偶极子 交叉偶极子阵列声波测井

交叉多极子阵列声波测井资料在页岩气储层评价中的应用摘要：交叉偶极子声波克服了普通单极在软地层中无法测量横波的弊端，能提供地层纵波、横波和斯通利波的丰富信息。

本文总结了多极子阵列声波在页岩气储层中的应用，尤其是在岩性识别、气层判别及地层各向异性分析方面具有良好的应用效果。

关键词：阵列声波；页岩气；储层评价；各向异性1 引言交叉多极子阵列声波克服普通单极在软地层中无法测量横波的弊端，能精确测量地层的各种声波参数，尤其是对慢速地层的测量。

交叉偶极阵列声波（XMAC–II）是贝克休斯公司推出的声波测井仪器, 属于新一代声波成像测井技术。

它将一个单极阵列和一个偶极阵列组合在一起，具有许多优点：偶极子频率响应低，有助于测量具有大井眼的慢速地层；模数转换器的应用, 使动态范围大大增加；一次下井可以同时采集交叉偶极、单极全波列、单极DT 等资料；应用数字DSP滤波, 提高了数据质量。

多极子阵列声波资料在页岩气储层流体性质及岩石力学、地层各向异性分析中至关重要。

2 XMAC-Ⅱ测井资料的应用2.1 识别岩性和气层不同岩性的纵波和横波时差值具有一定的分布范围，利用它们的比值特性可以定性地识别岩性。

如果是两种岩性混合组成的岩层，横波与纵波的时差比值与两种岩性成分的含量有关，借此可以求出这两种岩性的百分含量。

纵波速度对气体和轻质油敏感性强，少量的气体或轻质油会使纵波速度明显降低。

所以当岩石孔隙内充满石油和天然气时，岩层的纵波速度比含水的纵波速度要小，而对横波速度影响很小，只是使横波速度略微增大。

所以在岩石孔隙度一定的条件下，随着含气饱和度的增加，纵横波速度比值迅速下降，以此可识别页岩气层。

泊松比是纵横波速度比的函数，当含气增加时，纵波速度降低，横波速度增加，因此纵横波速度比会有大幅度降低，从而导致泊松比的变化比较明显，含气饱和度越高，其值越低。

杨氏模量随孔隙度增加而减小，气饱和与水饱和的岩石杨氏模量虽然有一些重叠，但气饱和岩石的杨氏模量是一贯而又显著地低，而且，对低孔隙度的岩石，加少量水，杨氏模量就增大。

交叉偶极子声波测井在坪北油田长9储层中的裂缝识别何浩然万平杰房延亮（江汉油田测录井工程公司）摘要：坪北油田长9储层较为致密，裂缝较为发育，是其主要储集空间。

本文阐述了交叉偶极子声波测井原理和裂缝识别方法，指明了长9裂缝走向，为下一步水平井钻探提供了宝贵的资料。

关键词：交叉偶极子地应力横波裂缝横波分裂斯通利波1、偶极子声波测井仪简介目前，较先进的多极子声波测井仪有斯伦贝谢的DSI偶极子横波成像仪、贝克休斯的XMAC多极阵列声波成像仪和哈里伯顿第三代Wavesonic正交偶极声波测井仪以及斯伦贝谢声波全井眼扫描仪Sonic Scanner。

哈里伯顿第三代Wavesonic正交偶极声波测井仪由1个单极发射器、2个偶极发射器和8个接收器阵列组成（图3），主要用来评价地层的岩石物理机械特性（杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量、裂缝指数等）、渗透性和各向异性。

2、坪北油田基本地质概况坪北油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，属于构造稳定区域,地层倾角约1°。

坪北油田目前主要开发中生界三叠系延长组，延长组主要特征为河流三角洲-湖泊沉积体系，向内变为浅-深湖湘，向外变为河流相。

按沉积旋回将延长组从上到下划分为10个油层组，长10～长7期为湖盆形成至发展全盛阶段；长6～长4+5期湖盆持续稳定下降阶段；长3～长1湖盆收缩至消亡阶段。

鄂尔多斯盆地构造主要受印支运动影响，构造应力场最大主应力方向主要为北南向，但坪北油田现今最大主应力方向约为75°北东东向（图1），这主要是受后期燕山运动构造影响，这种应力场影响了三叠系裂缝的发育（图2）。

3、交叉偶极子声波裂缝识别方法3.1 正交偶极子声波测井原理单极子源一般是圆管型的换能器以轴对称方式沿径向振动（膨胀或缩小），单极子声源在井孔中激发起以地层纵波为首波、横波和斯通利波的全波列。

