Geolog软件技术手册Full Sonic Wave Processing -SWB 帕拉代姆公司北京代表处 2006年12月
1、综述................................................................................................................................................................................ - 1 - 1.1 预备知识..................................................................................................................................................................... - 1 - 1.2数据 ............................................................................................................................................................................... - 1 - 2、阵列声波全波形........................................................................................................................................................... - 2 - 2.1数据准备 ...................................................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1查看/创建一个声波列阵工具模版.......................................................................................................... - 3 - 2.1.2 练习指导2-创建其他波形属性.............................................................................................................. - 5 - 2.1.3波形分解.......................................................................................................................................................... - 6 - 2.1.4深度转换.......................................................................................................................................................... - 7 - 2.2 处理 .............................................................................................................................................................................. - 8 - 2.2.1数据分析......................................................................................................................................................... - 8 - 2.2.2去噪................................................................................................................................................................ - 11 - 2.2.3 设计滤波器................................................................................................................................................. - 17 - 2.2.4 振幅恢复 ..................................................................................................................................................... - 19 - 2.3阵列声波处理.......................................................................................................................................................... - 20 - 2.3.1处理模块简介 ............................................................................................................................................. - 20 - 2.3.2偶极波形处理 ............................................................................................................................................. - 21 - 2.3.3 单极波形处理 ............................................................................................................................................ - 23 - 2.3.4 拾取标志波至 ............................................................................................................................................ - 26 - 2.4后期处理 (32) 2.4.1综述 (32) 2.4.2频散校正 (33) 2.4.3 传播时间叠加 (36) 2.4.4 相关性显示 (38) 2.4.5 阵列声波重处理 (39) 3、机械性质 (44) 3.1综述 (44) 3.2 计算动力学弹性性质 (44) 附录I-快速运行 (46) 附录II-频散校正讨论 (47)
现代物业?新建设 2012年第11卷第9期 浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用 张建宏 （新疆新地勘岩土工程勘察设计有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002）摘 要：伴随着不断发展的数字测井技术，在测井当中，声速测井已经成为重要的方式之一。对岩体工程勘察中声波测井技术的应用进行了分析。 关键词：岩土工程；勘察；声波测井 中图分类号：[P258] 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）09-0047-02 声波测井主要分为声幅测井与声波测井两大类。一般来说，我们说的声波测井指的是对地层当中声波传播速度进行测量。 1 声波测井 在不同的介质当中，声波传播会有明显的差别，岩石当中的裂缝、风化以及溶洞对声波速度都有影响，因此对岩层物性特征的了解可以通过声波测试来进行。而声速测井测的是地层中声波传播的时间。 声波测井一般是对纵波速度进行测量，声波耦合通过仪器发射晶体声波，然后通过仪器接收晶体声波。由于接收晶体与发射晶体之间存在一定距离，所以传播速度与所测得的声波传播时差成反比。根据实际需要，也可以将传播时差换算成声波速度，然后再与其余的物理参数进行结合，也能够将横波速度计算出来，从而对弹性参数以及岩性的划分进行计算，这样更有利于岩土工程勘察工作的进一步开展。 2 岩石中声波的传播 我们所研究的是不同地质年代在地壳中的矿物成分以及结构各异的岩石，并且在岩石当中还存在裂隙与孔隙，但是它们的分布、大小、形状并非固定，而这些因素对岩石的物理性质都有不同程度的影响。岩石的声速指的是在岩石当中声波的传播速度，理论支持与实践证明：随着岩石密度的不断增大，声波速度也会随着提升。 2.1 岩性 如果岩石的岩性不同，那么声波传播速度也会有明显的区别。岩性不同，岩石密度就存在差异，一般来说，岩石密度从大到小依次为：石灰岩→砂岩→泥岩，而声波速度也会随着密度的减少而降低。 2.2 岩石结构 如果岩石的胶结性较差、较为疏松，声波速度也会降低；反之，声波速度则会升高。对于声波速度来说，岩石当中存在的溶洞与裂隙等也会产生一定程度的影响。 2.3 岩石孔隙间的储集物 岩石声波速度也会受到岩石孔隙当中不同储集物的影响。 2.4 地质时代以及地层埋藏深度 声波在地层当中的传播会受到地层时代以及地层埋藏实际深度的影响。当地质时代与岩性相同，那么埋藏的深度越大，声波传播的速度也就越大；反之，埋藏的深度越小，那么声波速度也会随着减小。在岩性相同的情况下，相比新地层，老地层的声波传播速度更快，这主要是由于在漫长的地质年代中，老地层受到了覆盖岩层长期性压实产生的结果。此外，由于长期地壳运动，岩石骨架颗粒的排列也会越来越紧，其弹性与密度都会不同程度地增加。 3 声波测井的应用范围 3.1 钻孔岩性的划分 由于不同的岩层所具有的声波传播速度是不同的。所以，地层岩性可以通过声速测井来进行判断。在钻孔岩性的划分当中，也可以结合自然伽玛、电阻率等有关的参数。 3.2 岩层风化、氧化带的确定 由于受到了氧化与风化，岩石的胶结程度会受到不同程度的影响，甚至会出现破碎，从而导致强度减弱、密度减小、波速减小，将完整的岩石声波速度与所测得的声波速度进行比较就会发现。岩石的疏松与破碎的程度能够通过波速的减少量来判断，因此对岩层的氧化带、风化都能够加以确定。 Engineering Construction 工程施工 – 47 –
