阵列声波测井技术的研究与应用[1]
阵列声波测井仪
在声波测井中，常常会因为地层的衰减，使得声波测井仪无法接收声波的首波信号。
为了增强接收的声波信号，通常采用两种方法：一是通过增大换能器尺寸来降低声波的频率从而减小地层衰减；二是增大换能器的发射功率来增大声波信号的功率，但是由于换能器所能承受的最大激发电压和温度的限制，致使发射声信号功率有限。
所以，可以通过相控阵技术使阵列发射探头发出的声信号同相位叠加，改善指向性达到增强首波信号的目的。
阵列声波测井仪有两种组成方式：一是单接收器和一维阵列声源的组合；二是单声源和一维阵列接收器的组合。
换能器为薄圆管形压电换能器。
本文采用了声波测井中的传输网络理论与指向性权系数的概念，推导出了换能器的几何形状与尺寸对线阵声源的导向系数的关系。
通过改变阵列接收器接收到的声波信号的时间偏移量和线阵声源的激发延迟时间，可以令接收的首波幅度（阵列声源）与叠加波的首波幅度（阵列接收器）达到最大。
通过本文提出的方法可以令声波测井中接收到的声波测井信号的首波幅度大大增加。
关键词：阵列声波测井、相控阵、指向性、换能器、激发延迟时间In acoustic logging, often because of the decline of formation makes sonic tool cannot receive the first wave of sound wave signal. In order to enhance the received acoustic signal, usually adopts two methods: one is through increased to reduce the frequency of the acoustic transducer dimension reducing formation attenuation; Second is to increase the transmission power of the transducer to increase the acoustic signal of power, but because of the transducer can bear the limit of maximum excitation voltage and temperature, the sound emission signal power co., LTD. So can make through phased array technology emission probe array acoustic signals with the phase superposition, achieve the enhancement purpose to the first wave signal to improve the directivity. Array acoustic logging tool is composed of two ways: one is the combination of single receiver and a one-dimensional array source; The second is simple sound source and the combination of a one-dimensional array receiver. Transducer is a thin circular tube in the shape of a piezoelectric transducer. This paper adopts the transmission network theory and directivity of acoustic logging weight coefficient, the concept of the geometric shape and size of the transducer is deduced on the relationship between the linear array direction Guide coefficient of sound source. By changing the array receiver to receive the time offset and linear array acoustic signal source excitation delay time, can receive the first wave of sound source (array) and superposition of wave amplitude of the first wave amplitude (array receiver) maximum. By the proposed approach can make sonic logging in the received the first wave of acoustic logging signal amplitude increase greatly.Keywords: array sonic logging、phased array、directivity、transduc、Stimulate the delay time引言声波测井就是利用声波在油井下面的地层中传播后，因为不同的地层密度等参数不一样，导致接收到的声波的参数产生变化，分析这些变化的参数，就可以分析出这些地层的结构，岩石属性，以及石油的分布情况，估计出储集层的孔隙度等性质。
