取地层剪切波方位各向异性参数的有效方法。该方法利用了各向异性地层中快、慢主挠曲波的分裂特征，从四分量数据中计算出了主波列，构造了目标函数，并利用改进的模拟退火方法搜索目标函数的全局极小值，确定出各向异性参数和快横波方位角。对四分量数据进行了多尺度分析，在时间－频率域内提取了挠曲波的动力学特征，解决了实际数据处理中遇到的波形畸变和干扰问题。与常规方法的对比表明，新方法不仅计算速度快，而且能够减少确定快横波方位角时的不确定性，提高了各向异性参数估计的精确度。     

井中偶极声源激励下的反射声场影响因素分析及仪器关键参数优选

根据远探测测井的实际背景,利用三维有限差分数值模拟方法精确考察井中偶极声源条件下声源激发频率、反射界面水平位置、地层界面倾角及偶极声源偏振方向对反射横波幅度的影响。结果表明:偶极横波远探测测井仪的最佳工作频率应选择在井孔挠曲波的截止频率以下,可解决来自地层深部的反射信号相对于沿井传播的直达波信号过于微弱的问题。按照现有的仪器范围设置(源距小于4m),可有效地探测地层倾角为40°～90°的井旁反射体。     

正交偶极阵列声波测井仪的设计

在分析正交偶极子四分量测量原理的基础上,设计了一种正交偶极阵列声波测井仪,并介绍了其测量的具体实现方法.用该测井仪对不同地区的标准井和生产井进行了测试.结果表明,该仪器测得的波形信噪比高,波形特征清楚正确,资料处理结果中的快、慢横波慢度与各自的横波波形、各向异性及快、慢横波面方位角等都有良好的对应关系.     

正交偶极阵列声波测井仪的设计

在分析正交偶极子四分量测量原理的基础上,设计了一种正交偶极阵列声波测井仪,并介绍了其测量的具体实现方法.用该测井仪对不同地区的标准井和生产井进行了测试.结果表明,该仪器测得的波形信噪比高,波形特征清楚正确,资料处理结果中的快、慢横波慢度与各自的横波波形、各向异性及快、慢横波面方位角等都有良好的对应关系.     

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发展为随钻测井。本文建立了随钻声波测井模型，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。计算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。本文的计算结果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

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。     

BISQ模型中岩石喷射流对井孔声导波的影响

用Biot-喷射流统一模型(BISQ模型)模拟孔隙地层, 研究岩石喷射流对充流体井孔中声导波传播特点的影响. 数值结果表明, 顾及喷射流机制后, 单极、 偶极和四极声源激发的井孔导波的衰减都增大, 激发幅度变小, 但它们的频散特性几乎不受喷射流的影响.     

地应力各向异性致密砂岩地层声反射测井正演模拟

为研究地应力各向异性对偶极子声反射测井中井外地质构造处形成的反射波的影响,以致密砂岩为例,采用时域有限差分方法,结合混合完全匹配层(Hybrid-PML)吸收边界,利用地应力各向异性模型建立不同方位角反射界面的声反射测井模型,正演模拟研究各向同性和地应力各向异性致密砂岩地层中的正交偶极子声反射测井,通过对比反射波分析地应力各向异性对偶极子声反射测井的影响。结果表明:对于偶极反射波,地应力各向异性导致横波速度增大以及界面处反射系数减小,因此SV-SV反射波到时和幅度减小;在中短源距范围内,地应力各向异性也会导致SH-SH反射波到时和幅度的减小,但在长源距条件下,地应力各向异性地层存在的非均质性使得各向异性模型中SH-SH反射波的幅度与各向同性模型基本一致。可见,在地层剖面的偏移成像中,需要考虑地应力各向异性对偶极反射波的影响。     

基于DSI测井横波分裂的水平井压裂缝检测研究

利用偶极横波测井检测水平井压裂缝不同于直井压裂缝检测,目前还存在较多的理论和技术问题。针对直井、斜井和水平井等不同情况,给出了三维TTI介质中SH波和SV波的相速度和各向异性系数计算公式,从理论方面研究其横波各向异性系数与裂缝倾角、裂缝方位角、井斜方位角、井斜角之间的关系,开展水平井横向压裂缝的DSI实验模拟研究,并在实际水平井QP52井中进行压裂缝检测应用。研究发现,DSI可以检测水平井的纵向缝和斜交缝,但无法检测水平井的横向正交压裂缝。横波各向异性系数随裂缝倾角的增大而减小,随裂缝方位角与井斜方位角之差的增大而减小;而井斜角的改变不会影响横波分裂速度和各向异性系数的检测与计算。研究结果可为工区水平井实施压裂缝检测的DSI项目提供重要理论指导和依据,即通过压前、压后近井地带的横波各向异性对比来检测压裂缝与识别压开层段。     