正交偶极子阵列声波测井（XMAC-II） (一)、正交偶极子阵列声波测井（XMAC-II）原理 ECLIPS—5700测井系统中的交互式多极子阵列声波仪（XMAC-II）是将一个单极阵列和一个偶极阵列交叉组合在一起，两个阵列配置是完全独立的，各自具有不同的传感器。单极阵列包括两个单极声源和8个接收器。声源发射器发射的声波是全方位的，既是柱状对称的，中心频率为8kHz。偶极阵列是由两个交叉摆放（相差900）的偶极声源及8个交叉式偶极接收器组成。接收器间距为0.5英尺。 每个深度点记录12个单极源波形，其中8个为阵列全波波形（TFWV10），4个为记录普通声波时差的全波波形（TNWV10）。每个深度点记录32个偶极源波形，即每个接收器记录XX、XY、YX、YY 4个偶极源波形，X、Y表示不同方位的发射器或接收器的方向，例如XY表示X方向发射器发射，Y方向接收器接收；YY则表示Y方向发射器发射Y方向接收器接收。8个接收器共记录32个偶极源波形（TXXWV10、TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10）。 （二）、正交偶极子阵列声波资料的处理 偶极子阵列声波测井资料是用eXpress的W A VE模块处理，主要包括地层纵波、横波和斯通利波的提取及其时差计算、岩石物理参数计算、岩石机械特性分析等。 1、地层纵波、横波和斯通利波的提取及慢度分析 采用慢度—时间相关STC（Slowness-Time Coherence）技术从MAC全波列中提取地层的纵波、横波及斯通利波，并计算其慢度。STC采用一种类似地震中使用的相似算法，检测阵列接收器中相关的波至，并估算它们的慢度。 在利用STC技术处理之前要对波形进行滤波，以便消除所有直流偏移和信号频带以外的噪声。另外，为了得到真实的地层横波，在处理中要包括一个计算前的校正步骤，以便校正挠曲波频散引起的偏差。校正量取决于声源的声波响应特征、STC滤波器特征、井眼大小和横波慢度。对硬地层来说这种校正量很小，但对大井眼软地层来说这种校正量可能达到10%。 2、岩石力学参数的计算 根据提取的纵横波时差、常规密度曲线及其它资料计算的孔隙度并利用岩石特性分析模块计算纵横波速度比、泊松比、体积模量、切变模量和杨氏模量等岩石物理参数。 3、岩石机械特性分析 利用上面计算的岩石力学参数、常规分析计算的泥质体积、泥浆性能等参数计算各项应力、破裂压力梯度、闭合压力梯度等参数。 (三)、地层岩石力学参数的基本概念及计算方法 1、泊松比（σ） 又称横向压缩系数，就是横向相对压缩与纵向相对伸长之比。 计算公式:
浅谈声波测井技术发展现状与趋势 摘要：以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。 关键词：声波测井；换能器；单极子声波测井；多极子声波测井； 从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等)；计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等)；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要
的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测井方法之一。 一、测井技术发展现状及趋势 声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控制声束指向性的 基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。
浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用摘要：本文首先论述了声速测井的测试原理，进而论述了影响岩石声波速度的主要因素，第三以工程实例，利用声波测井技术得到了评价岩土动力学特征的参数，既校正地解释岩性和岩层，还反映了岩土层的相对强度，为建筑设计提供一定的参考依据；最后，文章还阐述了当前声波测井技术在岩土工程勘察中存在的不足之处，以供参考。 关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用 abstract: this paper first discusses the velocity measurement principles of well logging, and then discusses the influence of the main factors rock acoustic velocity, and the third by engineering example, the acoustic logging technology got the evaluation of the parameters of the dynamic characteristics of rock, both correction to explain the lithology and rocks, but also reflect the relative strength of geotechnical layer, for building design provides some reference basis; finally, the paper also expounds the current acoustic logging technology in geotechnical engineering investigation in existence deficiency, for reference. keywords: acoustic logging technology; geotechnical engineering; application 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：
