远探测反射波声波测井方法研究进展

现代声波测井技术及其发展特点现代声波测井技术是一种采用声波钻孔测试的技术，是对地层的物性参数进行测定的重要手段。

该技术可以对地下岩石进行量化分析，从而获得其物理、化学和力学性质的定量数据。

声波测井技术在许多领域具有广泛应用，如石油勘探、地质勘探、水文学、环境科学等。

现代声波测井技术主要包括两种类型：长波测井和短波测井。

长波测井是一种通过观测声波在地层中传播，从而确定地层岩石和地下水层物性参数的方法。

它可以测量声波在地层中的传播时间和速度，根据这些数据计算出不同层段的密度、弹性模量、刚度等物性参数。

长波测井技术广泛应用于石油勘探、天然气资源评估、地质调查等领域。

1. 多种测量模式的应用。

现代声波测井技术已经从传统的单次测量模式发展到了多次测量模式。

在多次测量模式中，可以进行多角度、多波速、多成分的测量工作，进一步提高了测量精度。

2. 大数据分析的应用。

现代声波测井技术在测量过程中采集的数据量很大，需要进行数据分析处理。

借助于现代计算机及数据科学技术的快速发展，可以在极短的时间内完成数据的收集、传输、处理及存储工作，从而更好的支持声波测井技术的应用。

3. 聚焦于低侵扰性的储层评估技术。

现代声波测井技术逐渐趋向于低侵扰性测量技术，即通过对声波在地层中传播的信号进行分析，获得更加精细、更加准确的地层内部结构及物性参数，对储层进行更加全面、精细的评估工作。

4. 分析质量的提高。

现代声波测井技术的分析质量不断提高。

采用现代化的分析算法和方法，可以降低分析误差及测量误差，从而提高测量结果的准确性和可靠性。

综上所述，现代声波测井技术是一种重要的地质勘探技术，通过多种测量模式、大数据分析、低侵扰性储层评估及分析质量的提高等技术手段，可以获得更加精准、全面的地质信息数据，并在各种领域中得到广泛应用。

声波测井应用研究工作取得新进展
钟正夫
【期刊名称】《中国海上油气（地质）》
【年(卷),期】1989(3)5
【摘要】几年来,海洋石油测井公司的科研人员为充分发掘全波列声波测井信息在解决石油地质和油气评价中的有效作用,在消化吸收国内外声波测井理论和计算机数据处理技术的基础上,依靠自己的力量,在声波测井资料应用的研究工作方面取得较好的研究成果。

继1986年和1987年完成了'德莱赛声波测井磁带格式转换和信息提取'及'利用斯通利波估算渗透率的方法'两项课题之后。

【总页数】1页(P7-7)
【关键词】声波测井;应用;研究进展;石油地质;油气评价
【作者】钟正夫
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13;P631.814
【相关文献】
1.声波全波测井的理论与应用之新进展（四）：声波测井在地层... [J], 谢宁
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深海底地质探测技术研究进展深海底地质探测技术是一项关键的研究领域，它对于揭示地球内部结构、寻找能源资源、研究地质灾害等具有重要意义。

随着科技的不断进步，深海底地质探测技术也在不断发展和创新。

本文将对当前深海底地质探测技术的研究进展进行概述。

一、声波探测技术声波探测技术是深海底地质探测中最常用的技术之一。

它利用声波在水中的传播特性来获取海底地质信息。

通过声纳设备发射声波，通过接收到声波的回波来分析海底地貌特征。

声波探测技术具有探测范围广、分辨率高、适应性强等优点，在深海地质探测中应用广泛。

二、地下岩石物理探测技术地下岩石物理探测技术是一种基于地壳中岩石的物理性质来判断地下结构的探测方法。

这种技术能够通过测量地壳中的地震波、电磁波等信号来获得地下岩石的信息，从而揭示地下构造。

地下岩石物理探测技术可以较为准确地分析地壳运动、构造与变化等信息，对于深海地质探测提供了重要的参考依据。

三、高分辨率测量技术高分辨率测量技术是指利用高精度、高频率的测量设备对深海底地质进行精细测量的技术。

这种技术可以获取海底地表的微小变化，如地形起伏、溢流沉积物等，并能对海底地质结构进行三维重建。

高分辨率测量技术具有高精度、高灵敏度的特点，能够提供详细而准确的海底地质信息。

四、探测设备无人化技术随着人工智能和自动化技术的发展，深海底地质探测设备也逐渐实现无人化探测。

无人潜水器、自主浮标和自主水下航行器等自主探测设备的使用，使得深海底地质探测可以在无人操作的情况下进行。

这一技术的发展不仅提高了探测效率，还有效降低了探测成本，并且避免了人员的危险。

五、遥感技术遥感技术是指利用卫星、飞机等遥感平台获取地球表面和大气等信息的探测方法。

在深海底地质探测中，遥感技术可以利用卫星影像来获取海底地貌和地形数据，为深海底地质研究提供直观而全面的信息。

遥感技术的远距离和高效率的特点使得它成为深海地质探测中一种重要的手段。

六、海洋观测技术海洋观测技术是指通过在海洋中设置浮标、测量站、定位设备等数据采集设备，实时获取海洋环境信息的技术方法。

岩土工程勘察声波测井技术岩土工程勘察声波测井技术岩土工程勘察是指对地下建筑工程中所涉及的岩土、地下水等物理和力学性质进行调查、分析和研究，以确定地下情况及特性，并为地下工程设计和施工提供客观依据。

随着国民经济的快速发展，对地下工程的需求越来越大，而岩土工程勘察作为地下工程建设的基石，在工程实施过程中也经常发挥着重要作用。

然而，传统的岩土工程勘察方法往往存在效率低、精度不高等问题，为此，科技的不断进步推动了岩土工程勘察领域的技术更新与升级，声波测井技术就是其中的代表之一。

声波测井技术是一种利用地面或井下产生的声波对地下岩土物质性质进行判断的一种技术，它通过声波的传播速度、衰减特性等信息，对地下岩土物质的性质进行分析，在岩土工程勘察中应用十分广泛。