阵列声波测井技术基础和应用
四、阵列声波测井基础
P-波：也就是纵波，它取“Primary”的字首，表示初至波的 意思。（也叫 Compressional Wave） S-波：就是横波，它取“Secondary”的字首，表示次到波的 意思。（也叫 Shear Wave）
四、阵列声波测井基础
斯通利波（Stoneley Wave）：是一种沿井壁传播的、在井 壁和声波探头之间环状空间中的流体（一般是井内泥浆）中 产生的导波，即当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时 就会产生斯通利波。斯通利波在全波列上具有波幅相对较 大、频率较低、速度低于井内的流体纵波声速等突出的特 点。斯通利波的相速度一般为纵波速度的0.89-0.96倍，其频 率小于5000Hz，斯通利波在流体和固体交界面处波幅最大， 在流体介质中斯通利波的衰减最快。 应用：利用它的衰减可以进行地层渗透率的评价。
(MIRL 3206)
PA
小探头 ———
——— ———
9.0″ 5.5″
24″
550
井眼居中测量
五、阵列声波测井仪
三大测井公司 1、斯仑贝谢公司：DSI 2、阿特拉斯公司：MAC、XMAC 3、哈里伯顿公司：WaveSonic
六、声波慢度的提取
波形区分方法：
（1）、在声波全波列图上，横波幅度大于纵波幅度； （2）在声波全波列图上，纵波和横波首波相位是相反的，即相位相差180°； （3）从到达时间上区分速度较快的纵波和速度较慢的横波及其它速度更慢的 斯通利波。
增加井内液柱压力，将减小井眼周围的应力集中，当有 效切向应力变为拉伸并达到岩石的抗拉强度时，地层容易 张性破裂，在井壁上产生裂缝。当岩石受最大切向应力 时，θ应为90°，得到地层破裂时
3σ x − σ y − Pm − α Pp = −St
利用阵列声波测井技术精细评价压裂缝高度的方法及应用
利用阵列声波测井技术精细评价压裂缝高度的方法及应用摘要：以往，常规压裂监测技术进行压裂效果监测，但在实际应用过程中均表现出压裂层段定位不准、环境污染等局限性。
目前非常规油气勘探主要应用微地震监测技术进行压裂效果监测，该技术主要通过在邻井中（或地面）布设检波器来监测压裂井在压裂过程中诱发的微地震波来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布，能够实时提供压裂施工过程中产生裂隙的高度、长度和方位角等信息。
然而，由于海上作业成本的限制，微地震技术无法用于海上压裂效果评价。
因此，海上压裂裂缝高度的评价主要利用正交偶极子声波各向异性技术，该技术主要通过对比压裂前、后横波分裂程度来评价裂缝高度。
关键词：阵列声波测井技术；精细评价；压裂缝高度引言阵列声波测井技术随着20世纪90年代斯伦贝谢公司推出DSI偶极子横波成像仪，西方阿特拉斯公司推出MAC多极子声波测井仪开始大规模应用，是进行地质研究及储层评价的重要手段。
阵列声波资料富含丰富的信息，最开始针对阵列声波测井资料只是对纵、横波时差精确提取方面的应用，到后来斯通利波在裂缝评价及渗透率分析方面显著作用，交叉偶极横波在地应力分析和裂缝预测方面有独特的应用，随着研究的深入和技术的进步，人们开始对一些次一级的声波信号进行开发利用，利用反射波信息对井旁地质体进行成像，声波频谱的信息也被应用与进行裂缝有效性方面的评价。
然而在储层评价方面阵列声波资料应用的程度还不够深入，本文介绍了近年来开发的纵波频散谱技术、斯通利波能量衰减技术、远探测声波二次成像技术三种阵列声波测井最新的处理技术，并重点探索了这三种技术在四川盆地缝洞型碳酸盐岩储层解释评价中的应用，为测井评价及油气勘探开发提供了更多元化的评价技术。
1.声波测井仪器声波测井仪器一般都由发射声系、接收声系和信号处理系统组成并进行协调工作。
目前为减少测井解释的不确定性，现代仪器多采用多信息融合的方法，并向大规模复杂阵列化方向发展，极大地增加了声系组装、调试和维修的难度与复杂度。
应用阵列声波测井资料计算大北克深地区岩石力学参数
阵列声波测井信号处理的目的是最终获得声波
慢度。以 8 阵列声波测井仪为例，信号接收探头等
距排列，设定接收探头距发射源距离分别为 ，
， … ， ，则任意探头 m 距发射源距离为：
= + ( − 1)∆ （1≤ m≤8） （1）
设各个探头接收到的波形信号分别为 ( )，
( )， … ， ( )，任意一个采样点 i 的时刻为：
关关系， =0 表示各波形形态间无任何关联， =1 表
示各波形形态完全一致。
1.3 慢度提取
从偶极横波成像测井全波波形提取纵波、横波
时，首先需选取适当的时窗长度 ，在全波波形上
移动窗长并在合理的慢度范围内移动 ，当 与纵波、
横波的慢度接近时，相关系数 最大，这时相关系数
收稿日期：2018–02–11 作者简介：康利伟，工程师，1980 年生，2012 年毕业于西 北大学地质系矿物学、岩石学、矿床学专业，现从事地质 导向技术研究及测井资料解释工作。
昂贵的弹性力学参数测试费用，能预测和判断深部地层发育情况。
关键词：大北克深地区；阵列声波测井；慢度提取；岩石力学参数
中图分类号：P631.8
文献标识码：A
1 阵列声波测井
1.1 首波检测 阵列声波测井资料处理的首要问题是初至波检
