首页地球科学地质学测井方法 04-2 第04章 声波-4.5新技术.pptx

04-2 第04章 声波-4.5新技术.pptx

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本课件介绍两类声波测井新方法:一是为在软地层中获取横波信息而发展的偶极横波测井 DSI,说明其偶极声源、挠曲波传播特点、仪器组成、工作模式与在岩石机械特性、地层评价等方面的应用,并给出同类仪器 MAC、XMAC;二是为改善水泥评价效果而发展的扇区水泥胶结测井 SBT,说明其六扇区衰减率测量与水泥成像图。

新方法简介页,列出为获取横波信息的 DSI 与改善水泥评价的 SBT 两个方向
DSI 提出页,说明单极声源在软地层得不到横波,软地层定义为 Vs<Vf
单极局限页,说明慢速固结较差地层中横波速度小于流体波速度导致探测不到横波
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第1页:声波测井新方法简介

  • 为获取更多地层信息,特别是更好获取横波信息而发展的偶极横波测井 DSI(Schlumberger)
  • 为改善水泥评价效果而发展的扇区水泥胶结测井 SBT(Atlas)

第2页:DSI 方法的提出

  • 普通的声波测井使用单极声波发射器,即发射和接收探头关于井轴对称,同一圆周上振动以轴对称,同时向外或向内(膨胀、收缩)
  • 为了研究岩石机械力学性质(各种弹性参数),需要得到横波信息,但单极声波测井在某些地层(软地层)得不到横波

软地层:一般称地层横波速度小于井内流体速度的地层为软地层(Vs<Vf)。

第3页:单极声波测井的局限

常规(单极)声波测井仪局限:在慢速的固结较差的地层中,横波速度经常小于流体波速度,这样用单极声波测井仪就探测不到横波。

第4页:偶极声波测井仪

偶极声波测井仪使用了具有方向性的发射器(偶极声源)和接收器。偶极发射器很像一个活塞,它使井眼一侧的压力增加,而使另一侧的压力减小,引起井壁出现小的扰动,在地层中直接激发出纵波和横波。这些挠曲波的传播方向与井眼同轴,低频时,挠曲波以横波速度传播。

第5页:挠曲波与横波时差提取

  • 在慢速地层中,剪切/挠曲波的持续时间较短,其频率集中在低频范围
  • 在这种典型的慢速地层实测中,可以从清晰的挠曲波形中提取横波时差

第6页:DSI 仪器描述

发射器部分由三个发射器单元组成:一个是全方位的单极陶瓷换能器,另外两个是定向的互相垂直的宽频带电子动态偶极换能器。接收部分含有 8 个接收器阵列,它们的间距为 6 英寸,跨度为 3.5 英尺。每个接收器阵列含有两个检波器对,一个与上偶极发射器的方向一致,另一个与下偶极发射器的方向一致。

第7页:DSI 工作模式

  • 上偶极和下偶极模式
  • 交叉偶极模式
  • 斯通利波模式
  • P 和 S 模式
  • 首波检测模式

DSI 测井仪有数种数据采集工作模式,它们可任意组合。

第8页:DSI 资料应用

机械特性分析
井眼稳定性分析、射孔稳定性分析或出砂分析以及压裂高度预测等
地层评价
气层探测、自然裂缝探测和评价,以及定量指示渗透率等
地球物理解释
合成地震道以及对 AVO 分析技术所输入的幅度数据进行刻度等
地层各向异性
把各向异性与岩石物理、地质以及油藏工程等方面的数据结合在一起,可反映出某些特征的连通情况以及流体的流动路径等

第9页:岩石机械特性分析实例

本页为应用举例:使用 DSI 测取的纵波和横波时差以及体积密度,用 IMPACT 程序处理出岩石机械特性、井眼稳定性和出砂强度分析的综合成果图。

第10页:MAC 与 XMAC 系列仪器

与 Schlumberger 公司的 DSI 相类似,Atlas 公司也生产了专门用于解决慢地层横波资料获取问题的多极子阵列声波测井仪器 MAC(Multipole Array Acoustilog),由 2 个交错的声波阵列(单极阵列和偶极阵列)系统组成,主要通过低频时的挠曲波速度估计横波速度。

MAC 的改进型有正交多极子阵列声波测井仪 XMAC 和 XMAC II(XMAC Elite),比 MAC 有更好的信噪比,可获得高质量的横波慢度,使偶极声波测井的应用扩展到所有慢地层范围。

第11页:偶极横波测井实例图

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「MAC 与 XMAC 系列仪器」与「扇区水泥胶结测井 SBT 的提出」之间,疑为慢速地层中挠曲波与横波时差提取的实测波形,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第12页:偶极声波波形显示实例

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「MAC 与 XMAC 系列仪器」与「扇区水泥胶结测井 SBT 的提出」之间,疑为上、下偶极与交叉偶极模式采集的波形对比,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第13页:扇区水泥胶结测井 SBT 的提出

前述的 CBL 和 VDL 都有明显的缺点:纵向分辨率低(约 1 米或 1.5 米);没有周向分辨能力,测井响应是井周 360° 平均结果;受仪器偏心、泥浆气侵等的影响较大。因此,最早由 Atlas 公司提出了扇区水泥胶结测井 SBT(Segmented Bond Tool)方法。

第14页:SBT 测量原理

  • 利用六个推靠臂把六个极板推靠到套管内壁上,将管外环形空间六等分,分别考察水泥胶结质量,实现高分辨率 360° 全方位测量
  • 每个极板上有一个单发单收声系,均匀分布在圆周上,六个单发单收声系组合为六个螺旋式双发双收声系

第15页:SBT 记录内容

  • 平均衰减率 ATAV 与最小衰减率 ATMN
  • 平均声幅 AMAV
  • 相对方位 RB
  • 水泥成像图(Cement Map)
  • 变密度图 VDL

SBT 采用声波换能器控制技术增强发射器的输出,提高了变密度测井或全波显示的质量,使波列分析有了改进,特别是对低速地层。

第16页:衰减率计算原理

衰减率计算原理(以第一扇区 T1R2R3T4 为例):α 为衰减系数,d 为间距(约 6 in),Aij 为 Ti 发射 Rj 接收的声幅。任意扇区的衰减率依此推算;6 个衰减率的算术平均值为 ATAV,最小值为 ATMN。

衰减率越高表示水泥胶结越好。

第17页:SBT 自由套管显示

本页为 SBT 在自由套管(Free Pipe,无水泥)条件下的成像显示,六个扇区均呈现未胶结特征。

第18页:SBT 胶结优良显示

本页为 SBT 在水泥胶结优良(Excellent Cement)条件下的成像显示,各扇区均呈现良好胶结特征。

第19页:SBT 胶结良好显示

本页为 SBT 在水泥胶结很好(Very Good Cement)条件下的成像显示,用于与优良和未胶结情形对比。

第20页:其它声波成像新方法

其他声波测井新方法还有很多,不再一一介绍。主要仪器包括:

  • 井周成像测井仪 CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)[Atlas]
  • 井周声扫描仪 CAST(Circumferential Acoustic Scanning Tool)[Halliburton]
  • 数字超声扫描仪 DUST(Digital Ultrasonic Scanning Tool)[ARCO]
  • 超声波成像仪 USI(UltraSonic Imager)[Schlumberger]
  • 超声波井眼成像仪 UBI(Ultrasonic Borehole Imager)[Schlumberger]

第21页:结束页

本页为本课件结束页(Thank you!),收束声波测井新方法简介的内容。

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