声波测井技术依据其不同的传播方式，可以分为三种类型：正向波测井、反射波测井和全波测井。

正向波测井是通过井头把声波在一个方向上较远地传输，然后观测波传播速度和能量损失情况，以推断地下岩土体密度、声波速度、压力等物理参数。

反射波测井则是将声波通过井壁向地下障碍物发射，观测声波反射时的波形和时间，通过反射波与入射波的交错变化及其关系，综合判断出地下物质的类型、厚度、速度反差、裂缝情况等。

全波测井则是同时用正向波和反射波两种方式进行声波测量，从而获取更全面的地下物质信息，是当前应用广泛的一种声波测井技术。

不同类型的声波测井技术在应用上也存在一些差异性，正向波测井由于其操作简单，对仪器本身的精度标定要求较低，在实际应用中通常用于探测未知地下结构的具体属性和性质。

反射波测井吸收了正向波测井的一些特点，同时在精度上有所提高，并且能够很好地解决各类特殊地质情况下的勘察问题。

而全波测井则是将正向波测井和反射波测井的优势结合起来，能够在多种复杂地质环境中为岩土工程勘察提供更加全面、准确的数据。

除了上述三种基本的声波测井技术以外，随着技术的不断进步，人们还将声波测井技术引入到井下水文地质勘察中，发展出了地下水位测井、压力测井、渗透率测井等多种新应用，极大地扩展了声波测井技术在岩土工程勘察中的应用范围。