测。初至波检测具有多种方法，目前较好的检测首 波波至方法是变阈值法，这也就是首先为目的波形 预先设定一个阈值，当设备检测到该阈值时，即记 为该波形首波波至时间。这种方法能有效地平滑噪 音并突出信号波至，对于连续波形信号，当新的能 量到来时，振幅包络将产生一个起跳，同时瞬时相 位和瞬时频率也将发生跃变，利用这种起跳或跃变 就可以求得首波的初至点，并可以分析波形信号的 包络变化特征[1-3]。
阵列声波测井原理
阵列声波测井原理阵列声波测井是一种利用声波技术来测量井壁岩石物性参数的方法。
它利用了声波在不同介质中传播速度不同这一物理现象，通过测量声波在岩石中的传播速度和衰减程度，进而推算出井壁岩石的物性参数，如泊松比、弹性模量、密度等。
阵列声波测井是一种非侵入式的测井方法，即不需要对井壁进行钻孔或取心样，而是通过在井内下放一根带有多个声波发射器和接收器的探头，将声波信号发射到井壁上并接收反射回来的信号，从而实现对井壁岩石物性的测量。
阵列声波测井的优点在于其高分辨率和准确性。
由于其探头上带有多个声波发射器和接收器，可以在一个测量位置进行多次测量，从而获得更加准确的数据。
此外，阵列声波测井可以获取更加详细的井壁岩石物性信息，如各向异性、孔隙度、渗透率等，进而为油气勘探和开发提供更加准确的地质数据支持。
阵列声波测井的应用范围非常广泛。
它可以用于不同类型的油气储层和地质构造的测量，如碳酸盐岩、砂岩、页岩、裂缝岩等。
此外，阵列声波测井还可以用于水文地质、矿产资源勘探、地下工程等领域的测量。
阵列声波测井的测量原理主要包括传播时间测量、振幅衰减测量和相位测量。
其中，传播时间测量是最基本的测量方式，通过测量声波从发射器到接收器所需的时间，可以计算出声波在岩石中的传播速度，从而推算出岩石的物性参数。
振幅衰减测量可以用来评估岩石的衰减能力，相位测量则可以用来评估岩石的各向异性。
阵列声波测井虽然具有高分辨率和准确性的优点，但也存在一些局限性。
首先，阵列声波测井需要良好的井壁条件，如平整度、光洁度等，否则会对测量结果产生影响。
其次，阵列声波测井需要高质量的数据处理和解释，否则会对数据的准确性和可靠性产生影响。
最后，阵列声波测井的成本相对较高，需要进行专业的设备和技术支持。
阵列声波测井是一种基于声波技术的高分辨率、准确性较高的测井方法。
它可以广泛应用于不同领域的地质勘探和开发，为油气产业和地质学研究提供了重要的技术支持。
声波测井在测井中的应用研究
声波测井在测井中的应用研究【摘要】随着我国经济和技术手段的不断发展和进步，声波测井技术已被广泛应用。
声波测井技术是指，技术人员依据声波在岩层中的传播特点，来探测井下的地质状况。
为了更好的发挥声波测井的作用，笔者对声波测井技术在测井中的工作原理与方法进行了阐述，并分析了该技术的现实应用情况，探讨了声波测井技术的主要发展趋势。
【关键词】声波测井测井应用20世纪60年代，声波测井方法已开始被应用于测井工作中。
目前，该技术已发展成最流行的物理测井方法之一。
由于在不同的介质中，声波会展现出不同的传播特性，同时，声波还不受泥浆侵入的影响。
因此，技术人员可利用声波技术，来探测井下的地质情况。
＜b＞ 1 声波测井技术工作方法＜/b＞由于声波是声音借于机械振动所产生的运动形式，因此，声波的传播情况与介质的弹性有密切关系。
因声波具有作用快、能量小等特点，所以技术人员在运用声波测井时，可将岩石作为弹性主体，并依据其传播特点来研究井下的地质情况。
目前，声波测井技术主要包括声幅测井技术与声速测井技术。
同时，声波测井技术采用的设备称作声波测井仪，通过该仪器发出的声波，工作人员可估算井下岩层的空隙度，从而探测井下岩层的性质。
声波测井体系由地面控制器、记录处理设施及井下换能器三部分组成。
其中，记录处理设施用于记录接收换能器时产生的时间差，而非声波信号抵达该技术系统时的初始时间，这种测量方法有助于减小测量误差，从而提高结果的精密度。
此外，声波测井技术还引入了信号网络，从而将声波测井过程转变为网络信号传输模型，以便更加精确的探测出井下以及井眼周围的地质情况。
＜b＞ 2 声波测井技术在测井中的应用＜/b＞近年来，声波测井技术经历了快速的发展：声幅测井、声速测井—长距声波测井—超声波测井、多极子列阵声波。
因此，声波测井技术已不再单纯依靠声学技术，而是在其基础上还融入了声学理论、电子信息技术、计算机网络信息处理模型等现代测量技术。
目前，声波测井技术在测井工作中的应用主要表现在以下几方面。
阵列声波测井用于储层裂缝识别中的价值
摘要：基于储层裂缝的声阻抗与岩石的声阻抗之间存在显著的区别，在利用声波对裂缝进行识别中，会出现能量衰减的情况。
基于此，阵列声波测井用于储层裂缝识别中，则是以A 区EXDT 全波列数据的系列化处理为手段，并对阵列声波衰减曲线进行分析，从而明确裂缝发育变化的特征。
在本次研究中，储层裂缝识别的对应阵列声波衰减比较大，裂缝存在发育的现象。
裂缝较大可以改善致密砂层储层的渗透率，对提高被测井的产能方面有积极作用。
关键词：阵列声波；储层裂缝；识别阵列声波测井用于储层裂缝识别中的价值高卓（中国石油集团测井有限公司大庆分公司）国外测井技术WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.41No.6Dec.2020第41卷第6期2020年12月0引言单井裂缝发育段的识别精度对后续的产能评估以及裂缝监控等会产生直接的影响。