阵列声波测井信号调理与首波提取技术研究 张嘉伟,师奕兵,王志刚,刘西恩 (11电子科技大学自动化工程学院,四川成都610054;21中海油田服务股份有限公司技术中心,北京101149) 摘 要:本文分析阵列声波测井中声波全波列信号的特点,采用前置通道信号调理技术对声波信号进行预处理以便于首波提取,并阐述一种首波到时的提取技术及实现算法。前置通道信号调理电路的设计采用了自动增益控制技术,可实现增益的自动调节。首波提取采用了短窗-长窗能量比算法,能够精确地检测到首波。关键词:阵列声波;信号调理;首波;横波;全波列 中图分类号:P63411 文献标识码:A 文章编号:167224984(2006)0420004202 R esearch of signal process and detecting head w ave of acoustic array ZH ANGJia 2wei ,SHI Y i 2bing ,W ANG Zhi 2gang ,LI U X i 2en (11School of Automation Engineering ,Ueiversity of E lectronics Science and T echnology ,Chengdu 610054,China ; 21T echnical Center 2China Oilfield Services C o 1Ltd ,Beijing 101149,China ) Abstract :This paper analyzed the characteristic of the acoustic full waveform of acoustic array 1Head wave could be easily picked up through signal processing 1A method of detecting and correcting head wave of acoustic array was als o introduced 1The gain of receiver input channel could be controlled automatically 1The head wave of acoustic array could be accurately detected by the method of energy ratio of short 2window and long 2window 1 K ey w ords :Acoustic array ;S ignal process ;Head wave ;Shear wave ;Acoustic full waveform 收稿日期:2006202217;收到修改稿日期:2006204225基金项目:中海油企业发展基金资助(H04010701W070552) 1 引 言 多极子阵列声波测井系统是一套声波全系列的测井仪器,它可以完成包括常规声波仪器要求的各种测量服务。该系统主要用于直接提取软硬地层中纵横波参数及斯通利波参数,以适应各种地层的测井解释要求。本文主要对该系统中声波全波列首波到时进行分析,重点介绍了前置通道信号调理电路设计与首波到时提取算法。 2 阵列声波测井前置通道信号调理技术 211 声波信号产生与接收模型 阵列声波测井主要采用图1方式产生声波全波列信号。接收换能器两组各八个:八个相邻半英尺的单极子接收换能器(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8)和八个相邻半英尺的偶极子接收换能器(R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28),每个接收换能器有两根信号引出导线。为简单记,图1中只画出了一组,可以把它看成两组。发射换能器有4个,从上到下T 01(单极),T 23(偶极),T 24(斯通利波),T 02(单极)。通过Fire 信号对发射换能器进行触发迫使 其产生声波信号,经过地层传输到接收换能器,再由接收换能器将接收到的声波信号转换成电信号以待前置通道信号调理电路处理。图1中接收阵列信号就是所要接收的声波全波列信号,它主要由三部分组成:纵波(Vp )、横波(Vs )和斯通利波(Vst )。由于纵波速度较快所以首先到达,斯通利波速度最慢因而最后达到。在短源距测井中三个波有部分可能混叠在一起, 而长源距测井中三个波在时间轴上会明显区分。 212 前置通道信号调理电路设计 阵列声波全波列测井中前置通道信号调理电路 第32卷第4期 2006年7月中国测试技术 CHI NA ME AS URE ME NT TECH NO LOGY V ol 132 N o 14July ,2006