利用井中低频偶极横波进行声波远探测的新方法魏周拓;唐晓明;苏远大;谭宝海【摘要】为了突破目前声波远探测技术存在的局限性,提出了一种新的偶极横波远探测方法,即利用井中偶极子产生的井中弯曲波存在低频截止频率的现象,在声源截止频率以下激发偶极声波.通过对比分析井中偶极声源分别在截止频率上、下激发时,井孔内外产生的辐射声场,明确了截止频率以下井中偶极声源的远场辐射特征和低频截止频率激发偶极横波的优势,结合数值模拟,进一步对其反射声场进行了分析.结果表明,该方法可以避免艾里相的巨大振幅对数据量化产生的“饱和”效应,相比传统的远探测测井方式更具优势,常规源距即可满足专门的远探测测井仪器需求.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2013(056)010【总页数】9页(P3572-3580)【关键词】远探测测井;偶极声源;截止频率;横波辐射;反射声场【作者】魏周拓;唐晓明;苏远大;谭宝海【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,中海油田服务股份有限公司-中国石油大学(华东)声学测井联合实验室,青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,中海油田服务股份有限公司-中国石油大学(华东)声学测井联合实验室,青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,中海油田服务股份有限公司-中国石油大学(华东)声学测井联合实验室,青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,中海油田服务股份有限公司-中国石油大学(华东)声学测井联合实验室,青岛266580【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言声波远探测测井技术可以获知井旁地质构造的横向延伸范围和发育情况［1－4］，它把常规测井“一孔之见”的测量范围提高到井周围数十米范围.1998年，Schlumberger公司推出了单井反射波成像测井仪BARS（Borehole Acoustic Reflection Survey）［5］.国内，楚泽涵等［6］、乔文孝等［7］、陶果等［8］针对单极声源激励下的反射纵波，开展了大量的基础研究工作，但由于激发单极声源频率一般在10kHz左右，较高频率的波衰减造成其探测范围有限，而且，由于单极声源辐射的无方向性，而无法确定井旁反射体的方位（走向）.为了改进不足，Tang［9］于2004年将偶极子声源引入到了单井声波远探测测井中，并提出了偶极横波远探测成像方法.2009年，Tang等［10］利用四分量偶极数据对井旁裂缝和盐丘内部的精细构造进行了成像，取得了显著的应用效果.2010年，魏周拓［11］全面系统的结合对偶极辐射声场的数值模拟，加深了偶极远场辐射特征及反射声场的理解.2012年，唐晓明等［12］对偶极横波远探测测井技术所取得重要进展进行了全面总结，讨论了该技术发展潜力；随后，唐晓明等［13］利用数值模拟方法详述了该技术的基本原理，结合现场实例说明了偶极声波远探测的重要特征及其有效性.由于偶极声源使用了相对较低的激发频率（约3kHz），该方法解决了单极反射纵波存在的探测深度较浅及不能确定反射体空间位置的问题.然而，在井中进行声波远探测测井，无论是对于单极反射纵波，还是对新近发展的偶极横波远探测，并没有考虑到远探测测井的实际需要，因此，该技术一个最大问题就是来自地层深部的反射信号相对于沿井传播的直达波来说是一个十分微弱的信号，其振幅只有井中传播声波（称为直达波）的几十到几百分之一，甚至几千分之一.这种微弱信号往往被淹没在声波测井的数据噪声之中，难以测量和处理，这种测量的局限性极大地限制了现有远探测声波技术的广泛使用.为了突破以上所述远探测声波方法的局限性，进一步提高远探测测井的有效性和测量范围，本文提出了一种新的远探测方法，即利用井中偶极子产生的井中弯曲波存在低频截止频率的现象，在声源截止频率以下激发偶极声波来达到增强反射波的目的.首先，本文利用三维有限差分数值模拟方法对井中偶极声源在井孔内外产生的辐射声场进行了对比分析，从中明确了截止频率以下井中偶极声源的远场辐射特征和低频截止频率激发偶极横波的优势.然后，分析了井中偶极声源激发的反射声场差异，最后给出本文的结论.2 井中偶极声源的井孔内外声场对比分析图1所示为井孔内外接收器阵列空间布置示意图，充液井孔半径为0.1m，圆弧阵列接收半径为5.0m，圆弧上每隔10°放置一系列接收器，分别为R90至R0总计10个接收器，其中R0接收器位于充液井孔内，其余9个接收器放置于井外地层中.偶极声源位于空间x＝1m，y＝3.5m和z＝1m处，其偶极矩指向始终为y轴，采用Kelly子波作为声源的时间函数［14］，其它相关地层参数见表1.本文在数值计算中设置了两种偶极激发频率，一种是常规偶极声波测井频率3kHz，另一种是低于弯曲波截止频率1kHz，针对这两种激发频率，我们分别计算了井内和井外与偶极矩平行的位移场，对于井外声场，这一位移方向的波动是SH型横波［10］.图1 充液井孔中的偶极声源激发的沿井传播和向井外辐射声波的计算模型Fig.1 The simulation model used for a study of propagating along borehole and outside borehole radiation of a dipole source in a fluid－filled borehole表1 井孔流体和地层弹性参数Table 1 Physical properties of medium andmaterials used in the numerical simulation介质参数 vP／（m·s－1） vS／（m·s－1）ρ／（kg·m－3）井孔流体 1500 —1000快速地层3800 2000 2000 图2给出了常规偶极声波测井频率段（约3kHz）的井孔内外全波波形，第一个接收器（位于井中的R0）与其余接收器的波形（位于井外的R10至R90）对比，同时给出了对应的波形频谱.从图2a中可以看出，位于井中的R0接收器的波形振幅（虚线）与位于井外的其它接收器的波幅（实线）相比，前者超过后者一个量级以上，从图2b的频谱图，也说明了井中R0接收器的波形幅度远大于辐射到井外的，这种情况对远探测测井时记录井外的反射声场是极为不利的，主要原因是当测井声波数据进行数字化采样时，需要将记录信号通过增益调节后，再送入模／数转换器进行量化.量化时的最大信号振幅是由记录信号中的最大振幅所决定，即上述沿井中声波的最大振幅（图2a和图2b虚线所示）.而从井中偶极声源辐射出去的声波，经声阻抗不连续面反射回井中的信号，经过传播距离上的几何扩散和地层的非弹性吸收衰减后，将变得很小（与图2a中相对微弱的井外辐射声波信号相比，反射波幅度将更为微小）.显然，与井中的直达波振幅相比，反射波信号在量化采样时，只能在幅度很小的低位数上被数字化.这样，在量化后的数字化波形数据中，反射波信号的振幅将非常的低，甚至会低于波形数据中的噪声信号的水平，从而会导致常规偶极测井的数据中很难观测到来自远处地层的反射信号.图2 偶极声源频率为3kHz时，井孔接收到的直达波和井外辐射的声波波形和幅度对比图（a）偶极声源频率为3kHz时，井孔内外接收到的全波波形；（b）偶极声源频率为3kHz时，井孔内外接收到的全波波形频谱.Fig.2 Radiated wave amplitude relative to that of borehole wave（above cut－off frequency，dipole source frequency of 3kHz）（a）When dipole source frequency is3kHz，full waveform inside and outside borehole are shown；（b）When dipole source frequency is 3kHz，frequency spectrum of full waveforminside and outside borehole are shown.图3 对应图2中的井孔弯曲波相速度、群速度频散曲线和弯曲波的激发响应强度曲线Fig.3 Borehole flexural wave phase velocity，the group velocity dispersion curve and flexural wave excitation response curve of the corresponding figure 2现分析常规偶极声波测井频率段下，井孔内外接收波形振幅差别的原因.图3显示了井孔弯曲波相速度和群速度频散曲线和弯曲波的激发响应曲线，计算模型和参数分别如图1和表1所示.可以看出，对应于相速度随频率剧烈下降的频率区间，群速度呈现出一极小值，在此极小值频率范围内激发和传播的导波称为艾里相，其具有能量传播速度低而激发振幅强的特征，在艾里相的频率范围内，弯曲波具有很强的频散效应［15］，常规偶极声波测井频率恰好位于该范围内.此时，振幅激发强度曲线极大值对应于群速度的极小值，也就是说图2a中井孔波形（虚线）就是群速度曲线上极小值在波列中产生艾里相波包.