在现有的裂缝识别中，以岩心分析、薄片检定以及常规测井等手段为主，其中，常规测井虽然比较经济，实用性比较高，但是，探测深度比较浅，而且，对于井下的纵向分辨率相对比较低，无法实现储层裂缝精准识别的目的。
通常情况下，在声波通过裂缝时，会出现声波能量的不同程度衰减。
因此，通过阵列沈波处理，可实现能量幅度衰减信息与常规测井资料、微电阻率等形成比对，可实现对知名砂岩储层裂缝的发育状况识别，这对测井以及生产开发有积极作用[1]。
1区域地质概况在对阵列声波的实际应用进行研究中，为提高本次研究的针对性及有效性，以A 区为研究对象，研究区域内自下而上，其储层空间类型比较多，其中包含粒间溶孔、溶蚀颗粒孔等，裂缝发育比较少。
在研究区域内，部分岩心存在压溶缝、溶蚀缝以及构造缝等，其中，储层裂缝以构造缝为主，其岩心以及裂缝特征（如图1）。
研究区域内低幅度褶皱以及断裂等与山体运动以及火山侵入抬升等有直接关系，其储层裂缝的发作者简介：高卓（1972-），男，2009年毕业于吉林大学计算机应用软件专业，大学学历，工程师，现从事测井生产管理。
阵列声波测井介绍
苏xx井第7号层MPAL资料纵波幅度衰减明显，有效地指示出气层的特征。
利
用
理 论
纵
理
图横
论
版波
进速
行 气
比
图 版
层
识
别
纵波时差
利
用
理 论
纵
图横
版波
进速
行 气
比
层
识
别
气层 差气层 油层 水层 干层
纵波时差
利用泊松比、压缩系数参数进行储层识别的方法标准
泊松比 干层 0.22左右 泥岩 0.22-0.35 气层 ＜ 0.23
处理成果质量控制
• 预处理
——在波列里提取时差 ——波形和频谱的一致
• 后台处理
——时差和相似度重合 ——首波到时和波形重合
预处理质量控制
交互的时差编辑
未编辑 Comp. Shear
Draw
编辑后
Shear
Correlogram
后台处理质量控制
时差/相似度 & 首波到时/波形
偶极横波提取
从偶极 波形中 提取横 波时差
仪器总装图
接收电路
接收声系
隔声体
发射声系
发射线路
仪器由发射电路短节、发射换能器短节、隔声体 短节、接收换能器短节和接收控制采集电子线路短 节五部分组成 ，仪器总长8.53米，重约300公斤。
测量方式
单极方式：
采用传统的单极声源发射器，可向井周围发射声波，使 井壁周围产生轻微的膨胀作用，因此在地层中产生了纵 波和横波，由此得出纵波和横波时差 。在疏软地层中， 由于地层横波首波与井中泥浆波一起传播，因此单极声 波测井无法获取横波首波 。
MPALmechprop岩石物理参数提取模块
声波测井技术的应用探析
声波测井技术的应用探析近年来，随着国家科技水平的不断进步以及经济实力的不断提升，石油勘探和石油开采都进入到了一个新的发展阶段。
其中声波测井技术作为一种新的技术手段，在石油勘探项目中的应用越来越广泛。
声波测井技术是指利用声波在岩层中的传播规律和传播特点来识别和分析地下的地质情况，为石油开采做必要的技术准备。
本文基于声波探测的基本原理，探讨声波测井技术在相关技术领域中的应用，并简要介绍声波测井技术的发展前景。
标签：声波测井石油勘探应用探析声波测井技术最先在20世纪50年代出现，历经了一系列的技术革新和技术发展，目前已经成为比较重要的测井方法之一。
声波测井的技术基础是利用声波在地下不同介质中传播规律的不同特点，来研究地下岩石的分布和地质条件，进而识别地下的地层特性，并进行相关的计算工作。
近些年，声波测井技术的发展速度比较快，同时也推动了其他测井技术的研究进展，提高了工程的施工进度和施工质量，给企业带来了经济效益的提升。
1声波测井的基本原理在物理上，声波是由于物体的机械振动产生的，是一种常见的运动形式，这也决定了声波的传播状态受到介质的相关参数的影响。
由于声波在固体中传播具有速度快、能量小等特点，所以声波可以在固体岩石探测中使用，固体岩石本身就是一种弹性介质，不同岩石的组合分布、不同种类的岩石中的声波传播具有不同的特点，所以可以用来研究地质情况。
在声波测井技术中所利用的仪器主要是声波测井仪，通过该装置发出一定频率的声波，然后收集声波的传播数据来探测地下岩层的分布情况，进而研究地质性质。
声波测井仪主要有地面装置、井下换能器和数据记录分析设备组成，记录分析设备是用来记录换能器收集声波时产生的时间差，这种方法有一定的测量精度。
此外，声波测井装置还引入了信号网络，利用网络信号的传输过程，实现井下地质情况的精确探测。
2声波测井技术的应用情况近年来，声波测井技术得到了不断的发展，经历了一系列的技术演变，由最初的声速测井和声幅测井到长距声波测井再到包含多个技术系统的超声波测井和多极子阵列声波测井技术，在这个技术发展历程中我们可以看出声波测井已经摆脱了单纯的声波应用，在这个技术基础之上又不断融合了声学理论、信号传播技术、计算机网络技术等现代最新的科技成果，其工作的效率、质量、精确程度不断得到提升。
5700测井技术介绍—阵列声波测井原理及地质应用
5700测井技术介绍——阵列声波测井原理及地质应用目录一、前言 (2)二、阵列声波测井原理 (2)1、多极子阵列声波仪器的测量原理 (2)2、交叉偶极子阵列声波仪器的测量原理 (3)3、阵列声波的测量方式 (4)4、阵列声波测井波形分析 (4)三、阵列声波的处理 (6)1、提取纵波、横波及斯通利波 (6)2、数据处理STC算法 (6)3、全波列分析处理程序 (7)四、阵列声波的基本地质应用 (8)1、利用纵波、横波及斯通利波识别裂缝 (8)2、鉴别岩性和识别气层 (9)3、在计算岩石机械特性中的应用 (10)4、压裂施工分析 (11)5、利用时滞频移识别裂缝带 (13)6、判断地层各向异性 (14)7、计算地层应力和确定应力方位 (16)五、总结及建议 (17)一、前言阵列声波仪器能够测量地层的纵波、横波、斯通利波，通过一定的数学计算方法便能提取这些波的首波传播时间，计算频散特性，从而分析出岩石的声学特性，再结合密度、泥质含量、孔隙度等曲线能够计算地层弹性力学参数、机械特性参数、泥浆参数、地层渗透率等参数，并且能够计算各向异性地层的各向异性大小和方位。