裸眼井和套管井中偶极声场的辐射和接收

运用弹性波互易原理,指出并验证井中声场辐射和接收存在的互易性,使得井的接收响应可以由井的辐射因子计算得到,并结合辐射声场的远场渐近解,使得远探测声场的计算效率显著提高;模拟结果与三维有限差分数值模拟结果吻合。由于井对声场辐射和接收的调制作用,偶极横波远探测测井数据SH型横波的贡献远大于SV型横波的贡献,这一结果为数据的处理和解释提供了理论基础;模拟数据及其成像处理结果还证明了横波远探测技术在套管井中的可行性。所提的理论和方法可以快速模拟偶极横波远探测声场。     

过钻具小直径阵列侧向测井响应及倾斜各向异性分析

针对过钻具测井,研究小直径阵列侧向测井技术。确定电极系尺寸结构,利用数值模拟方法研究小直径电极系的井眼、围岩、侵入响应特征,与常规大直径电极系的响应进行对比分析。研究小直径电极系在斜井、水平井中的响应特征,分析井眼倾角、地层电阻率各向异性的影响规律,制作交会图版。结果表明,针对小直径电极系,需重新制作井眼影响图版,围岩、侵入响应特征与常规大直径电极系基本相同。随着井眼倾角、各向异性系数增加,视电阻率增大,曲线分离以60°倾角为界,分别呈现出高侵、低侵特征。利用视电阻率比值和均值可以做出地层水平电阻率和各向异性系数的交会图版。为过钻具小直径阵列侧向测井技术的发展及其斜井、水平井解释评价提供依据。     

声波测井中横波拾取研究

研究了偏轴柱状声系激发的非对称声波场．在各向同性可渗性孔隙介质地层下,研究了时域全波列信号,指出对称和非对称声波场可通过简单的相加减办法来得到加强和削弱．理论和数值研究表明,将某些方位上接收的波形进行相加或相减等处理能较好地得到地层横波速度,为直接横波测井提供了可行方案     

中东地区强非均质性碳酸盐岩储层测井评价方法及应用

中东地区孔隙型碳酸盐岩储层具有岩石类型多样、孔隙结构复杂、非均质性强等特征,应用单一测井方法或参数难以进行有效的储层评价和分类。针对该类强非均质性孔隙型碳酸盐岩储层,本文提出了基于视阻抗参数Z、核磁测井T2对数平均优化参数T2LMY、成像测井面孔率AREA和偶极横波测井各向异性参数ANI多参数表征的测井综合评价方法,构建了常规测井储层识别、核磁测井孔隙结构评价、成像测井孔隙类型识别和偶极横波测井孔隙发育程度判断的评价体系。将其应用到伊拉克A油田白垩系Mishrif组储层分类评价中,分类评价结果能够有效地划分储层类型,结果与岩心实验分析结果吻合度高,对中东地区碳酸盐岩储层测井评价提供了有力支撑,对其它地区类似储层评价具有借鉴价值。     

地应力测井解释方法及其可靠性对比

为了对比井壁崩落法、诱导裂缝法和波速各向异性法在地应力方位解释中精度差异,系统阐述了测井地应力方位分析的理论基础、解释方法和影响因素。结果表明,基于成像测井资料的钻井诱导裂缝法和井壁崩落法解释G6井在沙河街组三段最大水平主应力S_H优势方位为70°~80°,与邻井微地震监测反演结果相一致。波速各向异性法和基于地层倾角测井资料的井壁崩落法解释S_H优势方位为80°~90°。测井地应力方位解释精度不同程度地受天然裂缝、断层和地层倾角等因素影响,综合分析认为钻井诱导裂缝法解释S_H方位结果最为准确。基于地层倾角测井的井壁崩落法解释S_H方位在研究区有约10°的误差。波速各向异性法解释S_H方位时,具有一定的局限性,需要进一步校正。