按照上述模型和参数，本文计算了井中偶极声源激发频率为3kHz时，井孔接收到的阵列波形及求取的频散曲线，如图4所示，可以看出，与艾里振相滞后相关的能量很明显大大落后于波的初至，呈现出强烈的频散特征（见图4b），声源辐射的大部分能量都被集中在井孔附近，而向井外辐射的能量相对微弱.通过以上分析可知，在艾里相附近，弯曲波的激发强度最大，在其两侧逐渐降低为零.当声源频率在艾里相附近时，地层横波和弯曲波都能被激发出来（图4），全波列中出现了一个临界折射横波和一个高度频散的弯曲波.为了避免艾里相的巨大振幅对数据量化时产生的饱和效应，以提高反射波信号在量化采样后的数字化数据中的相对振幅，一种有效的方法就是在井中弯曲波的截止频率以下测量地层反射波.根据图3的激发强度曲线可知，在低频范围内（＜2kHz）弯曲波的激发强度很小，几乎为零，此时弯曲波被截止，不能被有效激发，这个临界频率称为截止频率（cutoff frequency）.当偶极声源频率低于弯曲波的截止频率时，无论是在井中，还是在井外地层中，接收到的波形只有一个占主导地位的地层横波波包［16］，这一点可以在数学上加以证明［10］.按照同样的模型参数，我们计算了偶极激发频率为1kHz的情况，此时，声源所产生的声波信号频率范围处在弯曲波的截止频率以下.图5显示了1kHz偶极声源激发时，井孔内（虚线）和井外（实线）所接收到波形，与图2所示的3kHz的情况完全不同，可以看出，井孔内、外接收到的声波幅度基本一致，从对应的频谱曲线也可以明显看出（见图5b），十分接近其低频渐近式［10，13］.图6给出了对应的井孔接收到的阵列波形以及求取的频散曲线，与图4相比，在截止频率以下，弯曲波无法被有效激发，井孔波形中只有一个占主导地位的沿井壁滑行的临界折射横波，频散曲线也证实了这个结论（见图6b）.3 井中偶极声源的反射声场对比分析为进一步说明井中直达的弯曲波在截止频率之上和之下对远探测声波测井波形数据的巨大差别，本文建立了如图7所示的井旁反射波计算模型［11］，假设井旁反射体为一距井轴6.0m的倾角为85°的裂缝，裂缝平面的法线方向与偶极声源的偶极矩方向相互正交，此时偶极声源向井外辐射的SH横波经过裂缝后发生全反射，最后进入井孔被源距为1.0～8.0m的若干接收器接收，不考虑地层的非弹性衰减，这时反射波的振幅减少完全由传播路径上的几何扩散所致，模拟中采用的相关参数见表1.需要指出的是，对于实际的偶极横波远探测测井过程，由于采用了四分量的偶极声源发射和数据采集技术，在任意偶极声源的偶极矩方向下，都可以通过对四个接收分量进行组合，得到所需要的对井旁反射体探测最有利的SH反射横波（具体数据组合方式见文献［13］中公式（15—21）），然后就可以得到地质反射体的空间图像和方位，因此，本文对于偶极矩方向与裂缝平面的法线方向呈任意夹角的情况没有做进一步阐述.现讨论井中偶极声源激发频率分别为3kHz和1kHz时，井中接收器阵列接收到的直达波和SH反射横波的波形.图5 偶极声源频率为1kHz时，井孔接收到的直达波和井外辐射的全波波形和幅度对比（a）偶极声源频率为1kHz时，井孔内外接收到的全波波形；（b）偶极声源频率为1kHz时，井孔内外接收到的全波波形频谱.Fig.5 Radiated wave amplitude relative to that of borehole wave（above cut－off frequency，dipole source frequency of 1kHz）（a）When dipole source frequency is1kHz，full waveform inside and outside borehole are shown；（b）When dipole source frequency is 1kHz，frequency spectrum of full waveform inside and outside borehole are shown.图7 85°倾角的井旁声阻抗不连续面的反射声场计算模型Fig.7 The reflected wave field simulation model with a near－borehole acoustic impedance discontinuity of 85°dip图8给出了1.0～8.0m源距范围内充液井孔内接收到的SH反射横波阵列波形，其中点线是计算的SH反射横波理论到时曲线，可以看出和数值模拟得到的反射波到时具有很好的一致性.通过对比3kHz和1kHz两种激发频率下的井孔阵列波形，可以看出有两个方面的不同，其一，在截止频率以下1kHz激发时，井外SH反射横波幅度相对于井中直达波大为增强，两者幅度具有可比性（相同的量级），这种情况下对波形数据采样量化（波形中最大振幅作为归一化振幅）非常有利，反射波将被明确地记录下来；而在截止频率以上3kHz激发时，波形量化时的最大振幅波形为井中弯曲波的艾里相，与这一振幅相比，来自井外的反射波的振幅十分微弱，而实际测量的反射波幅度往往更小，量化后的反射信号常常被淹没在量化噪声和其它数据噪声中，从而观测不到；其二，在远探测测井数据预处理中，为了减小井中直达波对于反射波提取的影响，通常会利用反褶积的方法对波形进行整形，减少振荡周期，便于成像处理.相比而言，在截止频率以下激发，不论是井中直达波，还是来自井外的反射波，其波形持续周期都显著减少，这将大大有利于后续的反射波提取和偏移成像处理.针对上述计算模型，我们将偶极声源的中心频率从6kHz一直减小为1kHz，变化率为0.5kHz，总计11个声源频率，在每一种频率下，数值模拟得到对应井孔声场，然后从全波中波场分离出SH反射横波，利用开窗技术，计算源距范围内的反射横波幅度以及与井中弯曲波的相对大小，将计算得到的反射横波绝对幅值和相对大小显示在由源距和频率所构成的三维坐标系下，如图9所示.从图9a可以看出，在常规偶极声波测井源距范围内，随着声源激发频率的增加，反射横波的绝对幅值在2.5～4.0kHz范围内存在一个极值区域，该频率段正好对应常规偶极测井仪的激发频率，而这样的一个局部极值区域单纯从反射波强度来说对于远探测是有利的，但正如前面所述，这个极值区域所对应的井中直达波（弯曲波）的幅度在整个频率范围内也达到了最大值，这对于反射波形数据的量化采样又是非常不利的，往往会导致反射波信号被淹没在巨大的井中直达波中，难以观测和提取；而对于图9b来说，情况完全不同，在测井源距范围内，随着声源激发频率的降低，井中直达波与反射横波幅值的相对大小单调递减，在频率为2kHz时基本不变，该分界位置恰恰是前面提到的截止频率.在固定声源激发频率时，随着源距的增加，反射横波相对幅值逐渐减小，这和一般的认识是一致的，即随着源距的增加或者井旁反射体距井轴越远，反射波衰减越大，这就表明进行远探测测井并不需要长源距的声波测井仪，常规源距即可满足需求，以上的对比分析充分说明了在井中弯曲波截止频率以下进行偶极横波远探测测井的优越性.图8 在井中弯曲波截止频率以上和以下，在充液井孔中接收到的全波阵列波形（a）在井中弯曲波截止频率以下（约1kHz）接收到的声波信号量化时，井外反射SH横波相对于井中直达波的有很大的振幅；（b）在井中弯曲波截止频率以上（约3kHz）接收到的声波信号量化时，井外反射SH横波相对于井中直达波的有很小的振幅.Fig.8 Above and below cutoff frequency of the borehole flexural wave，received full－wave array waveform are shown in a fluid－filled borehole（a）Below the cutoff frequency of borehole flexural wave（～1kHz），the acoustic signal received is quantified，reflection SH shear wave amplitude outside borehole relative to the direct wave inside borehole is strong；（b）Below the cutoff frequency of borehole flexural wave（～3kHz），the acoustic signal received is quantified，reflection SH shear wave amplitude outside borehole relative to the direct wave inside borehole is weak.图9 在井中弯曲波截止频率以上和以下时，SH反射横波绝对幅度及相对井中直达波幅度与源距变化关系（a）SH反射横波绝对幅度与源距和声源频率的变化关系；（b）弯曲波和SH反射横波幅度比与源距和声源频率的关系.Fig.9 The amplitude of SH reflection wave and with respect to the borehole direct wave and spacing and source frequency in a fluid－filled borehole（a）The relationship between the amplitude of SH reflection wave and spacing and source frequency；（b）The relationship between amplitude ratio of flexural and SH reflection wave and spacing and source frequency.