利用这些参数能够评价井眼的稳定性，评价裂缝的发育带，确定应力大小及方位，为压裂施工提供压力参数，为钻井泥浆的配制提供泥浆参数，并能判断岩石裂缝的有效性。
由于这些特点，目前阵列声波测井已得到了广泛的应用。
尤其在解决复杂的地质问题，为油田增产、增效服务方面，起到了非常重要的作用。
二、阵列声波测井原理1、多极子阵列声波仪器的测量原理多极子阵列声波测井仪器（MAC）将单极子阵列和偶极子阵列进行有效地组合，两个阵列的配置是完全独立的（如图2-1）。
该仪器的声系包括1个单极子声系和1个偶极子声系。
单极子声系包括2个单极子发射换能器T1、T2和8个接收换能器，发射换能器带宽为2KHz-15KHz，中心频率为8KHz，可以激发地层纵波、斯通利波，在地层中激发转换横波。
阵列声波测井仪器研制及应用
阵列声波资料的应用
文23－24裸 眼井阵列声 波时差（黑 线） 、套管 井阵列声波 时差（红线） 与普通声波 时差（绿线） 的对比
阵列声波资料的应用
2、 岩性识别
利用纵横波速度比可以大致确定地层的 岩性，一般情况下，纵横波速度比（VP/VS或 DTS/DTC）：砂岩为1.58-1.8；灰岩为1.9； 白云岩为1.8；泥岩为1.936。
声系的源距
阵列声波测井仪器设计
声系所用换能器的选择：
用换能器检测系 统所挑选的接收 换能器的频谱图
阵列声波测井仪器设计
制作完成的井下仪器：
阵列声波测井仪器设计
仪器的特点 ：
•在裸眼井中可测量地层的纵波时差和横波时差以及斯通利波时差。 通过二维谱频散处理，生成时差分布图像。 •在套管井中可测量声幅、声波变密度 。
阵列声波资料处理技术
声波的二维谱处理方法：
原始测井波形
阵列声波资料处理技术
声波的二维谱处理方法：
将原始测井 的8个不同源 距的波形做 FFT得到频 谱和相位谱
计算的频谱
阵列声波资料处理技术
声波的二维谱处理方法：
用相位谱建 模得到二维 谱分布
阵列声波资料处理技术
声波的二维谱处理方法：
二维谱分布 转化为相速 度随频率的 变化得到的 时差（相速 度）分布
阵列声波资料的应用
普通声波
•识别岩性 •孔隙度计算 •定量解释Ⅰ界面固井 质量 •定性解释Ⅱ界面固井 质量
阵列声波
•识别岩性 •孔隙度计算 •定量解释Ⅰ界面固井 质量 •解释Ⅱ界面固井质量 •识别气层 •套后声速测量
阵列声波资料的应用
1、套管井声波孔隙度资料补测
由于套管的声速大于地层的声速， 采用传统的补偿声波在套管井中测量 不到地层的纵、横波时差。而采用阵 列声波技术在胶结好的情况下可以得 到地层的时差。
声波测井仪器的原理及应用
第三章 数字声波测井原理及应用
3.5 数字声波仪器小结
1、SL6680针对井下岩性复杂和作业现场环境恶劣等情况,采用阵 列接收探头、高速数字化采集和传输方式的新一代数字声波测井仪器。 采用阵列信号处理技术来校正由于各种原因造成的测量误差,极大地提 高了测井数据的有效性与准确性;直接在井下仪器中对采集到的声波信 号进行数字化,将数字声波信号通过数字遥传系统传送到地面设备,提高 了仪器的可靠性和抗干扰能力。
声波测井仪器的原理及应用
胜利测井四分公司
王玉庆
目录 第一章 前言 第二章 岩石的声学特性 第三章 数字声波测井原理及应用 第四章 正交多极子阵列声波测井
第五章 声波测井流程及注意事项
第一章 前言
声波测井是近年来发展较快的一种测井方法。由最早的声速测 井、声幅测井发展到后来的声波全波列测井、偶极子和多极子测井、 声波成像测井、井间声波测井及随钻声波测井等 常用的声波测井，如声波测井和声幅测井，是记录滑行纵波首 波的传播时间和第一个波得波幅。 正交多极子阵列声波测井是当今测量地层纵波、横波和斯通利 波的最好方法之一，无论在大井眼井段还是非常慢速的地层中都能 得到较好的测量结果 目前测井四分公司以Eclips5700和SL6000为主要地面系统，常用 到声波测井仪器主要以数字声波和正交多极子阵列声波为主。
4.1 XMACII多极子阵列声波测井原理
单极子声源
单极子声源相当于一个点声源在裸眼井中可激发纵波、横波、伪瑞利
波和斯通利波等波形，通过波形处理技术即可提取接收波形中的纵波、横波 和斯通利波的波速。
缺点：
1、工作频率(15～25 kHz) 太高，声波穿透地层的深度较小、信号的 传播距离较小。
2、在软地层(横波波速比井内流体波速小的地层 ) 不能激发横波，因
《基于阵列声波测井信号的储层识别研究》
《基于阵列声波测井信号的储层识别研究》一、引言随着石油勘探技术的不断进步，储层识别成为了石油工程领域的重要研究方向。
阵列声波测井技术作为一种高效、准确的测井手段，为储层识别提供了重要的数据支持。
本文旨在探讨基于阵列声波测井信号的储层识别研究，通过对测井信号的处理与分析，提取储层特征信息，提高储层识别的准确性和可靠性。
二、阵列声波测井技术概述阵列声波测井技术是一种利用声波在地下介质中传播的规律，通过测量声波的传播速度、振幅、频率等参数，来推断地下岩层性质和储层特征的技术。
