基于DDS的正交偶极子声波测井仪快检装置研究

正交偶极子声波测井仪是从贝克休斯公司引进的高端成像类测井仪器,已在国内服役多年,而随着使用年限的增加,其检查、维保的成本越来越高,其中仪器接收声系的拆解检查是最主要原因。因此研制了一种快速检查装置,提供多路测试声源信号,实现在不拆解声系的情况下,快速无损检查该仪器接收声系的工作状态,降低人力、物料和时间成本,提高检维修效率。

利用随钻正交偶极子声波测井评价地层各向异性的数值研究

在随钻测井条件下,由于钻铤占据了井孔内的大部分空间,充液井孔中沿着井轴方向传播的模式波的特性与电缆测井非常不同.本文建立了随钻正交偶极子测井声学模型,采用三维有限差分方法模拟了偶极子声源在随钻条件下各向异性地层井孔内激发的声场,研究了地层的声学各向异性在随钻正交偶极子声波测井中的响应特征.数值模拟结果表明,在随钻测井条件下,对于井轴同TI地层对称轴垂直的情况,弯曲波分裂现象仍然存在,通过正交偶极子测量方式和合适的反演算法能够准确有效地确定地层的快横波方位角,可以考虑采用同正演理论相结合的反演算法来获得地层的快、慢横波速度及声学各向异性信息;对于井轴同介质对称轴呈一定夹角的TI地层井孔,情况变得非常复杂,不同井斜倾角下弯曲波的速度的变化趋势并非同对应的地层横波速度的变化趋势完全一致,不过在一定的频段内,地层横波速度仍然是弯曲波的最主要控制因素.对于本文研究的模型,当井轴同介质对称轴的夹角大于大于60°时,此时获得的弯曲波的各向异性值基本能够反映对应角度下地层横波速度的各向异性信息.

TI地层井孔中正交偶极子声波测井的物理模拟

采用缩小尺寸的模型井和自制的声波测井模拟试验系统模拟研究正交偶极子声源在井轴与TI介质的对称轴呈不同夹角的模型井中声传播的特征,采用慢度时间相关法、频散分析方法及各向异性分析方法对测量得到的四分量偶极子波形进行分析,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:正交偶极子声源在TI介质井孔中激发的弯曲波的速度随井轴与介质对称轴夹角的变化趋势与对应的横波体波速度的变化趋势相一致,且略小于对应的横波体波速度;从试验数据中提取的快、慢弯曲波的频散曲线互相平行,与固有各向异性地层井孔中的快、慢弯曲波频散曲线互相平行的理论相一致;通过HTI井孔中的正交偶极子模拟测量试验验证了地层横波各向异性测量及快横波面测量的可靠性。

正交偶极阵列声波测井仪的设计

在分析正交偶极子四分量测量原理的基础上,设计了一种正交偶极阵列声波测井仪,并介绍了其测量的具体实现方法。用该测井仪对不同地区的标准井和生产井进行了测试。结果表明,该仪器测得的波形信噪比高,波形特征清楚正确,资料处理结果中的快、慢横波慢度与各自的横波波形、各向异性及快、慢横波面方位角等都有良好的对应关系。

含偏心钻铤充液井孔中正交偶极子声波测井的数值模拟研究

采用三维有限差分方法模拟了正交偶极子声源在含偏心钻铤的充液井孔中激发的声场,研究了钻铤偏心对模式波的种类、激发幅度、以及频散特征的影响.研究结果表明,钻铤偏心导致偶极子声源激发的声场的模式不唯一,观察到了除偶极模式外的单极模式波和四极模式波;钻铤偏心导致偶极模式波出现分裂现象,尤其是快速地层F2模式和慢速地层弯曲波的稍高频率的部分,且快、慢波所对应的两个方位为偏心的方位和与偏心方位垂直的方向;井孔折射横波以及快速地层F2模式的低频部分的慢度基本未受到钻铤偏心的影响,仍然能够正确反映地层的横波慢度及各向异性;对于本文研究的慢速地层井孔模型,当偏心距离l小于等于0.01 m时,弯曲波的慢度和激发幅度受钻铤偏心的影响很小,从快、慢弯曲波中提取的快、慢横波慢度基本能够反映地层的各向异性特征.

正交偶极子声波仪(WaveSonic)及应用

随着勘探和开发更复杂、更隐蔽的油气藏,需要测井从方法理论到测量技术都要有更新的发展。成像测井系统正是在这样背景下发展起来的。正交偶极子WaveSonic仪是成像测井仪之一。本文从WaveSonic测井基本原理出发,结合克拉玛依油田的实际测井曲线,阐述仪器的测井解释及实际应用。

XMAC-Ⅱ正交多极子阵列声波测井资料在西南油气田—泸州区块页岩气储层评价中的应用

XMAC-Ⅱ正交多极子阵列声波测井仪是美国ATLAS公司ECLIPS-5700测井系统中标配成像测井仪器,探测深度大、适应范围广,在页岩气储层岩性、裂缝性、含气层和储层可改造性评价方面都得到了较好的推广应用。本文根据XMAC-Ⅱ正交多极子阵列声波测井仪在西南油气田-泸州区块实际获取的纵波、横波、斯通利波,从而计算出各向异性地层的大小和方位,评价裂缝的发育带,判断岩石裂缝的有效性,有效评价页岩气储层,为压裂开发提供有效参数,为油田增产、增效服务方面,起到了非常重要的作用。