总的来说，在井中弯曲波低频截止频率以下激发偶极横波的方法，对远探测反射声波十分有利.将低频声波信号在井中进行数字化采样时，虽然量化中的最大信号幅度仍由井中的声场控制，但量化后的反射波相对于井中直达波的振幅，较之图2的情况将有量级上的提高.正如上述分析结果表明，这种情况由两个因素决定，第一，偶极声源在井中激发和向井外辐射的声场具有相同量级的振幅（如图5所示）；第二，由于偶极声源在低频激发，从辐射到反射，最后进入井孔被接收器接收所经历的衰减较高频声波（截止频率上的）要小很多.综合这两个因素，数字量化后的低频反射波相对于直达波的振幅将大大增强，从而有利于远探测声波测井.4 讨论现有的偶极横波远探测数据是常规偶极或交叉偶极测井仪器采集的，其并没有考虑远探测测井的需要.结合上述分析可知，要提高远探测测井的有效性和测量范围，就必须在发射功率、接收灵敏度、数据量化精度以及工作频率范围等方面按远探测测井的需求对现有仪器做进一步优化和改进，其中偶极工作频率的选择至关重要，频率选择过低，低频发射换能器以及测井仪器的工程实现将遇到极大挑战，无法达到测井高分辨率和探测深度的折中；而频率选择过高，将不能有效压制井中直达波信号，无法改善直达波和反射波分离的效果，因此，就必须综合考虑以上两点，既要保证对井旁反射体的高分辨率识别能力，又要达到有效压制井中直达波和增强地层反射信号的目的.具体来说，当一远探测测井仪放置于半径为r的充液井孔中，地层横波速度为β，井中弯曲波的截止频率可以通过下式估算［17］：其中，γ为一比例系数，随地层横波速度由低至高的变化，其取值范围为0.11＜γ＜0.14.对于专门的远探测测井仪器，不仅需要具有低频偶极远探测的数据采集功能，同时兼具常规偶极或交叉偶极测井仪器功能.首先，需要确定地层横波速度，根据不同地层的横波波速范围，估算出不同地层下井孔中偶极子波的截止频率范围，进而确定偶极子声源的工作频率范围.按照这样的思路，具体可以通过如下过程实现测量目的，在一个较宽的频段内（包括弯曲波截止频率在内），进行偶极声源的发射和数据采集.之后，分别针对井中的直达波和井外的反射波进行两次数据采集.第一次采集，设置一个宽带滤波器，其带宽与所选的宽带声源频段相当.这时采集到的波形数据，主要是沿井中传播的直达波（或者弯曲波）.因此，这种波形数据即为常规的偶极声波测井数据，可直接用于地层横波速度的确定.根据地层横波速度，结合上述弯曲波截止频率估算公式，确定该地层下的弯曲波截止频率，进行第二次数据采集，将上述采集到的数据送入滤波器带宽仅限于确定的弯曲波截止频率以下的频段.通过这样的滤波器就会将截止频率上的弯曲波成分滤掉，从而使得截止频率以下辐射出井外的波动与井中直达的波形振幅相当，得到所需的幅度与井中直达波幅度相当的反射横波.最后，对远探测测井仪采集的包含地层反射波信号的数据进行分析处理，可以进一步得到反映井旁反射体的信息，从而达到大幅提高井旁反射体成像效果的目的.5 结论和认识通过对比弯曲波截止频率以上和以下两种激发频率时井中偶极声源的远场辐射和反射声场，本文得到以下结论和认识：（1）常规偶极测井仪工作频率通常处在艾里相附近，此时弯曲波的激发强度最大，全波列中出现了一个临界折射横波（波至部分）和一个高度频散的弯曲波，声源辐射的大部分能量都被集中在井孔附近，而向井外辐射的能量相对微弱；（2）在井中弯曲波低频截止频率以下工作，弯曲波被截止，不能被有效激发，无论是沿井壁传播的滑行横波，还是辐射到井外地层中的SH横波，都是纯粹的剪切横波，两者具有相同量级的振幅，这种特性对于远探测测井非常有利，相比传统的方式更具优势；（3）在井中弯曲波的低频截止频率以下激发偶极横波的远探测方法，既可以避免艾里相的巨大振幅对数据量化产生的饱和效应，明确地记录反射波，还可以使得井中直达波和接收到的反射波波形持续周期显著减少，将大大有利于后续的反射波提取和偏移成像处理效果；（4）对于专门的远探测测井仪必须采用低频偶极横波换能器，提高测量灵敏度和接收精度，根据地层横波波速范围，估算出不同地层井孔中偶极子波的截止频率范围.仪器的源距采用常规源距即可满足需求.参考文献（References）［1］ Hornby B E.Imaging of near－borehole structure using fullwaveform sonic data.Geophysics，1989，54（6）：747－757.［2］ Esmersoy C，Chang C，Kane M R，et al.Sonic Imaging：A tool for high resolution reservoir description.67th Annual International Meeting，SEG，Extended Abstracts，1997：250.［3］ Yamamoto H，Watanabe S，Mikada H，et al.Fracture imaging using borehole acoustic reflection survey，Proceedings of the 4th SEGJ International Symposium，Tokyo，1998：375－382.［4］ Tang X M，Zheng Y，Patterson D.Processing array acousticlogging data to image near－borehole geologic structures.Geophysics，2007，72（2）：E87－E97.［5］Schlumberger G.Geoframe BARS user＇guide.Version 1.0.Kanagawa：Schlumberger K K，1998：1－6.［6］楚泽涵，徐凌堂，尹庆文等.远探测反射波声波测井方法实验研究进展.测井技术，2005，29（2）：98－101.Chu Z H，Xu L T，Yin Q W，et al.Progress of lab study on remote exploration acoustic reflection logging methods.Well Logging Technology （in Chinese），2005，29（2）：98－101.［7］乔文孝，车小花，李刚等.反射声波成像测井的物理模拟.石油物探，2004，43（3）：294－297.Qiao W X，Che X H，Li G，et al.The physical modelingof acoustic reflection image logging.Geophysical Prospecting for Petroleum （in Chinese），2004，43（3）：294－297.［8］陶果，何峰江，王兵等.声反射成像测井在地层中的三维波场模拟方法研究.中国科学D辑（地球科学），2008，38（s1）：166－173.Tao G，He F J，Wang B，et al.The study on 3Dwave field simulation for acoustic reflection imaging logging in formation.Science in China，Series D （Earth Sciences）（in Chinese），2008，51（2）：186－194.［9］ Tang X M.Imaging near borehole structure using directional acoustic wave measurement.Geophysics，2004，69（6）：1378－1386.［10］ Tang X M，Patterson D.Single－well S－wave imaging using multicomponent dipole acoustic log data.Geophysics，2009，74（6）：211－223.［11］魏周拓.反射声波测井数值与物理模拟研究［博士论文］.青岛：中国石油大学（华东），2010.Wei Z T.Research on single－well acoustic imaging logging by using numerical modeling and experimental measurement ［Ph.D.thesis］（in Chinese）.Qingdao：China University of Petroleum （East China），2010.［12］唐晓明，魏周拓.声波测井技术的重要进展—偶极横波远探测测井.应用声学，2012，31（1）：10－17.Tang X M，Wei Z T.Significant progress of acoustic logging technology：remote acoustic reflection imaging of a dipole acoustic system.Applied Acoustics （in Chinese），2012，31（1）：10－17.［13］唐晓明，魏周拓.利用井中偶极声源远场辐射特性的远探测测井.地球物理学报，2012，55（8）：2798－2807.Tang X M，Wei Z T.Single－well acoustic。

