第10讲正交偶极子声波测井2

z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic正交偶极子测井主要采集的信息是 声波在地层中传播的时差。 z单极子时差和两个相互垂直的偶极子时差 z记录单极子和偶极子波形。
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 z对波形经过滤波等技术处理以后，得到纵波时 差曲线Δtc，两个垂直方向上的偶极子横波时差曲 线Δtsxx 和 Δtsyy。 z纵波和横波速度比曲线Vp/Vs。 z孔隙度曲线φc。 z 纵波和横波相似性质量曲线ITTp、ITTs。 z 地层时差各向异性曲线，泊松比，以及斯通利 波时差曲线。
z多种测量模式：高频CBL水泥胶结评 价，标准补偿声波BHC和长源距声波 6 ft 测井，低频单极子斯通利波测量，正交 偶极子测量等。
z用途：探测井周径向上地层的声学性
质剖面；斯通利波和偶极子横波的径向
11 ft
剖面可以用来评价地层的损害；方位测
量可以对井周地层声学性质进行径向成
像；地层各向异性的探测等。
z4.Wavesonic仪器结构
zWaveSonic的声系由单极子发射器、偶极子发射 器、隔声体以及8个接收器阵列组成。 z发射器：1个单极发射器和2个同深度偶极发射器 （X-X，Y-Y）。 z8接收阵列中的每个接收阵列均有四个正交排列 的接收器，依此为A，B，C，D，A-C接收器沿偶 极发射器XX方向排列，B-D沿YY方向排列。 z相邻两个接收阵列的间距为0.5英尺。第1个接收 阵列与单极发射器的源距为10.24英尺，与偶极发 射器的源距为9.23英尺。
时间-慢度相关法 z当某个窗口的时间和步长移动角正好对应于某 种波（如纵波、横波和斯通利波等）的首波时间 和时差时； z如果在这个窗口内的波形是相同的或者是最为 相似的，则会具有最大的相关系数，这时计算的 时差就是这种波的传播时差； z可以计算出纵波、横波和斯通利波的时差。
z5.采集的信息及用途
z 选取合适处理时窗长度， 在第1接收波列的时间轴上移 动处理时窗，同时计算每个 时间位置上、不同时差对应 的一组波形的互相关系数P （0≤P≤1）。 zP=0时表示波形间无任何相 关关系。 zP＝1表示波形完全一致。
z4.Wavesonic仪器结构
主测内容 测量范围 纵向分辨 探测深度 灵敏度 分辨率 一类曲线 二类曲线
Wavesonics相关参数
时间-时差 Δtc , Δtsxx and Δtsyy 动态 6 in.(15 cm) 3 – 20 ft (1- 3m) 不适用 0.2 μs Δtc 、 Δtsyy 和 Δtsxx Vp/Vs, φc , ITTp、ITTs 相似性质量、横波时差各向异 性、泊松比、斯通利时差
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic资料解释包括两个部分： z1、纵波和横波分析，用于分析岩石特性，预 测裂缝高度，砂岩含量分析，孔隙度分析，储层 含气分析，各向异性分析，应力场分析等； z2、斯通利波分析，主要分析能量和幅度、以 及走时，用于分析裂缝和和估算渗透率。
z5.采集的信息及用途
z5.采集的信息及用途
时间-慢度相关法 zSTC算法的基本处理过程是：首先设置一个固 定长度的时间窗口； z然后每一次以一个较小并且重叠的步长角移动 这个窗口，计算窗口内所有波形的相关系数； z然后以一个步长整体移动这个窗口，再做上面 的步长角移动，计算这个窗口内所有波形的相关 系数，依此类推。
z5.采集的信息及用途
z3.Wavesonic测量原理
z偶极发射器和接收器。偶极换能器是以一组在 压力差下发生弯曲的金属盘传感器来激发的。
z4.Wavesonic仪器结构
WaveSonic 测 井 仪 器 包 括 ： z发射电子线路、发射器和 隔声体、接收器阵列和电 子线路。 z整个仪器由地面计算机控 制。
z4.Wavesonic仪器结构 Wacesonics声系结构
z由此，可以得到 该组波列对应的时 间 —时差—相关 系数等值图。
z5.采集的信息及用途