正交偶极子阵列声波数据采集与处理

介绍了用于正交偶极阵列声波测井的多通道同步数据采集系统设计方案,采用分布式处理的设计思想,每个通道数据由独立的DSP进行处理,同时使用1个CPU进行数据汇总和协调各个DSP模块的工作,提高了数据处理的实时性和系统的可靠性,降低了对处理器的要求,便于系统实现。分析了在正交偶极阵列声波测井情况下对数据处理的要求,以及具体的解决方法,重点介绍了采用多点采样平均和数字滤波用以提高信号质量的方法。

新型模块化声波测井仪评价墨西哥Cuitlahuac油田的横波各向异性

正交偶极声波测井仪能够测量地层的横波各向异性。岩层的各向异性对钻井、完井、地球物理学和岩石物理学是重要的信息。我们用新型模块化声波测井仪在布尔戈斯（Burgos）盆地测量了若干井，观察到地层的非各向同性非常小，在1％～2％之间。 Cuitlahuae油气田在墨西哥北方的布尔戈斯盆地。从1972年起，200km^2的油气田从渐新世砂岩生产天然气。近几年该油田再现生机并钻了很多新井。油气田由20个砂岩组组成，正断层在NNE-SSW方向。地层是东-西走向，倾角相对较低，在5°～10°之间。在800m的测井层段，纵波时差范围为60～100μs／ft，横波时差范围为120～240μs／ft。 在Cuitlahuac油田的实例研究中使用了新型模块化声波测井仪，它包括经过改进的单极和正交偶极发射器，把检波器阵列扩展到13个轴向测点．每一测点都有8个方位的传感器。这样每次发射就产生104道接收波形，它与先前的工艺相比增强了时差和各向异性估计。通过改善井眼波型的提取方法，在全部频率范围内增强渡数分辨率，可以获得更好的估计值。 由于新测井仪的数据质量优异，在确定了最小和最大能量后，就能够清楚地区别各向同性和各向异性层段。各向异性层段的厚度为5m～80m，各向异性的变化范围为1％～8％。由于改善了分布在轴向和各方位的发射器和接收器，就可能做到定量评价小于5％的各向异性地层。即使在各向异性这样小的层段．快横渡方位还是稳定的，由于测井仪在垂直井中不断地旋转．这一点在数据中表现很明显。用时差频散分析方法可以确定各向异性的形成机制。一方面，如正交偶极频散曲线确定的那样，不同的水平应力是产生方位各向异性的机理，井眼成像测井分析证实了这种应力诱发的各向异性特征，在成像中可看到张性井壁裂缝在快横渡方向上，它表征了最大应力方向。另一方面，正如并行偶极频散曲线确定的那样，地层的分层性质也引起各向异性，成像测井也突出显示了地层的层状性质。

各向异性地层中的偶极声波测井响应特性及反演

建立了一种能够反映地层应力影响的各向异性地层模型,并基于COMSOL数值模拟软件在这种各向异性地层条件下进行了偶极声波测井的正演响应数值模拟,计算得到了2种各向异性方向及3种各向异性强度条件下的偶极声波测井全波波形,分析结果表明:在2种应力方向变化模型中,变化应力方向角度对阵列波形中同向分量及交叉分量波形幅度及能量影响明显;在3种各向异性强度变化模型中,变化地层各向异性强度对同向分量波形幅度影响显著且呈梯度式变化,交叉分量波形幅度呈逆常理性变化。采用模拟退火优化算法对偶极声波测井正演波形进行反演处理,得到的地层各向异性强度及方向与正演模型一致,证实了本文建立的正演方法的正确性。

正交偶极子探头导纳圆测量系统

正交偶极子声波测井资料在钻井工程和地质应用方面见到了明显的效果以后,逐渐变成了一种重要的测井方法。该仪器特殊的发射探头结构导致对探头中振子的一致性要求比较高。但是,现有的导纳圆测量仪器不适合5 kHz以下探头的测量。所以,针对正交偶极子声波测井仪器探头的研究、应用和维修的需要,我们开发了适用于低频数字式导纳圆测量仪器,最低的测量频率可以达到40 Hz。为高端的正交偶极子声波测井仪器国产化和探头更换提供了基础。

正交偶极子横波探头实验

正交偶极子横波发射探头是正交偶极子声波测井的关键部件。其发射的声波能否满足偶极子声波测井的要求是探头制作的关键。由于正交偶极子发射探头所使用的压电片子比较多,在空间有一定的分布,所以,如何检测压电片子,使其最终满足偶极子探头发射的要求是探头研究和生产的关键环节。文章用实验的方法对其进行了研究。通过测量国产探头所激发的圆周方向声场及其在空间的频率分布发现:在现有的激发方式下,可以用该探头得到主频率为500 kHz^800 kHz的振动成分。该频率成分随方位角改变。

基于极快速模拟退火算法的地层横波各向异性反演

介绍了利用正交阵列偶极子声波测井资料反演地层横波各向异性的计算过程,研究了极快速模拟退火算法在阵列偶极子声波波形反演处理中实现全局寻优的方法。利用基于极快速模拟退火算法自主编制的软件对多口井的正交阵列偶极子声波测井资料进行了处理。结果表明,极快速模拟退火算法无论是在计算精度还是在计算速度上都达到了对阵列偶极子声波进行波形反演的要求,可以用于正交阵列偶极子声波测井资料的实际处理。