远探测声波反射波测井仪器
佚名
【期刊名称】《石油科技论坛》
【年(卷),期】2009(028)002
【摘要】远探测声波反射波测井仪器是利用相控阵发射和声波反射波处理等新技术探测井眼以外10m范围内反射界面的反射信息，精细解读裂缝或层界面空间展布特征的一种测井装备。

该仪器由中国石油集团渤海钻探工程有限公司研究开发成功，具有全部自主知识产权，属国内首创，达到国际先进水平。

【总页数】1页(P72)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.远探测声波测井多尺度相关法提取反射波 [J], 王贵清;徐明;文得进;刘丹丹;王峰;宋春枝;韩艳
2.方位远探测反射声波成像测井仪器 [J], 李国英;柴细元;鞠晓东;乔文孝;嵇成高;韩明明;李卫强
3.方位远探测声波反射波成像测井仪研制与应用 [J], 刘先平;柴细元;鞠晓东;王志勇;卢俊强;门百永
4.新型远探测声波反射波测井仪器问世 [J],
5.方位远探测声波反射波成像测井系统提高井旁储层判识能力 [J],
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方位远探测反射声波成像测井仪器李国英;柴细元;鞠晓东;乔文孝;嵇成高;韩明明;李卫强【摘要】方位远探测反射声波成像测井仪器利用测量的反射波信息,识别井旁远距离范围内的反射体,定量分析反射体距井筒的距离和方位.该仪器采用相控阵大功率发射技术、方位阵列接收技术以及独创的直接承压式有源发射、接收声系结构,使其能探测距离井筒40 m以上某方位的反射体,方位分辨率22.5°.介绍该仪器测量原理、结构设计与特点、性能参数以及方法模拟实验,现场试验验证了其效果,有效地弥补了测井探测深度太浅与地震勘探分辨率较低的缺陷,为深部复杂油气储层的精细描述提供新技术.%The exploration and development of the fractured complex oil and gas reservoirs often need to provide more detailed stratigraphic information in the multidimensional geometric space. The measured information of reflection wave form azimuth remote exploration acoustic reflection imaging logging tool,cannot only identify the reflectors with a remote distance away from the borehole but can also quantitatively analyze the distance and direction of the reflector from the wellbore.The instrument adopts phased array high-power transmission technology,azimuth array receiving technology and original direct-pressure active emission and receiving sound system structure,so that it can detect reflectors located at a certain position above 40 m from the wellbore with azimuth resolution of 22.5°.This paper describes the tool's measurement principle, structural design and characteristics,performance parameters as well as method simulation experiments.The field test has verified its effect and compensates for the defects that the DOI of loggingis too shallow and the resolution of the seismic is low,and also provides new technologies for the detailed description of deep complex oil and gas reservoirs.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】6页(P221-226)【关键词】声波测井;方位远探测;反射波;直接承压;成像测井【作者】李国英;柴细元;鞠晓东;乔文孝;嵇成高;韩明明;李卫强【作者单位】中国石油集团测井有限公司天津分公司,天津300457;中国石油集团测井有限公司天津分公司,天津300457;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油集团测井有限公司天津分公司,天津300457;中国石油集团测井有限公司天津分公司,天津300457;中国石油集团测井有限公司天津分公司,天津300457【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言石油勘探测井中,对碳酸盐岩油气藏勘探重视程度逐渐提高。

现代声波测井技术及其发展特点【摘要】声波测井技术是一种通过声波来获取地下岩石信息的技术，在油田勘探和开发中具有重要意义。

本文首先介绍了声波测井技术的定义和重要性，然后详细解析了其基本原理、分类、发展历程以及在油田勘探中的应用。

随着技术的不断创新，现代声波测井技术的发展趋势也逐渐清晰，越来越多的创新应用被推出。

结论部分总结了现代声波测井技术的重要性，并探讨了其发展特点和应用前景。

通过本文的介绍，读者将更深入地了解声波测井技术在油田勘探中的作用和未来发展方向，为油田工作提供技术支持和指导。

【关键词】声波测井技术, 现代技术, 发展特点, 应用前景, 油田勘探, 基本原理, 分类, 发展历程, 应用, 发展趋势, 重要性.1. 引言1.1 声波测井技术的定义声波测井技术是一种利用声波在地层中传播的特性来获取有关地下岩石构造、孔隙度、岩性和地层岩性参数等信息的技术方法。