z4.Wavesonic仪器结构
隔声体
z大多数仪器使用的隔声体不是隔声效果不好， 就是强度不够。 zWaveSonic的隔声体部分在这两个要求之间达到 几乎完美的平衡；仪器能够承受100000磅的拉力 或推力，能在较宽频率范围内对隔离90dB以上的 声波，其频率可低到500 - 600Hz。
z除仪器发射器和接收器之间的主隔声体外，其 它声波隔离体/吸收体放置在接收器部分，位于接 收器末端的接收阵列之间。
z4.Wavesonic仪器结构
仪器程序控制
z为了对声源进行进一步控制，连续激励之间的 周期也可以通过程序控制。
z声源激励之间的时间延迟也是完全程控的。这 一点大大改善了测井数据在各向异性分析方面的 使用，因为X-X 偶极和Y-Y偶极数据的实际目的 是研究整个接收阵列对应的同等体积地层的各向 异性。
z4.Wavesonic仪器结构
隔声体 z隔声体作用是隔离仪器中直接传播的仪器波。 zWaveSonic的隔声体有两个不同的要求： z（1）隔声体必须有相当的柔韧性，以隔离声波 在仪器内部或外表面传播； z（2）必须有相当的强度，使仪器可以在复杂的 井眼状况下进行测井作业，其强度要足以承受电 缆仪器串中挂接在声波仪器下面其它仪器重量。
测井资料的数据处理 zWavesSonic为了提取各种模式波速度或时差， 必须对采集的波形进行处理。有两种典型的数据 处理方法： z一种是慢度-时间相关法（STC），处理各种测 量模式的数字化波形； z另一种是采用数字初至波探测法处理以首波检 测方式得到的过阈值数据。
z5.采集的信息及用途
时间-慢度相关法 z慢 度 - 时 间 相 关 STC （ Slowness-Time Coherence）是一种全波列分析与处理算法，这 种方法是针对阵列声波测井仪而发展起来的处理 算法，它是一种帮助在组合波形中找出各种传播 波形的全波分析方法。
接收器阵列
z最 上 面 的 接 收 器 与 单 极 声 源 相 距 10.2ft （ 3.1m ） ， 与 X-X 、 Y-Y 偶 极 声 源 相 距 9.2ft （2.8m）。接收器之间间距是0.5ft（0.15m）， 接收器阵列的长度为3.5ft（1.07m）。
z在偶极子采集模式下，平行接收器阵列和正交 接收器阵列都是2×8个接收器排列。对每个深度 可获得96条波形并传输到地面；包括32条单极波 形、32条X-X偶极波形和32条Y-Y偶极波形。
偶极测量方式 z偶极子发射器由金属支撑板和压电板组成，通 电后，压电板弯曲，产生压缩波，在地层中激发 产生挠曲波。 z在低频情况下，挠曲波以真实地层横波速度传 播，不必进行频散校正，可用挠曲波代替横波。 zWaveSonic可编程特性能够根据地层特性选择 最佳的偶极发射频率，得到最好的挠曲波激励和 传播，从而得到地层中真实的横波速度。
三种方式对应的发射频率
正交偶极方式 单极子方式 偶极子方式
发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz 发射频率 5kHz 发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz
z4.Wavesonic仪器结构
Байду номын сангаас
正交偶极声波测井仪XMAC
z XMAC长27.15ft, 2个单极发射 器T1和T2, 2个正交偶极发射器T3 和T4。
Dipole X
Monopole 1 Dipole Y Monopole 2
z4.Wavesonic仪器结构
zDSI：发射器、接收器和 数据采集电子线路等。 z发射器由3个发射器单元 组成：上偶极发射器、下 偶极发射器、单极全方位 发射器。 z接收器部分包括8个接收 器阵列，相邻两个接收器 阵 列 的 间 距 为 6in （15.2cm）。
z4.Wavesonic仪器结构
仪器程序控制
z仪器可以对偶极声源信号的各个方面进行全面 控制。在测井过程中，偶极子源的频率、幅度、 激发波信号及波形周期都是完全可调的，可以通 过程序在地面来进行控制。
z允许操作人员对仪器进行编程或预编程，得到 任何想要的三个声源激励时序组合的完整的声源 激励时序。