但在软地层井眼中单极子声源只能激发起纵波和斯通利波而不能激发起地层横波模式。

偶极子阵列声波测井仪最显著的不同就在于它所使用的声波探头的振动方式与以往的声波测井仪器的探头的振动方式不同，因而它在井孔中激发的声波模式与对称声源激发的声场不同。

偶极子声波测井原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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这些声波包括具有特定极化的纵波（P波）、横波（S波）以及转换波等。

②极化接收：测井仪配备多个正交排列的偶极子接收器，能够分别接收沿X 轴和Y轴传播的声波信号。

这包括线性轴组分（X to X, Y to Y）和交叉轴组分（X to Y, Y to X）。

③地层响应分析：不同类型的声波在穿过地层时，其速度和衰减受地层岩石性质及各向异性影响。

偶极子测井能捕捉到这些差异，特别是对地层的横向异性和裂缝分布敏感。

④数据处理：收集到的声波到达时间、幅度及波形数据经过复杂处理，用于计算岩石力学参数，如弹性模量、泊松比等。

⑤地质解释：通过分析处理后的数据，可以识别岩性、评估地层各向异性程度及方向，辅助判断裂缝发育情况、流体饱和度及岩石应力状态。

⑥成果应用：最终，这些信息应用于油气藏开发的多个环节，如储层描述、油水界面识别、地质建模及生产优化等。

偶极子声波测井技术因其对地层特性高度敏感性，在复杂地质结构分析中发挥着重要作用。

利用偶极子声波测井进行储层可压性评价摘要：随着油气田开发进度的深入，储层压裂效果直接影响到后期储层产量及增产措施。

本文应用气田应用较多的偶极子声波测井，构建一套储层可压性评价方法，在评价压裂效果的同时，为后期压裂提供指导参数，为油气公司的工程压裂施工提供测井技术支撑。

关键词：偶极横波；各向异性；裂缝检测；压裂鄂尔多斯盆地上古生界裂缝性气藏不断取得突破，但是每口井产能差较大，而且几乎每口井都需要压裂改造，因此有效的压裂检测技术，不仅能评价压裂效果好坏，还能有效评价压裂规模与产能之间的关系，指导后期压裂改造方案。

本文总结利用压后偶极子声波测井进行压裂改造效果评价效果，在实践中取得了显著效果。

由于偶极子声波测井不仅可以获得地层纵波，而且可以获得地层发射回来的横波及斯通利波，从而拓展了声波测井的应用范围。

在构造应力不均衡或裂缝性地层中，横波在传播过程中通常分离成快横波、慢横波，且显示出方位各向异性，沿裂缝走向或最大主应力方向上传播速度比垂直于裂缝走向或最小主应力方向上传播的横波速度要快，这就称之为地层横波速度的各向异性。

1 偶极子声波压裂检测原理偶极技术采用偶极声波源，当偶极子声源振动时，很像一个活塞，能使井壁一侧的压力增加，而另一侧压力减小，使井壁产生扰动，形成轻微的扰曲，这种由井眼扰曲运动产生的剪切扰曲波具有频散特性，在适当的低频范围内该扰曲波的传播速度趋近于横波，其传播方向与井轴平行。

交互式多极子阵列声波仪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。

一般将裂缝按地质成因、裂缝开度、裂缝力学成因等来进行划分。

根据裂缝成因可将裂缝分为两种，即地应力造成的天然裂缝和压裂时形成的人工裂缝。

通过实验可以证明，由压裂造成的人工裂缝产生的快慢横波的频散曲线平行，而地应力造成的天然裂缝产生的快慢横波的频散曲线交叉。

因此可以根据横波频散曲线的特征，区分地层不同裂缝的成因。

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。

交叉偶极声波测量原理常见的交叉偶极阵列声波测井仪器（如XMACII），由两个单极子发射器（近单极、远单极）、两个正交排列的偶极子发射器和八个阵列接收器组成，不仅可采集全波单极子波列、偶极子波列（Inline模式），还可采集到交叉偶极子波列（Crossline模式）。

单极子全波列采集: 单极子点声源以轴对称方式沿径向震动，向仪器周围激发纵波、横波、斯通利波信号（横波无法在泥浆中传播），波形沿径向扩大，能量以流体纵波慢度方式到达井壁，并使井壁周围产生轻微膨胀，同时在地层中激发纵、横波，一部分能量以反射波形式返回泥浆，一部分则折射进入地层，当入射角到达第一临界角时，折射波以滑行纵波的形式沿泥浆和地层的界面并靠近地层的一侧传播（图1），这时井壁上每一点上的纵波都是一个新声源，从而将纵波传回井筒被仪器接收（即PPP波）；图1 滑行波的产生另一方面，对于地层中所激发的横波而言，在快速地层中，当入射角到达第二临界角时，产生滑行横波沿地层界面传播，并发生临界折射，横波首波转为纵波穿过井筒流体作为滞后到达的纵波被仪器接收（即PSP波）；而对于慢速地层（地层横波速度小于井筒泥浆纵波速度），无法达到第二临界角，故仪器接收不到横波信号。