声波测井技术通过向地层发送声波信号，然后接收并记录声波信号经过地层传播后的反射、折射以及散射等信息，从而分析地层结构和性质。

声波测井技术可以借助不同频率的声波来实现对地下不同深度和不同性质地层的探测，具有高分辨率、广覆盖、实时性强等优点。

声波测井技术在油田勘探、地质勘探、水文地质等领域具有重要的应用价值，为地下能源资源的勘探开发提供了有力的技术支持。

通过声波测井技术，可以实现对地下构造、岩性、孔隙度等参数的高精度、高效率的获取，为地下资源勘探和开发提供了重要依据。

1.2 声波测井技术的重要性声波测井技术可以提供对地下储层岩石性质和流体性质的准确识别和评价。

通过声波测井，可以获取地层的孔隙度、渗透率、岩石类型、地层构造等信息，为油田勘探和开发提供了重要的依据。

声波测井技术还可以为油田开发提供重要的参数和数据支持。

通过声波测井，可以实现对井眼周围地层的高分辨率成像，为油田开发定位研究区域、设计开发方案提供了重要的技术支撑。

声波测井技术在油田勘探和开发中的重要性不可忽视。

博客石油第八章 声波测井（16学时）声波在不同介质中传播，速度有很大差别，而且声波幅度的衰减、频率的变化等声学特性也是不同的。

声波测井就是利用岩石等介质的这些声学特性来研究钻井地质剖面、判断固井质量等问题的一种测井方法。

声波是近年来发展较快的一种测井方法。

由最早的声速测井、声幅测井发展到后来的长源距声波测井，变密度测井、井下声波电视BHTV 、噪声测井到现在的多极子阵列声波测井（包括偶极子横波成像仪DSI ），如井周声波成像测井CBIL ，超声波井眼成像仪等。

特别是声波测井与地震勘探的观测资料结合起来，在解决地下地顶构造，判断岩性，识别压力异常层位，探测和评价裂缝，判断储集层中流体的性质方面，使声波测井成为结合测井和物探的纽带，有着良好的发展前景。

第一节 岩石的声学特性声波是物质的一种运动形式，它由物质的机械振动产生，通过质点间的相互作用将振动由近及远的传播，而质点与质点有弹性相互联系着。

所以声波在物质中的传播与其弹性密切相关。

一．岩石的弹性受外力作用发生形变，外力取消后，恢复到原来状态的物体叫弹性体。

而当外力取消后不能恢复其原始状态的物体叫塑性体。

一个物体是弹性体还是塑性体，不仅和物体本身的性质有关，而且和物体所处的环境有关（温度，压力等）及外力的特点（外力作用形式，时间和大小）有关。

一般说外力小作用时间短，物体表现为弹性体。

声波测井发射的声波能量小，作用在岩石上的时间也短，所以对声波测井来讲，岩石可看作弹性体。

因此研究声波在岩石中的传播规律，可以应用弹性波在物质中的传播规律。

可用杨氏模量（纵向伸长系数），泊松比和拉梅系数等物理量来描述物质的弹性。

二．岩石的声波速度声波在介质中传播，传播方向和质点振动方向相互一致的称为纵波，而传播方向与质点振动方向相互垂直的称为横波。

纵波和横波的传播速度 v p , v s 与弹性参数有如下关系：V p =ρμλσσσρ2)21)(1()1(+=−+−⋅E …………………………………(1) V s =)1(21σρ+⋅E E: 杨氏模量 σ：泊松比 ρ：物质密度 μλ, ：拉梅系数 同一介质中，σσ21)1(2−−=s pv v 由于大多数岩石的泊松比为0.25,所以在岩石中的纵横波速度之比约为1.73。

浅谈声波测井技术作者：李新宝柴绪令方玉满郭民龙来源：《科技资讯》2011年第31期摘要:声波测井就是利用声波在岩石中的传播特性来研究探测井下地质情况,从而判断固丼的一种测井方法。

这种测井的方法起步较晚,但是近些年来发展迅速,新的技术和工艺不断涌现,已经成为非常重要的一种测井方法。

本文从声波测井技术的原理、应用及发展趋势几方面简要地介绍一下声波测井技术。

关键词:声波测井岩石时差值传输网络中图分类号:TE52 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(a)-0004-01声波测井技术在20世纪50年代开始出现,现在经过了半个世纪的发展已经成为物理测井技术中最重要最流行的测井方法之一。

物理测井的方法和技术有很多,如电阻率测井技术、核磁测井技术、电缆地层测试技术、声波测井技术等等。

众所周知,声波在不同的介质中传播,它的声学特性会不同。

声波测井技术正是利用了岩石的这些声学特性,来研究井下的地质,识别岩层判断固丼质量。

虽然声波测井技术相比于前几种技术来说出现的较晚,但是近些年来发展较快,主要是因为它不受泥浆性质的泥浆侵入的影响,而且声波测井的仪器更加快捷轻便。

另外,对声波在岩石中传播时一些声学特性的研究也推动了声波测井技术的发展。

目前虽然我国的声波测井仪器还不是很先进,但是在一些测井的资料、信号处理方面已颇具特色。

1 声波测井技术的原理和方法声波是通过机械振动产生的一种运动形式,介质的弹性与声波在其中的传播情况有着密切的联系。

在声波测井时,由于声波的能量小作用快,所以岩石就可以当做弹性体,根据弹性波的特点来研究传播过程和规律。

最早出现的声波测井技术主要是声速测井和声幅测井,声波测井使用的设备是声波测井仪器,通过它发出的声波探测井下岩石的性质,估算地层孔隙度,目前这是应用较多的声波测井方法。

声波测井系统由三部分构成,分别是井下换能器、地面控制器以及相应的处理记录设备。

地上记录设备用于记录两次接受换能器的中点时间,不是声波信号到达时的初始时间,这样的测量会减小使用测量时带来的误差,起到增加准确度的效果。

44随钻声波测井技术发展历程与研究现状古锐瑶 防灾科技学院【摘　要】随钻声波测井作为一门大斜度井或水平井中评价储层物性与裂缝发育程度的技术，能够有效的对碳酸盐岩储层物性与裂缝发育程度进行评价，从而提高优势储层的钻遇率，从而保证油气田高产稳产。