声波变密度测井技术及其应用 目前油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的，其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响，来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井，它包括发射探头和接收探头，仪器的源距有两种，3ft和5ft，3ft的用于声幅测量，5ft的用于变密度测量。电子线路可以挂接连续测斜仪、高分辨率声波、双侧向和双感应等探头，实现多探头组合测井。 一、声波变密度下井仪 测井仪的声系由两个压电晶体组成，一个发射，一个接收。声源的工作频率为20KHz，重复频率15-20Hz。测井时，声源发出的声脉冲在井内各个方向传播，当传播到两种介质的交界面时，会发生声波的反射和折射。 井下仪电路主要由4个单元电路组成，即逻辑单元、接收单元、低压电源及信号衰减单元、发射控制及换档脉冲检测单元。逻辑信号首先进入半峰值再生电路，检测出的逻辑信号进入逻辑形成电路，产生发射、接收直流逻辑方波，并形成同步脉冲。同步脉冲与发射逻辑共同进入逻辑控制电路，产生各种控制信号，触发脉冲送发射电路，经换能器转换成声波信号，经地层传播，被接收换能器转换成电信号而送入预放级，经隔离选择，控制晶体发射、接收，然后接收信号经增益控制、发射干扰抑制等处理，最后与发射标志脉冲经电缆传输到地面。 二、声波变密度测井能够解决的问题 1、全波列分析 全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息，我们主要对前12-14个波的幅度及到达时间进行分析。一般情况下，前3个波与套管波有关，反映套管与水泥环的胶结状况；第4-6条相线与水泥环中传播的声波信号有关，它反映水泥环与地层的胶结状况。 2、声波变密度测井检查固井质量 （1）套管外无水泥。这种情况下，套管波反射能力很强，地层波较弱或没有，变密度的相线差别不大，基本均匀分布，套管接箍明显，固井声幅为高幅值。 （2）水泥与套管和地层胶结良好。这种情况下，由于套管和固结水泥的差别较小，声波大量进入地层，因而套管波很弱，地层波很强，固井声幅为低幅值。 （3）水泥仅与套管胶结良好，与地层胶结差。这种情况声波不在套管界面反射而是进入水泥环，水泥环对声波能量衰减很大，传给地层的声波能量很小，所以套管波和地层波都很弱，但固井声幅显示低幅值。 （4）水泥与套管胶结一般。这种情况下套管把大部分声波能量反射回来，只有小部分声波能量进入地层，套管波和地层波都有一定的幅度。 3、声波变密度测井的优点 （1）能够对即套管与水泥和水泥与地层两个界面进行胶结状况的评价。 （2）施工效率提高。采用组合测井方式，缩短了作业时间，降低了劳动强度，缩短了完井周期。
试分析声波测井技术在岩土工程勘察中的应用 发表时间：2018-09-17T10:49:45.890Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：竺新强 [导读] 摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。 江苏省地质工程有限公司江苏南京 210000 摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。 关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用 引言 现如今工程项目施工条件的复杂化，传统的勘察技术已经难以解决当前岩土工程勘察工作中的技术难题，唯有不断更新岩土工程勘察技术，充分结合施工现场实际情况，组建强大的技术队伍，才能够保证岩土工程勘察工作的顺利开展，使工程项目取得良好的经济效益与社会效益。声波测井就是当前在岩土勘察工作中应用的较为新型的勘察技术。 1 现代声波测井技术概述 声波速度测井是通过测量井下岩层的声波传播速度(实际中记录的是声波时差值)，研究井外地层的岩性、物性，估算地层孔隙度的一种测井方法。在应用的过程中充分利用声波进行孔内信息的获得，然后能够有效的进行井孔的判断，例如岩石的密度、风化程度及地层的划分等方面。随着科学技术的不断发展，声波测井的技术也得到进一步发展，其主要体现在以下几个方面:一是源探测模式朝组合化模式发展，声波测井的发展会从传统单一的方式逐渐的朝向多级声波测井，其主要是对传统的方式进行改进和优化；二是探测器数目朝阵列化朝发展，这样的发展能够有效的保证整体的分辨效率；三是逐渐的朝向可控化方向发展，从而能够对各个声波进行发射，同时有效的对其进行控制；四是不断地朝向数字化方向，使得信息采集效率能够进一步提高。就目前的情况来看，我国的声波特点技术可分为3种，即单极子声波测井技术、多极子声波测井技术及相控声波测井技术。 2 目前几种主要的声波测井技术 2.1 单极子声波测井技术 单极子声波测井技术最主要的部分是单极子声源及接收技术。单极子声源属于圆管状的压电振子，当具有很大的辐射声波时，压电振子尺度也就充当了脉动球源的作用。通过单极子声源能够逐渐地朝向各个方向进行能量的发射，从而能够对各个信息进行综合。 2.2 多极子声波测井技术 最早进行多级子声波测定技术的研究是因为单级子声波不能够有效地进行滑行横波波速的测定，因此在应用基础上进行优化。多极子声源中主要包括两类声源，即偶极子声源和四极子声。目前主要是应用在充液井孔中，能够进一步激发更多的子波，当曲波是偶极子波的时候，螺旋波就会分为四极子波，其速度比地层横波波速小一些。从研究中可以知道通过使用多极子声波进行测井测试能够得到更多的测得地层横波，同时准确率非常高。目前我国也研发出了多极子阵列声波测井仪，其能够进行测井控制，从而能够确保综合信息的获取。 2.3 相控声波测井技术 随着科学技术的不断发展，我国加大了对声波测井的研究，方位声波测井属于最新的测井技术，其在很多方面都具有很多优势，能够进行地层评价、裂缝评价等。相控声波测井技术是方位声波测井的主要技术，其声波辐射器主要是通过多个振动元件构成，并且能够进行任意的分布，在应用都过程中需要通过信号的控制能够进行声波辐射器控制。目前对于该项技术也是属于声波测定技术的最新研究，因此也是得到了高度的重视。 3 声波测井在岩土勘察工程实例当中的应用 3.1 钻孔岩性的划分 通过分析某市综合楼ZK6勘察钻孔的综合测井资料，可以看出不同地层例如粘土、砂岩以及泥岩等各地层的声波波速的差异。 