（图2）斯通利波作为界面波，沿井壁界面以及仪器轴与井眼流体的界面传播，直接穿过井眼流体到达接收器，其传播速度低于井内流体速度，具有频散性和衰减性。

快地层慢地层图2 单极子在快、慢地层中的传播偶极子全波列采集: 偶极子声源通过压电陶瓷在井眼一边引起泥浆压力增加，另一边造成压力减小，从而在井筒中产生挠曲波（挠曲波传播速度因频率改变而改变，在低频情况下，挠曲波以接近地层横波速度传播），横波挠曲波的传播方向与井眼共轴，而位移与井眼垂直（图3），偶极横波测井实际是通过测量挠曲波来计算地层横波速度。

图3 偶极声源激发挠曲波偶极子声源在井下工作时，在地层中直接激发纵波与横波，而伴生的横波/挠曲波沿着井眼向上传播，这种波在井液中产生一种“偶极型”压力扰动，并且由定向偶极接收器接收（由于探测挠曲波的接收器仅仅对于不同的压力差敏感，而对轴对称的应力场不敏感，故纵波和斯通利波首波被压制）。

XX井WaveSonic解释报告目录1 概述.......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1钻井及测井概况...............................................................................................错误！未定义书签。

1.2油藏地质概况 ...................................................................................................错误！未定义书签。

1.3测井概况 ..............................................................................................................错误！未定义书签。

2 测井地质分析.......................................................................... 错误！未定义书签。

3 交叉偶极子声波(W AVESONIC)测井资料评价 (2)3.1时差提取 (2)3.2现今最大水平主应力方位（岩石方位各向异性）分析 (2)3.3反射分析和衰减异常评价 (2)3.4岩石机械特性分析 (3)3.5压裂裂缝高度预测 (3)4 成果图件说明 (4)1.3.1交叉偶极子声波测井普通的声波测井使用单极声波发射器，向井周发射声波，声脉冲由井内流体折射进入地层时，使井壁周围产生轻微的膨胀，在地层中产生纵波和横波。

然而在慢速的、胶结较差的地层中，由于横波速度小于井内流体声速，横波首波与井内流体波一起传播，不能产生临界折射的滑行横波，使得单极声波测井无法测出横波的首波，要在软地层中测量到横波，需要采用偶极子声波测井技术。

交叉偶极子声波测井参数设置探讨作者：刘宇施钰来源：《中国科技博览》2014年第06期摘要 XMAC-II是美国阿特拉斯公司新一代交叉偶极子阵列声波测井仪，它可以同时进行偶极子和单极子的测量，提供了测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法，在分析地层各向异性方面也具有独特优势。

XMACII对采集到的波形进行全部数字化处理，由于采用了先进的工艺和技术，使该仪器的采集准确性大大提高。

在测井过程中可根据实际需要，采集不同的测井数据，这些数据主要包括：声波时差ΔT，单极全波列，偶极全波列等测井信息。

为了使采集到的数据更加准确，必须根据实际情况设置适当的参数，并判断采集到的信息是否正确。

本文主要介绍XMAC-II测井原理及针对不同的参数设置对测井影响方面进行探讨。

关键词 XMAC-II 参数设置ΔT质量控制偶极子声波全波列【分类号】：P631.81一、 XMAC-II 仪器组成XMAC-II交叉偶极子声波测井仪将单极阵列与偶极子阵列交叉组合在一起，（结构见图1）两个阵列配置是完全独立的，各自具备不同的传感器。

它由1677EA声波采集线路、1678MB接收探头、1678PA隔声体、1678BA发射探头、1678FA发射激励线路组合而成。

二、 XMAC-II测井仪参数设置1、采集程序的启动（1）、ECLIPS5700测井系统的核心是多台HP工作站，软件环境是UNIX系统加上由ATLAS开发的ECLIPS应用软件。

