远探测声波测井处理解释方法发展与展望

远探测声波测井技术(亦称反射声波测井技术)能够从井中探测及评价井外数十米范围内的裂缝、洞穴和断层等地质异常反射体,大大拓展了测井技术的应用范围。在回顾该技术发展历程的同时,重点介绍了远探测声波测井处理解释核心方法、软件和现场应用效果。结合目前油田实际生产需求和现有技术面临的挑战,指出远探测声波测井处理解释方法有5个最重要的发展方向:继目前利用声波时差和密度通过反射系数褶积进行“测井约束下的地震反演”后,突破实现井下实测反射波和地面地震反射波正反演关系的直接建立,同时开展页岩储层裂缝成像、压裂效果评价、随钻地质导向研究及远探测声波测井仪器革新。

致密储层水平井外裂缝与地层界面远探测声波测井响应特征研究

致密砂岩和页岩等非常规储层中常发育有密集小尺度和高角度裂缝.这些裂缝一方面起到增加储层渗透性的积极作用,另一方面在油气开采、水力压裂、注二氧化碳等过程中,它们又可能引起水平井孔套变和邻井压窜等风险.因此,考察这些裂缝的水平井远探测声波测井响应特征,以及进一步利用远探测方法识别这些裂缝具有重要研究意义.本文构建了致密储层水平井外存在裂缝的三维数值模型,并开展了正演模拟研究.结果表明,当裂缝与井孔夹角较小时,井孔内接收器主要接收裂缝反射波.当夹角大于某临界值后,接收波形主要为来自裂缝两个端点的散射波,它们分裂为两个波包.进一步提出广义SH散射波概念,即声源的偏振方向与裂缝走向平行的横波,它总是代表了所有方位上散射能量最强的方位.水平井外同时存在裂缝和强声阻抗地层界面是更为普遍的情况.相关模拟结果表明,裂缝散射波的主要能量集中在广义SH散射波上.随着地层界面和裂缝走向差异的增大,裂缝对应的广义SH散射波更容易识别.最后,通过一口水平井远探测实例验证了正演模拟结论的准确性.本文研究对识别和评价非常规储层水平井外小尺度裂缝具有重要理论意义.

三维散射声波远探测测井裂缝评价的物理模拟

现有的远探测声波测井主要利用了反射波信息,这不利于井旁地层中裂缝的高分辨率成像,而基于散射波的探测方法才有可能获得更高分辨率的测量结果.提出一种三维散射声波远探测扫描成像方法及结合平面扫描成像和球面扫描成像的技术实现方案,采用薄铝板来模拟井旁地层裂缝,在大水面湖中开展了方位远探测声波测井水下物理模拟实验,用本文提出的反演成像技术处理了实验数据.数据处理结果表明,三维散射声波远探测扫描成像方法能够提高成像信噪比、分辨率和探测范围,较准确地估计井旁裂缝的径向距离、方位、倾角、尺度和深度等参数;与3D-STC和Beamforming方法相比,基于散射波的扫描成像方法不必假设回波信号为平面波,提高了井旁裂缝方位定位准确性.本文方法有望突破目前远探测声波测井技术的局限性,具有良好的应用前景.

基于各向异性扩散滤波的声波远探测成像图增强方法

利用远程反射信息的声波远探测测井技术拓宽了常规声波测井的探测范围,在非常规储层,尤其是缝洞型碳酸盐岩储层的探测方面发挥了重要作用。但由于受到强烈的沿井筒传播的直达模式波的干扰,其偏移成像图中出现大量非规则随机背景噪声,对有效反射体的准确识别产生影响。针对此问题,从图像处理的角度出发,采用各向异性扩散滤波方法对声波远探测成像图进行选择性平滑滤波。利用结构张量构建扩散矩阵,充分利用图像中的结构信息,采用半隐式差分格式求解各向异性扩散方程。对模拟数据和现场声波远探测成像图的处理结果表明,该方法可以有效平滑成像图中小尺度的背景噪声,并良好地保持反射体的边缘信息,增强成像图的质量。