岩土名称深度范围/m 波速Vp/m 黏土 2.3～8.0 460 粉砂 8.0～12.5 750 粉质黏土 12.5～16.0 620 从实际的情况来看砂层具有很高的纵波速度，而在黏土及粉质黏土的纵波速度方面是比较低的，对其进行分析后可以进行钻孔岩性的划分，同时能够得到更好的分层效果。 3.2 岩层风化带及破碎带确定 3.2.1 通过对某行政办公楼ZK04号勘察钻孔进行声波测试，结果表明在石英砂岩段深度范围内，波速随深度而变化，而在这个过程中会存在一个分界点，即垂直深度控制在17.2m。当其深度小于了这个分界点，其纵波速度为3300m/s；当其超过了分界点的时候纵波的平均值达到了6500m/s。而产生这些情况的主要原因是因为浅部的岩层受到了风化影响，17.2m以浅为强风化花岗岩，以深为中等风化花岗岩，因此随着基岩风化程度加大，波速将得到进一步降低。 3.2.2 从ZK10号勘察钻孔中可以知道：40m以深为中等风化花岗岩，声波测试结果表明，中等风化花岗岩声速在6300m/s～7500m/s之间。当深度为45.2m～49.5m的时候，纵波速度曲线降低至5450/s～6100m/s，因此就能够进一步确定出基岩破碎带为46.20m。 3.3 解释裂隙和软弱夹层 在岩土工程建设的时候会存在很多问题，主要是软弱夹层和裂隙方面的问题，其需要引起我们的高度重视。从煤矿开采工程ZK05号中可以看出：通过使用钻孔方法能够进一步揭露处来的岩层也是花岗岩，其中纵波速度曲线在以下几个段有所降低，即：21.50m～22.00m，33.80m～34.40m，40.10m～40.90m，同时对于这些孔深阶段电阻率曲线也是出现异常，通过分析可以知道这段主要为为岩层裂隙或破碎带，而钻探结果表明上述3段岩芯破碎、裂隙发育，其钻探、声波测试及电阻率测试结果相吻合。 3.4 弹性参数的确定 通过进行测井计算得到的岩土力学性质，然后将其和实验室所得到的数据进行分析对比，从而能够分析出其中的相关性和可比性，因
5700测井技术介绍—— 阵列声波 测井原理及地质应用
目录 一、前言 (2) 二、阵列声波测井原理 (2) 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 (2) 2、交叉偶极子阵列声波仪器的测量原理 (3) 3、阵列声波的测量方式 (4) 4、阵列声波测井波形分析 (4) 三、阵列声波的处理 (6) 1、提取纵波、横波及斯通利波 (6) 2、数据处理STC算法 (6) 3、全波列分析处理程序 (7) 四、阵列声波的基本地质应用 (8) 1、利用纵波、横波及斯通利波识别裂缝 (8) 2、鉴别岩性和识别气层 (9) 3、在计算岩石机械特性中的应用 (10) 4、压裂施工分析 (11) 5、利用时滞频移识别裂缝带 (13) 6、判断地层各向异性 (14) 7、计算地层应力和确定应力方位 (16) 五、总结及建议 (17)
一、前言 阵列声波仪器能够测量地层的纵波、横波、斯通利波，通过一定的数学计算方法便能提取这些波的首波传播时间，计算频散特性，从而分析出岩石的声学特性，再结合密度、泥质含量、孔隙度等曲线能够计算地层弹性力学参数、机械特性参数、泥浆参数、地层渗透率等参数，并且能够计算各向异性地层的各向异性大小和方位。利用这些参数能够评价井眼的稳定性，评价裂缝的发育带，确定应力大小及方位，为压裂施工提供压力参数，为钻井泥浆的配制提供泥浆参数，并能判断岩石裂缝的有效性。 由于这些特点，目前阵列声波测井已得到了广泛的应用。尤其在解决复杂的地质问题，为油田增产、增效服务方面，起到了非常重要的作用。 二、阵列声波测井原理 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 多极子阵列声波测井仪器（MAC）将单极子阵列和偶极子阵列进行有效地组合，两个阵列的配置是完全独立的（如图2-1）。 该仪器的声系包括1个单极子声系和1个偶极子声系。单极子声系包括2个单极子发射换能器T1、T2和8个接收换能器，发射换能器带宽为2KHz-15KHz，中心频率为8KHz，可以激发地层纵波、斯通利波，在地层中激发转换横波。接收换能器带宽为1KHz-20KHz。偶极子声系包括2个偶极子发射换能器X、Y 和8个接收换能器，发射换能器带宽为1KHz-3KHz，中心频率在1KHz-3KHz之间，可以激发转换横波，进行同线测量或正交偶极子测量；接收换能器带宽为1KHz-10KHz。 仪器共有四个发射器，其中T1、T2为单 极发射器T1 极发射器T2 极发射器Y 偶极发射器X 8接收器阵列 分隔器 发射器部分 图2-1 MAC测井仪器示意图
浅谈声波测井技术发展现状与趋势
摘要：以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。 关键词：声波测井；换能器；单极子声波测井；多极子声波测井； 从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等)；计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等)；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测井方法之一。
一、测井技术发展现状及趋势 声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控制声束指向性的 基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。（一）单极子声波测井技术 声波测井仪器的声系一般由声波发射探头、隔声体和声波接收探头等部件构成。在井下采用单极子声源(对称声源)及单极子接收技