z3.Wavesonic测量原理
单极测量方式 z单极子发射器以典型的脉冲模式激发，得到一 个中心频率在5-6kHz、带宽在1-12kHz的单极发 射波。这个中心频率比传统单极全波仪器的单极 发射频率低2-3倍，使P波和折射横波的探测深度 大大增加。 z利用单极声源可以从全波采集数据中导出折射 波波至，即压缩波速度、折射横波速度及相关性 质、斯通利波速度及相关参数等。
z3个宽频带（300Hz-25kHz）单极
子声源；1个宽频（300Hz-8kHz）
6 ft
正交偶极子声源。
z13级接收器，长6ft，每一级接收
器记录八个方位的数据。
11
ft
z远程单极子低频激发斯通利波。
zDSI具有8个接收器，没有上、下
单极子声源。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
8 Receiver Array
z T1 与 T3 、 T2 与 T4 的 间 距 为 9in,T3和T4的间距为1ft。 z 8个接收器，相邻2个接收器间 距为6in,第1组接收器与第8组接收 器之间的距离为42in。最低的接 收器组R1与T2的距离为102in。
Isolator
Transmitter Section
z3.Wavesonic测量原理
偶极测量方式 z偶极测量方式的目的有：一是在软地层得到横 波资料，另一个是进行正交偶极模式测量，以用 于地层的各向异性分析。
z偶极子声源是弯曲棒偶极子发射器在同深度的 四组合排列。两个偶极子发射器相互垂直，正交 放置可以控制X-X和Y-Y挠曲波的产生。
z3.Wavesonic测量原理
DSI仪器结构示意图
z4.Wavesonic仪器结构
z数据采集：同时数字化的 8个独立波形，能把几次发 射产生的波形叠加起来， 进行自动增益控制，并把 信号传输到地面。
DSI仪器结构示意图
z按照不同的激发频率以及 发射接收探头的不同组 合，DSI有多种测井方式。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic主要应用包括： z1、计算孔隙度； z2、估算储层渗透率； z3、识别裂缝带； z4、岩石机械特性分析； z5、分析地层的各向异性； z6、探测气层和识别岩性； z7、解决复杂的相关工程问题等。
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic的资料处理过程与其它阵列声波资 料的处理方式类似。 z先检测各个分波的首波波至。 z然后采用时差-慢度相关法（STC）来计算声波 时差和速度。 z分析声波幅度和能量的变化。
z该方法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波至，并且估算慢度。
z5.采集的信息及用途 时间-慢度相关法 z使用该技术可以从叠和在一起的波形中找出各 种传播模式的波形。 zSTC技术采用相似性算法，即通过多条波形的 相关对比，从复合波形中分别提取纵波、横波、 斯通利波等。 z然后计算各种波的传播时差。
z《测井新方法》
第10讲 正交偶极子声波测井（2）
张元中 地球物理与信息工程学院测井系
z《测井新方法》
主要内容
3、Wavesonic测量原理 4、 Wavesonic仪器结构 5、采集的信息及用途 6、岩石的机械特性 7、典型应用案例
z3.Wavesonic测量原理
WaveSonic分为单极测量方式和偶极测量方式。 单极测量方式 z单极子发射器发射的波穿过泥浆到达井壁，一 部分经过井壁反射回到井眼中，一部分折射进入 地层，只有以临界角折射的波，才能被接收器阵 列接收。 z单极子发射器由一个圆柱状压电晶体组成，其 发射能量完全均匀分布于仪器周围。
z4.Wavesonic仪器结构
接收器阵列 z接收器阵列由排列成8个共面环的32个接收器晶 体组成。 z每个环有4个与仪器轴线相垂直安装且彼此间隔 90º的均匀分布的接收器，接收器的径向位置需要 根据偶极声源的方位来确定。 zX-X和Y-Y偶极声源都有两个平行阵列和两个交 叉阵列。
z4.Wavesonic仪器结构