横波探测法在煤矿采空区地质勘探中的应用

采空区的成因,提出采用横波勘测技术探测采空区地质状况的技术对策,为预防塌陷冒落等采矿事故、提高煤矿开采工程的安全管理水平建言献策.

横波远探测测井换能器研究

为提高偶极子横波远探测反射波的信噪比和增加其探测距离,根据偶极子井孔模式波的激发特性及反射波传播特征分析,研制了基于三叠片的低频大功率偶极子的横波远探测换能器,以降低模式波的相对能量和增加反射波的相对能量。为了得到满足要求的低频大功率偶极换能器,采用有限元方法对现有三叠片进行了优化改进,得到一种符合设计要求的换能器结构,最后制作了样机并对其进行了测试。样机测试结果跟仿真吻合得很好,低频性能得到了极大改善:换能器在谐振频率1.2 k Hz附近具有极好的偶极子指向性,谐振频率处的响应比X-MAC同频率段大19 d B。该换能器的研发成功将为偶极子远探测测井仪器性能及成像质量的提高奠定了坚实的基础。

偶极横波远探测典型地质体解释模型研究及应用

偶极横波远探测技术是近年来发展起来的一门重要的地球物理测井技术,它把常规测井技术的测量范围从井周1 m左右提高到几十米,在井旁裂缝和孔洞等地质体的探测中取得了较好的应用效果。本文根据偶极横波辐射声场和接收声场的互易性,提出了一种快速计算井旁地质体反射声场的解析方法——远场渐近解,实现井旁孔洞、裂缝等典型地质体反射声场的快速计算,分析了不同地质体的远探测成像特征,在此基础之上,与已有实际井资料结合建立了偶极横波远探测的解释模型,并将其应用于海上实际井旁地质体评价。应用结果表明,偶极横波远探测解释模型可用于海上缝洞型地层识别、井旁断层或断裂带判断等,效果明显。

低频偶极横波远探测测井在南海油田的应用

中国南海北部湾盆地是具有巨厚优质烃源岩的新生代复杂断块油气藏。井旁构造、断层和断裂评价是勘探开发面临的重要难题。偶极反射横波远探测技术利用阵列声波测井仪向井外发射横波,接收井周地层中裂缝、断层等波阻抗界面反射回井中的横波并进行成像。使用低频偶极指向性声源,可以更精细地描述井外更远处裂缝、断层的方位与走向。该技术应用于南海北部湾盆地勘探开发中,能够对井旁断层位置和方位进行精细成像与刻画,用于帮助分析复杂断块区的井旁断层及构造,应用效果好。

偶极横波远探测技术在X油田的验证及应用

偶极横波远探测测井采用四分量的偶极子发射器和接收器,不但能确定反射体与井筒的距离,还能确定其方位。X油田的岩心资料显示地层中有裂缝、孔洞发育,油藏上下是否连通没有定论,故按层状边水油藏进行设计和开发,但有些井的生产情况表现为块状油藏特点。尝试用偶极横波远探测资料、岩心资料、气测录井等资料解决地层中发育的裂缝、孔洞能否连通上下地层的问题获得成功,证明储层裂缝和孔洞可以形成上下连通通道,并通过后续钻井证明已经有地层流体通过该通道实现了向上流动。应用分析认为偶极横波远探测技术在较好地用于探测地层裂缝和孔洞同时证明X油田为块状油藏。

四分量偶极横波远探测在深海斜井井周构造成像中的应用（英文）

利用深海地层的声波测井数据进行远探测成像是海洋油气勘探的一个新的应用课题。声波远探测可以在一维井孔中对井周数十米范围内的复杂构造进行二维成像。本文基于偶极声源的指向发声特性和四分量数据,实现反射体的方位探测功能,从而对井周进行三维成像。我们首先对野外四分量数据进行矩阵旋转得到多方位数据;此基础上,对旋转后偶极数据采用一系列处理步骤得到反射体成像。根据以上横波成像原理,用中国南海深海斜井采集的正交偶极四分量数据对井周围50 m范围内构造进行反射横波成像,刻画了反射体的形态并确定反射体的走向。井旁地层和断层构造的横波成像结果与该井所在的正交地震剖面的产状相符,断层的产状也与区域应力和斜井应力分析一致。结合其他测井资料(井壁电成像),进一步确定了远探测成像中地层的倾向。本文的研究结果表明:将井中的声波远探测成像与地震成像相结合,可以精细刻画井旁构造的空间形态,并填补这两种测量尺度的空白。