第35卷 第1期2011年2月 测 井 技 术 W ELL LOGGING T ECH NO LOGY V ol .35 N o .1Feb 2011 基金项目:国家自然科学基金项目(N o .40874097)、高等学校博士学科点专项科研基金(20070425028)和油气资源与探测国家 重点实验室开放基金(P RPDX2008-08)联合资助 作者简介:乔文孝,教授,博士生导师,从事声波测井教学和科研。 文章编号:1004-1338(2011)01-0014-06 声波测井技术研究进展 乔文孝,鞠晓东,车小花,卢俊强 (中国石油大学地球物理与信息工程学院,北京102249) 摘要:以声波测井换能器技术的变化为主线,分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术,包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。以井下声波的定向辐射和定向接收为最主要特征的相控声波测井技术是正在研发的新一代声波测井技术,我国在此领域已经取得显著突破。 关键词:声波测井;换能器;单极子声波测井;多极子声波测井;相控声波测井中图分类号:P631.814 文献标识码:A Progress in Acoustic W ell Logging Technology Q IA O We nx iao ,JU Xiaodong ,CH E Xiaohua ,L U Junqiang (College of Geophy sics and Information E ngineering ,China University of Petroleum ,Beij ing 102249,China ) A bstract :The changing of acoustic transducer structure and vibrating m ode cause advancem ent and g reat evolution of acoustic w ell log ging technology bo th fo r the w ireline logging and logg ing w hile drilling (LWD ).This paper analy ses the general acoustic lo gging techno logy develo pment , pro gresses and the situation in China ,along the aco ustic transducer technolo gy im provements .Mo nopole acoustic w ell logg ing technology is m ature in China .Futher mo re ,the m ore advanced multipole acoustic well log ging techno lgy in w hich asy mme tric acoustic source is already devel -o ped and brought into pro duction as w ell in China .The new est g eneratio n aco ustic log ging ,with the primary characteristics of directional aco ustic radiation and directio nal acoustic receiving ,named as acoustic phased -array w ell logg ing techno logy is being researched and developed .Some significant achievements are carried out in this field in China . Key words :acoustic lo gging ,transducer ,m ono po le acoustic log ging ,m ultipole acoustic logging , acoustic phased -array lo gging 0 引 言 从声学上讲,声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数[1]。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等);计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等);估算就地最大、最小主地层应力;估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力;计算地层孔隙度和进行储层评 价和产能评估;估算地层孔隙内流体的弹性模量,从 而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法;与S to neley 波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率;为地震勘探多波多分量问题、AVO 问题、合成地震记录问题等提供输入参数等等。经过半个多世纪的发展,声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术,并且这种技术仍在迅速发展之中,声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越