该技术具有测量范围广、分辨率高、信息丰富等优点，为储层识别提供了重要的数据基础。
三、阵列声波测井信号处理针对阵列声波测井信号，需要进行一系列的信号处理工作，以提取有用的储层信息。
首先，对原始测井信号进行预处理，包括去噪、滤波等操作，以提高信号的信噪比。
其次，利用信号处理技术，如波形分析、频谱分析等，提取出声波的传播速度、振幅、频率等参数。
最后，通过参数的统计分析，得出地下岩层的物理性质和储层特征。
四、储层识别方法基于阵列声波测井信号的储层识别方法主要包括以下步骤：1. 特征提取：通过对测井信号的处理和分析，提取出与储层特征相关的参数，如声波传播速度、振幅、频率等。
2. 模式识别：利用模式识别技术，如神经网络、支持向量机等，对提取的特征进行分类和识别，得出储层的类型和性质。
3. 储层评价：根据储层的类型和性质，结合地质资料和油藏工程知识，对储层进行综合评价，确定其开发潜力和经济价值。
五、实验与分析为了验证基于阵列声波测井信号的储层识别方法的可行性和有效性，我们进行了实验分析。
首先，收集了实际油田的阵列声波测井数据。
然后，利用上述方法对数据进行处理和分析，提取出储层特征信息。
最后，通过与地质资料和实际开发情况对比，验证了该方法的有效性和可靠性。
实验结果表明，基于阵列声波测井信号的储层识别方法能够有效地提取储层特征信息，提高储层识别的准确性和可靠性。
阵列声波测井在套管井中的应用研究
是相 同的 ，因此具有 最 大 的相 关 系数 ，这 时 计 算 的时 差 是 这种 波 的 传播 时差 。在 实 际处 理 中 ，Ｓ Ｃ处 Ｔ
理得 到 的是相 关系数 等值 图。通过 把相关 系数最 大 区域 所对 应 的声波 时差 和到达 时 间与 已知 套管 、地层
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ ０ ９—１ —２ ２ ６
阵 列 声 波 测 井在 套 管 井 中 的 应 用 研 究
张 波 （ 胜利石油管 理局测井 公司， 东 东营 ２７９） 山 ５０ ６
［ 要 ］ 声 波 测 井 资 料 是 地 层 对 比 、完 井 解 释 的重 要 资 料 。 结 合 实 际 阵 列 声 波 测 井 资 料 ， 从 下 套 管 前 后 测 摘
弥 补这 一缺 陷 ，地 质家 们提 议在 套管井 中进 行补 测 。声 波测 井 资料是 地层对 比 、完井 解释 、区块 评 价及
地 震 处 理 中不 可 缺 少 的 资 料 ，加 之 它 在 套 管 井 中 容 易 实 现 ， 因 此 被 列 为 套 管 测 井 评 价 中 的 首 要 技 术 之
得 的全 波 波 形 的 差 异 来 区分 套 管 波 和地 层 纵 波 ， 采 用 慢 度 一 间相 关 法 （ Ｔ 时 Ｓ Ｃ）提 取 地 层 纵 波 ，对 比 了在 不 同水 泥胶 结 质 量 、 套 管状 况 和 井 眼条 件 下 的 套 管 井 与 裸 眼 井 声 波 测 井 资 料 ， 归 纳 出 了过 套 管 声 波 测 井 的使 用 条 件 和局 限 性 ，指 出地 层全 波信 息 的获 取 应 采 用 的 测 量 模 式 和 测 井 质 量 的 影 响 因 素 。 该 研 究 成 果 在 塔 里 木 油 田 测 井 应 用过 程 中取得 了 良好 的 法 的纵 波 提 取
阵列声波测井原理
阵列声波测井原理介绍如下：
阵列声波测井是一种测量岩层物理性质的技术，其原理基于声波在岩石中传播时受到的衰减和反射。
以下是阵列声波测井的原理：
1.声波传播原理：阵列声波测井主要利用声波在岩石中的传播规律。
当声波从声源发
出时，它会在岩石中传播，同时受到衰减和反射。
衰减是指声波在传播过程中能量不断减少，反射是指声波遇到不同密度或速度的介质时，部分能量会反射回来。
通过测量声波的衰减和反射情况，可以了解岩石的物理性质。
2.阵列声波测井原理：阵列声波测井是一种利用多个声波接收器同时接收声波信号的
技术。
该技术主要包括发射和接收两个过程。
在发射过程中，声源向地层发射声波信号，在接收过程中，多个声波接收器接收地层反射的声波信号。
通过对接收信号的处理，可以得到地层中声波传播的速度和衰减等信息。
3.应用范围：阵列声波测井技术广泛应用于石油勘探领域。
通过测量声波在岩石中传
播的速度和衰减情况，可以了解地层的岩性、孔隙度、含水量等物理性质，从而判断油气藏的储集层和非储集层。
阵列声波测井也可用于地质灾害预测、地下水资源勘探等领域。
多极子阵列声波成像测井技术研究
多极子阵列声波成像测井技术研究辛鹏来;王东;陈浩;张海澜;王秀明【摘要】多极子阵列声波成像测井已经成为测井中主要方法之一,在地层评价与油气田开发中有重要作用.在已有理论与数值模拟的基础上,经过近十年的技术攻关,我们已经在多极阵列声波成像仪器制造、测试与数值处理等主要关键技术方面都取得了长足的进展,具体包括高温正交偶极子发射换能、高温低频单极子换能器、声系测试、多极子阵列声波测井高温电路及仪器集成、资料处理及解释等主要方面.所研制的仪器及资料处理方法,经过与国外同类仪器的测井结果进行了对比分析,验证了所研发的仪器的可靠性和处理方法的正确性,这些关键技术为我国声学测井仪器装备技术研发和快速发展打下了基础,提供了技术支撑.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】9页(P237-245)【关键词】交叉偶极子;声波测井;声学换能器【作者】辛鹏来;王东;陈浩;张海澜;王秀明【作者单位】中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TB511 引言在油田勘探和开发特别是在非常规油气藏勘探开发中，声波测井是一种重要的测井方法，也是声学的一个重要应用领域。
