联合ISVD和小波变换的声波全波列测井时频特征研究

声波全波列测井动力学特征的研究通常包括时间域方法和频率域方法,但是2种方法均将时间和频率特征割裂开来。为了改善这一问题,拟探索声波全波列测井时频特征。首先改进奇异值分解,将声波全波列测井信号按照能量高低分解为主信号和次信号,继而利用小波变换,得到各信号分量的时频分布。结果表明,相比致密性地层,裂缝性地层,纵波、横波和斯通利波的时间均有延迟;纵波和横波的主频出现下降;纵波、横波、斯通利波及伪瑞利波幅度均有不同程度的衰减,其中,斯通利波衰减程度最大。

碳酸盐岩地层中全波列声波测井实验研究

本文用模型实验研究了声波在致密碳酸盐岩地层井中的传播特性。采用合金铭模拟致密碳酸盐岩地层，按10：1的比例制成缩小的模型井。模型并呈圆柱形，高0．4m，直径0．3m，中心并初在经0．02m。在井中充水时接收到一组全波列声波。实验观测到全波列中的折射纵波、折射横波、斯通利波的基本特征与理论分析一致，但实测的折射纵横波幅度比及它们的几何衰减与理论分析不符。我们认为引起这些差异的主要原因是理论分析没有考虑声源的指向性。

边坡软弱层评价中全波列声波测井的理论与实验研究

软弱结构面对边坡岩体变形及边坡的失稳破坏起控制作用,其准确识别和预测边坡变形破坏以及设计治理等具有重要意义。以井壁地层中声波的传播特性为基础,分析了斯通利波的衰减与地层的固有衰减,以及与井壁地层的渗透性之间的关系,同时,对反射斯通利波的强弱与地层裂缝的宽度和充填性之间的关系进行了探讨。通过滑坡勘查应用实例,论述了声波的属性参数和特征,在划分岩层、识别裂隙和孔洞以及评估岩体力学性质中的实用性和准确性。

裂缝性致密砂岩储层声波测井数值模拟响应特性研究

由于裂缝性致密砂岩储层的裂缝宽度小于100μm,因此常规测井和成像测井等方法难以对微裂缝进行有效识别,且目前关于裂缝性致密砂岩的储层研究相对较少。斯通利波具有频散性,其速度和能量的空间分布随频率的改变而改变,低频时斯通利波转变为管波,管波能量的消耗使井眼流体流入和流出地层,因此斯通利波对微裂缝非常敏感。为此,开展了裂缝性致密砂岩储层声波测井数值模拟响应特性研究。针对单条水平裂缝,确定了裂缝宽度对斯通利波识别微裂缝的影响:裂缝宽度越大,斯通利波波形振幅越小;裂缝宽度较小(小于100μm,即微裂缝)时,波形振幅递减较快,波形振幅衰减更明显;20μm裂缝宽度与0μm裂缝宽度时的斯通利波波形振幅基本相同,说明在数值模拟Z方向网格最小设为20μm的条件下,斯通利波识别微裂缝的最小分辨率,即利用斯通利波能够识别微裂缝的最小裂缝宽度也为20μm;并与等价实验条件下的单条水平裂缝物理模型试验结果进行了对比,符合度较高,说明利用声波全波列测井资料评价裂缝性致密砂岩微裂缝的精确度较高。

薄互储集层对声波全波列测井波形的影响

针对孔隙薄互层模型进行产压—速度有限差分数值模拟，发现层界面、低速薄夹层、高速薄夹层、薄互层及裂缝对声波全波列波形显示出以下特征：各组分波在任意分层界面处都会产生反射液，其中低频斯通利波的反射最为突出；当薄层厚度大于0．2m时，在上、下层界面处会出现两组反射液，利用反射波信息可分辨出薄层厚度，评价其储集特性；当薄层厚度小于0．1m时，两级反射波逐渐重叠变为一组反射波，反射波能量也逐渐减弱，并与井外存在裂缝时的波形特征相似。

声波全波列测井波形频率滤波和分析

设计了一维窗函数滤波因子， 并采用快速傅立叶变换（ＦＦＴ） 技术对声波全波列测井波形进行了频率滤波， 获得了较纯的纵、横波和斯通利波波形。通过频率特性分析， 获得全波频率信息、能量信息， 这些信息能有效地用于地层渗透性、裂缝性及含油气性的评价。以现场实例讨论和分析了处理结果。

井孔声波传播模式与地层性质关系的实验研究

根据相似性原理，按1：10比例制作模拟各种性质地层的小模型井和微型声波仪器，建立了一套进行井孔声波传播机理研究的实验测量系统。采用高频声源可得到纵、横波较清晰的全波列波形，采用低频声源可得到较好的斯通利波波形。随着地层孔隙率和渗透率的增大，横波和伪瑞利波衰减剧烈；斯通利波衰减逐渐增大，速度明显减小，特别是高频成分波比低频成分波衰减要大，斯通利波的主频显著向低频方向漂移。当地层中存在与井孔相交的水平裂缝时，会产生反射斯通利波，其反射系数不仅与裂缝宽度成正比，还与裂缝带的渗透性和充填物有关。

现代声波测井技术发展的若干特点

对现代声波测井技术的发展特点和趋势进行了深入分析,重点就探测器布置的阵列化、波形采集的高速数字化、工作频率和辐射特性的可控化、多种探测模式的集成化和资料应用的多样化与扩展化进行了详细阐述。其中换能器工作频率和辐射指向特性可调控是声波测井技术的最新发展,将极大地提高仪器的环境适应性和综合探测能力。声波测井资料的应用主要体现在各种波型模式声波参数的全面开发利用和全波列信息在地层评价和工程应用的不断深化和拓展方面。随钻声波测井也有较快发展,尤其是四极子声源的使用应引起重视。对上述问题的深入分析和准确把握对新一代国产声波测井仪器的研发和应用具有积极指导意义。

PSZJ-1型声波全波列测井仪在固井质量检测中应用

PSZJ-1声波全波列测井仪是煤炭系统首台小口径固井质量检查测井仪器,可用于测量自然伽马、套管接箍、声波时差、声幅、声波全波列五种参数。在固井质量检查测井时,根据声幅测井曲线的高(>90%)和低(<10%)以及声波变密度测井图上有无波形或波形的规则程度,可有效检查水泥环胶结质量,评价第一界面和第二界面的胶结情况。二个实例表明该仪器在固井质量检测中具有较好的应用效果。

膨胀点声源声场井孔模型建立及模拟研究

声波测井中,不同地层中的全波列曲线特性导致井孔声场规律的不同,从而难以得到准确的反馈信息,采用弹性动力学基本方程推导声场波动方程,建立单极源弹性地层充流井孔声场的轴对称动力学模型,利用虚宗量的Bessel函数表达波动方程的解,得到井内外声场的位移及应力的表达式,结合快速和慢速地层参数,分别对井孔内外声场进行模拟计算;通过分析径向位移、轴向位移、正应力的全波列时域波形图,得到不同地层中的纵波、横波、斯通利波的速度、敏感性等参数特性,为声波测井技术中全波场特性研究提供理论支持,对提高声信号反馈信息的准确度具有重要意义。