基于四分量偶极横波远探测的井周构造走向快速反演方法研究

偶极声源的辐射特性及仪器的四分量正交采集系统使得偶极横波远探测可在一维井筒中对井外构造进行方位探测.基于反射横波幅度随声源偏振方向呈余弦平方变化这一特征,本文提出一种利用函数拟合快速反演井周构造走向的方法.根据这一规律,该方法仅用4个方位剖面数据即可准确反演井周构造走向,同时得到井周构造的离井距离和倾角.数值模拟和物理实验模拟均验证了幅度随方位的变化以及反演方法的可行性.根据这一方法做的现场实例也进一步证明了该方法的适用性.本文工作为利用四分量偶极数据进行井周构造的反射横波成像提供了实用而有效的处理方法.

偶极横波远探测测井数据处理及应用

单井反射声波远探测成像技术是近年来石油勘探研究热点之一,其中一个重要进展就是利用偶极横波对井旁的地质构造进行反射波成像。该技术不仅可以得到井旁反射体的空间位置,同时也可以通过四分量数据旋转,得到井旁反射体的走向。基于偶极横波远探测基本理论,开发出了偶极横波远探测测井资料处理技术,形成了一套快速有效处理偶极横波远探测测井成像资料的流程。该技术能够有效探测储层中的井旁地质构造,计算速度较快,能够满足现场数据处理的需要;对于非常规储层,例如致密砂岩、碳酸盐岩储层等的探测也同样有效,可以为井旁储层结构的精细探测提供依据和技术支持。

偶极横波远探测在裸眼井及套管井中接收波场的方位响应特征

偶极横波远探测技术的快速发展及其在裸眼和套管井中应用的需求增加使得研究井中远探测波场的方位特征和接收响应具有重要意义.将远探测声场看作是声源在反射体一侧的镜像点的辐射声场并对其做柱面波展开,得到了充液裸眼和套管井中偶极横波方位远探测接收声场的渐近解.据此对声场在井内流体中产生的径向位移和声压进行了模拟分析,深入研究了接收器偏心距、声源频率和地层类型对井中方位接收波场的影响,并对裸眼和套管井中的响应特征进行了对比,预示了快速和慢速地层条件下声场方位响应中的180°相位反转现象.渐近解析解与三维有限差分数值解的结果对比证实了这一现象,同时也验证了解析解的正确性和普适性.结果表明:接收器偏心距、声源频率和地层类型是井中接收声场方位响应特征的主要影响因素;SH横波入射引起的井内流体的径向位移和声压方位响应特征基本一致,而SV横波入射时二者特征却有较大差异;因此,接收信号中的SV分量有助于识别反射体方位;相对于裸眼井,套管井中接收声场的方位灵敏度更高,更有利于识别井外反射体的方位.本文的分析结果为偶极横波方位远探测技术的进一步发展和应用提供了理论支持.

偶极横波远探测测井技术在塔里木油田的应用

阐述了偶极横波远探测测井技术的原理及特点，并通过实例介绍了偶极横波远探测测井技术在塔里木油田的运用。该技术能对井壁之外3～45m范围内的裂缝、断层、界面进行清晰成像，评价储层发育情况，经试油验证取得较好的应用效果，将测井评价从井筒扩展到了井旁，探测深度大，是石油测井的有效手段，为指导压裂施工，油田进一步勘探、开发和增产措施提供可靠的依据。但在针对复杂、非均质强的碳酸盐岩储层，需要与常规测井以及电成像等资料综合分析，以提高油气发现率。

超声横波反射三维成像技术及在水工混凝土缺陷诊断中的应用

水利工程在长期运行的过程中,其混凝土构件会出现磨蚀、裂缝等损伤,如不及时进行处理,将会严重影响水利工程的安全运行。本文以混凝土内部缺陷所导致的波阻抗差异为基础,采用超声横波反射三维成像法探测。该方法具有横波探测、阵列式耦合、相控阵成像、合成孔径聚焦等特点,在多发多收的配置下,可实现对地下目标高信噪比、强分辨力、强穿透力、高工作效率的探测。通过将超声横波反射三维成像法应用于水工混凝土地面和蜗壳内部侧墙的混凝土裂缝精细化检测,为后续维护、维修提供有效的数据服务和决策支持。实践证明,超声横波反射三维成像技术在裂缝、脱空等水工混凝土缺陷诊断中具有良好的应用效果,值得在同类案例中进行应用和推广。