基于2D-VMD的偶极阵列声波测井反射波提取方法

偶极远探测声波测井是利用偶极子阵列声波测井仪器接收到的反射波进行井旁构造成像的测井技术,广泛应用于井周远探测储层评价领域,该技术数据处理的关键是从接收到的声波全波列中分离出反射波并进行成像。目前的反射波分离算法虽然实现了波场分离,但存在直达波和反射波的模态混叠问题,分离后的反射波信号能量损失较大。针对这些问题,基于引入的二维变分模态分解(2D-VMD)建立反射波提取新算法,将原始信号分解为多个具有特定方向和振动特性的固有模态分量,然后选取特定的分量进行重构,实现反射波的分离。采用2D-VMD、中值滤波、F-K变换对模拟和实测数据进行反射波提取。结果表明,相比中值滤波、F-K变换,基于2D-VMD的方法能够在有效压制模式波和随机噪声的同时,准确地提取出完整的反射波信号,最大限度保留反射波的幅度。证明了该方法在偶极阵列声波测井反射波提取中的有效性和优越性。

远探测声波反射波测井方法研究及声系设计方案

传统的测井方法和仪器的探测深度一般最大不超过 3m。放射性测井的探测深度虽然大 ,但只是地层平均的结果 ,因此 ,用传统的测井方法无法识别井壁周围距井壁较远处地层中存在的裂缝和地质异常体。将地震的方法应用于声波测井领域 ,提出一种探测深度可以达到 10～ 15m的新仪器———远探测声波反射波测井仪的整体设计方案 。

远探测声波成像测井资料的应用

远探测声波成像测井是大港油田测井公司与国外同步研究的测井技术。简述远探测声波成像测井资料解释基本原理基础上，论述该技术在验井中的应用效果。应用实例表明，远探测声波成像测井资料能识别井旁3—10米范围内的高角度裂缝、倾斜界面以及断层面。

基于USB总线的远探测方位反射声波成像测井仪数据读取接口设计

远探测方位反射声波成像测井仪(BAR)是新一代成像测井仪,其测井数据存储于内部大容量存储模块中;为了实现在测井现场快速读取和回放测井数据,设计了一种基于USB总线的数据读取接口;数据读取接口通过USB总线与PC通讯,通过自定义高速串行总线与下井仪数据存储模块通讯;高速串行总线为基于M-LVDS的差分总线,设计的工作频率为80 MHz,采用8B/10B编码;数据读取接口电路采用FPGA作为主控芯片,高速总线协议和传输控制均在FGPA中实现;所设计数据读取接口已实现8口井的现场测井数据读取,数据读取速度达到57 Mbps;该设计实现了测井数据的现场快速读取和回放,保证了测井数据检验的时效及测井施工的效率。

新型远探测声波反射波测井仪器问世

新型远探测声波反射波测井方法是由大港测井公司担负的中国石油集团公司级的科研开发课题，目前研究工作基本结束。由大港测井公司研制生产的仪器在现场实验中取得了良好的效果。

页岩气藏水平测井裂缝识别及声学成像研究

随着中国西南地区页岩气水平井钻探与开发取得重要进展,页岩气藏水平井测井资料的处理与解释变得尤为重要。对四川焦石坝页岩气水平井的声波测井数据进行处理,分析页岩地层水平井井孔声场及远探测声场的传播特征,旨在对页岩气藏中的裂缝进行识别和评价,为地震波方位各向异性的成因提供佐证。利用四分量偶极声波测井数据进行横波各向异性处理,分别获得水平偏振(SH)和垂直偏振(SV)的横波数据及波速。在此基础上采用横波远探测技术进行井外反射体的成像处理。处理结果表明该井外地层存在与井斜交的垂直裂缝体系,与该地区的构造形态有关,该裂缝体系的存在与该井区页岩气的高产密切相关。处理结果为页岩气水平井声学测井数据提供了有效的处理方法和较好的应用前景。