因此，研究随钻声波测井技术的发展历程与现状为油气田的勘探开发提供了有力的技术指导。

【关键词】随钻声波测井；裂缝发育；勘探开发一、引言声波测井作为评价储层物性的一门技术，能够有效识别孔隙与裂缝发育的优势储层。

对于直井而言，采用电缆声波测井便可满足储层物性评价，而对于大斜度井或水平井，电缆声波测井已不能满足施工要求，急需采用随钻声波测井技术对储层物性和裂缝发育程度进行评价。

因此，本文针对随钻测井技术的发展历程与研究现状进行了详细的研究。

二、国外随钻声波测井仪器研究现状为了评价大斜度井或水平井下地层的物性特征，需要获取地层的纵波时差，进而发展了随钻单极声波测井技术，其原理是通过体声源膨胀压缩激发纵波信号，沿井在地层中传播后被接收器阵列接收，再根据时间-慢度相关法处理得到地层的纵波时差。

基于此，斯伦贝谢公司首先研制出了单发单收的ISONIC随钻单极声波测井仪器，并后续改进推出了单发四收的Sonic Vision随钻声波测井仪器；另外，哈里伯顿公司研制了补偿长源距CLSS随钻单极声波测井仪器，以及威德福公司研制了Shock Wave随钻单极声波测井仪器。

目前，随钻单极声波测井技术已经发展很成熟，并且广泛应用于大斜度井或水平井中来获取地层的纵波时差，进而获取地层的孔隙度参数。

为了进一步评价地层岩石物理参数，除获取地层纵波信息外，还需要获取地层横波信息。

对于快速地层而言，随钻单极声波测井既可以获取地层的纵波时差，也可以得到地层的横波时差。

但对于慢速地层而言，利用随钻单极声波测井无法获取地层的横波信息，为了解决这一难题，随钻偶极声波测井技术应用而生。

偶极声源作为正负相反的换能器偏振声源，既可以通过改变电路的连接方式进行传统的单极声波测井，也可以进行偶极切向偏振获取地层的横波信息。

现代声波测井技术及其发展特点
现代声波测井技术是指利用声波在地下介质中的传播规律，通过测量声波各向同性介
质和各向异性介质中的声波速度、衰减和反射等物理参数，对地层结构、岩性、孔隙度、
饱和度等进行定量分析和评价的技术。

现代声波测井技术相对于传统的测井技术具有以下
发展特点：
1. 高精度和高解析度
现代声波测井技术通过提高测量精度和分辨率，能够实现对地层细节信息的精确获取
和分析。

例如，采用超声波测井技术可以获得更高的分辨率和更准确的井膜厚度、孔隙度
和饱和度等参数。

2. 高可靠性和广适性
现代声波测井技术可应用于各种地质环境和地层类型，具有高可靠性和较强的适应性。

例如，采用多次反射和散射方法的全波形声波测井技术可以有效提高测量精度和可靠性，
并可在不同介质中应用。

3. 多参数联合解释
现代声波测井技术可以同时获得不同物理参数，如赛曼衰减率、弹性系数、泊松比、
密度等，从而可以对地层结构、岩性、孔隙度和饱和度等多个参数进行联合分析，提高评
价准确度。

4. 多功能集成化
现代声波测井技术可以集成多种功能，例如，在探测地表水地下渗、地质构造分析和
钻孔质量检测方面均有广泛应用。

同时，声波测井技术还可以集成其他测量工具，如电测井、核磁共振、光电等，提高差异性测量参数和方法的多层面评价。

综上所述，现代声波测井技术在石油勘探开发、水资源调查、工程地质和环境地质等
领域的应用日益广泛，并在国内外产生了广泛的研究和开发活动，具有重要的科学研究和
应用价值。

声波测井技术与方法浅论声波测井技术是地球物理勘探领域中常用的一种技术方法。

它是通过将声波信号向井中传递并记录回波数据，再经过处理，以了解井内岩石的属性、形态和分布情况。

本文将介绍声波测井技术的分类、测量参数、数据处理及应用等方面的内容。

声波测井技术主要分类有两种：一种是低速测量，称为对数衰减测井；另一种是高速测量，称为时间测井。

对数衰减测井是以声波的衰减量为参数，通过对声波回波信号记录的分析，来获取地层信息。

而时间测井则是以声波在井中传播的时间为参数，更加准确地测量地层中孔隙率、岩性和压力等参数。

另外，还有一种近井面声波测井方法，它通过在地面利用声波刺激源产生声波信号，接收井口的回波信号，再进行详细分析，可以获得更为精确的地层信息。

声波测井的测量参数包括两个方面，一个是声波的传播速度，另一个是声波的衰减量。

声波传播速度是通过对声波在地层中传播的时间进行测量，再根据地层的厚度计算得出。

而声波的衰减量则是指声波在传播过程中被衰减的程度，它与地层的密度和波速有关。

在对声波测井数据进行处理时，主要是将井中获得的信号转换为地层孔隙度、波速和密度等参数。

这一过程被称为反演处理。

反演处理一般采用模型匹配法，通过对声波传播的数值模拟和实际观测数据进行比对，以确定地层参数。

同时还需要进行数据的滤波处理，以使数据更为平稳。

在石油勘探领域中，声波测井技术的应用范围广泛。

主要包括以下几个方面：首先，声波测井可以帮助人们了解地层孔隙度、压力和温度等参数，进而评估油气储量。

其次，声波测井可以获得地层的壳体构造等重要信息，对于石油勘探意义重大。

此外，声波测井还可以用于石油储层的地质灾害预测和风险评估。

总之，声波测井技术是地球物理勘探领域中重要的一种技术方法。

通过对声波的传播速度、衰减量等参数的测量和数据处理，可以获取地层的孔隙度、波速等重要参数，进而对油气储量或者地质构造进行评估。

在石油勘探中的应用也得到了广泛的应用和推广。