声波远探测测井仪发射电路的优化实现

声波远程探测需要低频大功率发射和宽频带接收技术,从而使得仪器看得远、看得清。目前,采用单脉冲的激励方式,需要增加发射脉宽或者提高发射电压来提高发射能量。而增加发射脉宽会降低成像分辨率,提高发射电压又对发射换能器提出了新的挑战。该文在现有换能器基础上,提出并采用线性调频脉冲信号激励换能器的方法,以提高探测距离和精度。具体采用DDS技术产生线性调频脉冲信号并由FPGA实现;采用高效的D类放大器来最大化功率;采用一个全桥电路实现了两路发射控制。测井表明,设计的电路能稳定有效地工作,相对于单脉冲发射电路而言,它得到了更好的成像效果图像。该文工作为远程声波探测测井仪器的自主研发提供了一种技术参考。

孔隙裂隙地层中偶极声源的横波辐射声场

孔隙和裂隙通常在脆性岩石中同时发育,影响声波测井过程中声源在地层中的辐射波场。为研究偶极子声源辐射到孔隙、裂隙地层远场中横波能量的空间分布与大小,利用孔隙、裂隙地层波动理论计算不同孔隙度与裂隙密度下SH横波和SV横波的远场辐射图样及不同频率下2种横波的能流大小。结果表明,SH横波能量在井外远场中的空间分布与大小均优于SV横波,起到主导作用。随着地层孔隙度和裂隙密度的增加,SH横波和SV横波的最大能流逐渐减小,且在相同孔隙和裂隙发育度下,最大横波能流随孔隙度的增加衰减更加迅速。

阵列声波测井技术在火山岩储层评价中的应用

为精细评价四川盆地二叠系火山岩储层有效性与含气性,针对阵列声波测井资料开展深入研究。建立了基于斯通利波衰减与反射波信号和纵波速度层析成像技术的储层有效性评价方法,利用阵列声波计算的岩石力学参数形成储层流体性质判别方法,最后,通过偶极横波远探测对井旁缝洞发育程度进行了定量表征,为单井测试结果分析提供合理解释。研究结果表明:①四川盆地火山岩储层主要岩性为火山碎屑岩,储层物性好,斯通利波能量衰减明显,反射系数高,且低频段反射系数比高频段高,地层声速有较明显径向变化,到时曲线滞后明显,反映储层渗透性强、有效性好;②当地层含气时纵横波速度比降低,泊松比降低而体积模量增大,利用泊松比和体积模量交会产生的包络面积可以有效判别储层含气性;③偶极横波远探测成像图显示T2井储层段井外发育有高角度过井裂缝,为地层水流动提供了通道,导致气层段测试产出地层水。

阵列声波测井海上油气田水力压裂效果评价技术

近年来,海上压裂作业逐渐增多,深入了解和认识压裂裂缝的延伸情况、发育程度等信息,对于油气勘探开发至关重要。由于海上环境的特殊性,常规的压裂效果评价技术(井温法、放射性测量法、微地震监测、正交偶极各向异性反演)难以满足海上压裂效果评价需求,而海上压裂井中测井测试资料较为齐全,尤其是在压裂前、后的压裂井中测量了大量阵列声波数据。因此,基于阵列声波测井资料开展了水力压裂效果评价技术研究,主要在压裂前、后进行阵列声波测井,综合应用声波时差、横波幅度、声波各向异性、纵波走时层析成像、声波远探测等技术,对储层压裂缝高度进行定性评价,形成了一套针对海上油气田的水力压裂效果综合评价技术。该技术在渤海油田开发井中的成功应用,表明其能够满足海上油气田作业的要求,对于海上油气勘探开发具有重要意义。

裂缝性储层的声波测井评价方法及其在渤中19-6凝析气田的应用

裂缝是渤中19-6凝析气田变质岩潜山储层重要的储集空间和渗流通道,造成储层的非均质性,并导致不同井测试产能的差异,亟需对裂缝进行综合评价。简述了裂缝评价方面各种声学方法的基本原理,并结合研究区块多井的实例开展裂缝评价。正交偶极的横波各向异性大小能反映裂缝发育程度,且快横波方位能确定裂缝走向;根据井孔模式波的声衰减差异能判断裂缝倾角及其发育程度;根据纵波声速径向变化大小可评价地层裂缝的发育度;偶极横波远探测技术能探测井外数十米处的地质构造。结合井壁成像资料验证以上声波测井评价方法的有效性,最终综合各种声波测井方法和常规测井资料,形成一套近井到远井的测井技术体系,为裂缝性油气藏评价提供支撑。