最早的声波测井是由对称的声源激发的单极子测井，这类仪器存在一个主要问题，即无法测量横波速度小于井中流体声速的所谓软地层的横波速度[1]，而在实际的地层，特别是海上油气层中，软地层还是占有很大比例的，而且横波速度又是一个和地层很多参数有关的重要参数[2]。
上世纪90年代初，为了解决软地层横波信息的获取，在深入研究井孔声场的基础上，出现了偶极子声波测井仪[3]。
声波测井技术特点及应用
77在现阶段油田测井过程中，声波测井作为重要的测井技术，在实际应用中取得了积极效果。
从声波测井技术的分类来看，这种测井技术主要分为带井眼补偿的声波速度测井、声波全波列测井、超声成像测井以及多极子阵列声波测井。
这几种测井技术在技术原理方面存在差异，在应用中也各有侧重，如何选择测井技术，除了要根据地层的实际情况进行选择之外，也要根据测井的要求进行选择。
因此，应当重点了解声波测井技术的原理特点及具体应用情况，为声波测井技术的全面应用提供有力支持。
1 带井眼补偿的声波速度测井1.1 技术原理声波测井技术在应用中，为了减少误差提高声波的测量效果，往往会进行井眼补偿，以减少声波在井中传输过程中造成的误差。
为了避免误差扩大，减少测量的影响因素，在声波测量中通过井眼的补偿，能够实现测量声速曲线上的提高，保证声速曲线的测量准确性，带井眼补偿的声波速度测井消除了井下变化以及下井仪倾斜所造成的影响，对提高测井的准确率和消除声波的误差具有重要作用，能够提高声波的传输质量和测量效果。
因此，带井眼补偿的声波速度测井，在实际测井中得到了有效的应用，并成为重要的测井方式，满足了测井要求。
目前基于在井眼补偿的声波速度测井设备成为了测井的主要选择[1]。
1.2 应用及现状带井眼补偿的声波速度测井技术在应用中，可以实现对误差的纠正。
例如，在某井段的声波时差曲线上，进行矫正前后油基泥浆及水基泥浆声波曲线的对比可以看出，利用了带井眼补偿的声波速度测井能够最大的消除声波误差，在声波误差的控制方面，比其他的测量方式具备一定的优势。
同时，在具体测量中，带井眼补偿的声波速度测井，整个测量的范围较大，在静稳定的阶段，曲线不发生变化，在层段两端的测量也相对较小，比普通的测量方法具有较大的优势。
因此，对于测井而言，带井眼补偿的声波速度测量方式能够满足测量需要，提高测量的准确性[2]。
2 声波全波列测井2.1 技术原理声波全波列测井是在发射声脉冲以后，一次记录先后到达接收器的滑行纵波、横波，伟瑞丽波，以及广波的波形，通过速度和幅度来判断地层性质，这一声波测井方式，由于通过波形的记录来判断地层的具体情况，因此在声波发射过程中，应当对声波的发射时间、声波的类型以及声波的序号进行标记，提高声波的标记效果，实现对声波的标记和测量，对提高声波的测量效果和满足声波的测量需要具有重要意义。
渤海油田含油气流体识别中阵列声波测井技术的应用
渤海油田含油气流体识别中阵列声波测井技术的应用摘要：渤海油田广泛发育河流和三角洲沉积，这导致其储层岩性及含流体性质在纵横向上都变化较大，特别是一些低阻油层、凝析气层的存在给采用以电阻率一孔隙度系列为基础的常规测井解释带来了困难。
为此，为进一步提升渤海油田含油气流体识别精度，针对渤海油田大部分探井均测有阵列声波的实际情况，开展了阵列声波测井技术的研究与应用，因为在地层岩性和物性相同的情况下，所含流体性质不同其纵横波速度比以及弹性力学参数也不同，因此，可以利用阵列声波来识别流体性质。
并通过在渤海油田的实际应用表明，阵列声波可以准确识别气层，对于气油比高的低阻油层也有不错的应用效果。
关键词：渤海油田；含油气流体储层；阵列声波测井0前言随着渤海油田勘探开发的不断深入，测井遇到的各种疑难层也越来越多，复杂岩性和复杂的流体关系为测井解释带来很大的困难，而对于中一低孔渗储层及含泥质较重的储层，电缆地层测试测压及取样技术成功率大大降低，而海上油田高昂的DST测试成本为利用测井资料进行储层流体性质的判别提出了更高的要求。
理论和实验研究表明，在其它地层条件相同的情况下，地层含不同的流体时，其纵波、横波速度以及各种弹性力学参数(泊松比、体积压缩系数等)存在差异，这为利用阵列声波资料识别储层流体性质提供了理论基础，而目前在探井中广泛应用的阵列声波测井则为基于弹性力学参数的流体识别技术提供了物质基础。
以电阻率-孔隙度系列为基础的常规测井技术仍是渤海油田测井评价的主要手段，通过充分分析电阻率与三孔隙度、自然电位、自然伽马等测井曲线特征与储层含油气性的对应关系，综合解释储层含油气性，但是对于低电阻率油气层、中低孔渗储层，高泥质含量等储层，其流体判别则一直是测井解释的难点。
利用阵列声波测井获取的纵、横波资料信息来反映储层流体性质的变化是利用非电法测井进行流体判别的主要发展方向之一，通过实际资料的处理，该方法对于气层及轻质油层具有较好的应用效果。
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摘要：本文以阿特拉斯公司和哈里伯顿公司的新一代交叉偶极子阵列声波测井仪器
近年来随着阵列声波测井技术的发展，阿特拉斯公司和哈里伯顿公司先后推出了新一代 的交叉偶极子阵列声波测井仪（ＸＭＡＣ—ＩＩ和ＷＡＶＥＳＯＮＩＣ）。从交叉偶极子阵列声波测井