系统打开后程序进入井场信息管理状态下，此时，操作员可根据实际情况录入工作目录和井场信息。

（2）、ECLIPS主程序启动。

（3）、在仪器连接完毕后，应对仪器的外壳BODYMARK标记用井斜方位仪器进行刻度，计算出仪器外壳BODYMARK标记与井斜方位的夹角。

由于BODYMARK标记于偶极的Y发射器相对应，因此只有在进行角度刻度后，才能准确的进行地应力方位的计算。

（4）、为井下仪器供电，调用自检软件。

对仪器进行自检。

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%。

基于交叉偶极子声波和固井质量测井评价压裂缝方法王猛;杨玉卿;张国栋;张志强;李明涛【摘要】对压裂缝高度的评价一直是评价储层压裂效果的核心,由于受制于海上施工时间及放射性污染等因素,传统的井温测井、同位素测井等评价方法无法在海上油田应用.在评价固井水泥窜层风险基础上,过套管交叉偶板子声波和声波水泥胶结(SBT)固井质量测井技术相互结合,可以准确地评价海上致密储层压裂缝高度,从而定量对压裂施工效果进行指导和评估.通过多口井实际应用,该技术方法效果较好,值得推广应用.【期刊名称】《石油地质与工程》【年(卷),期】2016(030)005【总页数】4页(P88-90,96)【关键词】致密储层;交叉偶板子声波;固井质量;压裂缝【作者】王猛;杨玉卿;张国栋;张志强;李明涛【作者单位】中海油田服务股份有限公司,河北燕郊065201;中海油田服务股份有限公司,河北燕郊065201;中海石油(中国)有限公司上海分公司;中海油田服务股份有限公司,河北燕郊065201;中海油田服务股份有限公司,河北燕郊065201【正文语种】中文【中图分类】TE357.1水力压裂技术是目前世界上油田增产和非常规油气田开发应用最为广泛且最为有效的技术措施，确定压裂后的裂缝高度是评价压裂效果的核心内容。

目前有三种陆上油气田确定储层压裂缝高度的方法：一种是井温测量方法，施工快捷、经济、高效，但需人为判断“拐点”[1]，精度受人员经验影响，对压裂缝高度的确定精度较低，对施工要求较高，不适用海上油田；第二种是同位素测井方法，可以准确检测压裂缝高度[2-4]，但由于放射性物质对储层存在一定的污染，且海上油田放喷排出的液体处理困难，海上油田无法应用；第三种是注硼中子寿命检测方法，可较准确检测压裂缝高度[5]，但该方法受储层本身孔、渗特性和施工时间等因素影响较大，无法在各类型油气田中准确、高效地评价储层压裂缝高度，且注硼中子寿命测井污染原因，不适用海上油田。

44石油资源在社会经济发展过程中发挥着重要的地位与影响力，同时，石油属于不可再生资源，所以十分珍贵。

随着我国经济实力的不断增强，在国际上有着举足轻重的地位与作用。

我国在物探方面取得了显著成绩，尤其是油田勘探开发技术已经达到世界先进水平。

油气勘探是石油开采的关键，由于钻井工作面临着越来越复杂的地质环境，引起一系列安全事故，不仅影响设备的性能发挥，还严重影响生产效益，因此，石油勘探领域对探测技能提出更高要求。

从油田和相关生产单位角度出发，对交叉偶极子声波成像测井技术应用进行探究，希望为油田生产提供参考价值。

1 交叉偶极子声波成像测井技术概述在我国《节能减排“十二五”规划》指出，在面对全球气候发生变化与环境污染日益严重的时代背景下，这对各个国家的生存与发展都是一个严峻挑战，是各个国家现阶段都必须要面对与解决的问题。

社会是不断发展与进步的，人们的思想观念也会随着社会的进步而不断的提高，社会的进步不仅仅提高了各行各业的生产效率，也对各个领域的发展带来新的挑战。

在国际原油市场价格普遍低迷的时代背景下，要尽快降低内部消耗，减少原油生产成本，提高经济效益与社会效益。

而交叉偶极子声波成像测井技术，提高抽油机的工作效率，减少人力与物力，这是油田降低内部消耗，实现经济效益与社会效益最大化的重要手段。

交叉偶极子声波测井可以划分为无侵害和无渗透钻井液2种形式，而游梁式抽油机是采油作业中最常用的机械设备，其主要是由燃油系统、进气系统以及电子控制系统组成，燃油系统是游梁式抽油机的重要组成部分，它是整体正机联试的前提条件。

游梁式抽油机在运行时，电动机高速旋转，将动力通过皮带和减速机传递给曲柄轴，最后由曲柄轴连杆经横梁带动游梁传递给抽油泵。

一般来说，将一定量的零率失井眼稳定剂加入到水基钻井液中，就可以得到超低渗透钻井液。

超低渗透钻井液混合剂中含有惰性材料，这种材料在一定条件下可以使得泥页岩中的裂缝或者空隙处沉淀，从而阻止水或者其他固体进入到地层的超低渗透屏蔽层。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。