偶极横波远探测测井中反射波振幅恢复方法

偶极横波远探测测井方法能够探测井外几十米范围内的裂缝或洞穴等地质构造,对于油气勘探和开发有着重要意义。考虑到横波在地层中传播时会产生能量衰减,导致传播路径较长的反射波振幅偏低且与之对应的井外远距离反射体的成像质量差,可引入一套反射波振幅恢复方法进行处理。该方法主要包括2个部分:①在考虑测井环境和计算单位等影响因素下改进波前扩散能量补偿公式,并将其用于恢复横波反射波在地层扩散中损耗的能量;②建立适用于处理测井资料的叠前反Q滤波公式,在增加振幅补偿高、低频极限等约束条件的基础上将公式用于计算补偿反射波的地层非弹性衰减。叠前反Q滤波法成功实施的关键在于获取准确的横波品质因子Q,对此提出一种利用实测和数值模拟偶极横波直达波联合计算Q的方法,该方法的核心在于通过数值模拟的直达波校正实测直达波振幅的几何扩散衰减量。研究结合现场实例的处理和分析验证了偶极横波反射波振幅补偿方法的可行性和有效性。

东海西湖凹陷探井储层压后缝高评价新方法

针对东海西湖凹陷多口探井压裂后,阵列声波交叉偶极子各向异性方法无法准确评价裂缝纵向高度的技术难题,研究了评价探井储层压裂后缝高的新方法。通过研究压后裂缝径向变化特点,利用纵波走时层析成像技术重建压裂前后井壁附近地层的二维速度剖面,如二维速度剖面压裂后较压裂前有明显差异,说明储层被压开;同时,压裂后会在主裂缝周围形成一系列微裂缝,通过偶极声波远探测成像技术对其进行成像,可以评价裂缝的纵向高度和横向深度。研究得知,与压裂前相比,压裂后形成的裂缝使井壁岩石声速降低20%,井周裂缝形成的强反射和散射区域表明井眼周围至少20m的范围内形成了明显的"压裂体积改造",通过对比可以准确判断裂缝的纵向高度,识别精度可达0.152 4m。研究结果表明,纵波径向层析成像和偶极声波远探测成像2项技术可以解决无法准确评价探井裂缝高度的难题,提升压裂后的综合评价效果。

基于阵列声波测井的裂缝有效性定量评价方法

裂缝有效性评价是储层品质研究的重要内容,直接影响产能大小。常规电阻率测井、成像测井对裂缝延伸范围等有效性评价存在困难。结合渤海油田裂缝性储层测井响应特征,提出了阵列声波测井定量评价裂缝有效性的方法。依据改进的多孔介质模型计算裂缝孔隙度,划分裂缝发育区域,在此基础上,对裂缝尺度进行划分,并确定有效性。针对裂缝发育区,首先,通过偶极横波远探测技术识别井眼附近大尺度宏观裂缝发育情况;其次,对成像测井拾取的小尺度裂缝,根据正交偶极四分量数据计算快、慢横波频散曲线,确定裂缝的延伸范围,同时利用地质力学莫尔圆法计算摩擦系数评价裂缝的产液能力,实现裂缝有效性综合评价。渤海油田应用结果表明,阵列声波测井能够准确的评价裂缝性储层裂缝发育程度、尺度规模及有效性,是评价储层裂缝的一种有效测井方法。

偶极子声波测井仪发射声系性能快速检测方法

该文提出了一种针对偶极子声波测井仪发射声系性能进行快速检测的方法。通过实验测量方法,采用专门设计的简易装置测量偶极子声波测井仪发射声系激发的声场波形,并提取声场强度、声源主频以及空间分布对称性等特征参数。如果准确掌握了仪器处于完好状态时的这些特征参数,以此为参考依据与实验测量结果进行对比,通过设定可接受的相对偏差,就可完成对偶极子声波测井仪发射声系性能的快速评价。相对于现有的声波测井仪器检测方法,该方法具有高效、便捷的优势,便于在测井前线基地应用。