资料中可以准确的提取出纵波时差、横波时差和斯通利波时差曲线，并可利用斯通利波的时
中值滤波处理，就得到了在到达时间上相差不大的直达斯通利波，而以“Ｖ”字型出现的反
射斯通利波将被滤除。把中值滤波前后的波形相减，可以得到反射斯通利波。由于仪器在裂 缝上、下方时均存在反射斯通利波，对于同一条裂缝，求出的反射系数曲线将出现上、下两
处峰值。另外，在裂缝间隔较小的情况下，各条裂缝产生的反射斯通利波之间将出现重叠现
道为上行斯通利渡．第五道为下行斯通利波。
一
７
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利用得到的直达斯通利波、上行反射斯 通利波和下行反射斯通利波。计算斯通利波
反射系数的公式如下： ｙ（＿【ｃ＿）一Ｒ（ｗ）／Ｄ（ｗ）
）
ｊ
圈１波场分离示意图
式中Ｄ（训）——直达斯通利波的频谱； Ｒ（叫）——反射斯通利波的频谱。
由于反射系数是反射斯通利波与直达斯
这种现象，采用全毕奥特弹性理论，用一种
多参数反演方法计算储层渗透率。 计算理论斯通利波的时滞和频移的参数 的表达式，弹性地层被同类型的非零渗透性 地层替代时出现的幅度衰减可以表示为：
筹孑２吲“ｐ（／ｋ棚
式中＾。——弹性斯通利波的渡数；
＾。——渗透性斯通利波的渡数｝
…、ｌ
Ｌ
图２反射系数判断裂缝示意圉
卜传播的距离。
彰 闩 —Ｈ
∥ 闩 —Ｕ
流体流动影响
一
Ｉ Ｉ Ｉ
②井眼流体和地层的固有衰减。这些影响必 须被去除，才能得到与渗透率有关的真实的
图３斯通利波计算渗透率示意图
波形特性。通过合成波形模拟程序对其进行模型化，采用地层的纵波、横波、补偿密度和井 径曲线，合成一个零渗透率时的直达斯通利波。通过比较合成波形和测量波形来估算地层的 渗透率，可以发现由于流体引起的斯通利波衰减，会出现时滞和频移现象，而地层的固有衰 减则不出现二者匹配的现象，因此可以据此计算出渗透率指示曲线，然后对照已知的渗透率 值刻度估算出的渗透率指标，从而得到真实的渗透率（图４）。 由于斯通利波对靠近并壁（０．５－＇－，ｌｉｎ）的侵入带区域的渗透率敏感，所以计算出的迁移 率剖面反应的是侵入带流体的迁移率。大量的实践经验表明，使用该软件计算渗透率时其关 键参数是侵入带内流体的时差和衰减，以及地层流体的压缩率。这些参数在一般情况下是很 难获得的。此时可以先将孔隙流体参数设为水的标准参数，然后给定非渗透层的深度，同时 给定两个或两个以上已知渗透率的深度和渗透率值，然后通过调整孔隙流体参数使计算出的
篓◆藕虱虱
这样可以消除岩石固有的衰减的影响，
酮
ｎ
Ｉ ｌ ｌ
ｎ
从而获得地层的渗透率。［矽ｌ 由于经过波分离后的直达斯通利波中仍 闱 ｌ 包含着一些与渗透率无关的影响：①因井眼 Ｉ
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和地层的弹性特性随波的传播路径而变化所 引起的波幅度和传播时间（相位）的改变；
井筒流体
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弹性地层 孔隙漉体 计算弹性 岩石模型
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图４阵列声波刻度渗透率与棱磁测井渗透率实例
三、各向异性的综合分析
在各向异性地层中，横渡在传播的过程中通常会发生分裂，生成快横渡和慢横波，且表 现出方位的各向异性。通常对于各向异性地层，两组横线接收数据（ｘＸ、ＹＹ）和两组交叉
因为井眼和地层的衰减是固定的（Ｃｌａｅｎｇ
（Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｃｈｅｎｇ，１９９６）２
ｅｌ
ａｌ，１９８２），斯通利渡的波数可以表示为
ｋ刮山，Ｐ糊［件壶ｈ（盖）］
式中Ｉ／ｏ—一在频率上固有的衰减；
蛐——固定的参考频率，当地层固有的衰减为０。
・５６・
渗透性地层的斯通利波波数可以表示为（Ｔａｎｇ
ｅｔ
ａｌ，１９９１，１９９６）：
阵列声波测井技术的研究与应用
伍东 汪浩傅永强
（辽河石油勘探局测井公司）
）（１ⅥＡＣ—ＩＩ和ｗＡ嘲ＮＩＣ为例，着重介绍利用斯通利波衰减理论求取渗透率的相关处理技术
和利用交叉偶极子阵列声波测井分析地层各向异性分析的理论基础和原理。利用阵列声波资料 获得的各种信息评价裂缝发育程度、裂缝方位和裂缝的有效性。这些技术使我们可以更加准确 地确定复杂岩性地层中的储层。 关键词：阵列声波斯通利波渗透率各向异性
渗透率与已知渗透率值相匹配，再用此孔隙流体参数来计算整个目的层段的渗透率。
・５７・
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图７利用单极横渡分裂技术判断各向异性性质的宴例图
・５９－
四、结论 通过上述的阵列声波测井的理论和应用的探讨和分析，认为阵列声波测井资料在评价地
层的渗透性上有其独特的优势，尤其在裂缝发育地层中具有较高的应用价值，是目前惟一能 够评价裂缝性储层渗透性的测井技术；同时利用交叉偶极和对阵列声波波列的研究可以区分 出地层应力造成的各向异性和裂缝形成的各向异性，从而达到区分裂缝发育程度的目的。尤 其在辽河盆地复杂岩性的实际应用中，通过阵列声波测井技术能达到评价复杂岩性裂缝性储 层渗透能力和裂缝发育程度的目的。在辽河太古界变质岩、元古界碳酸岩盐以及下第三系火 成岩储层渗透性及裂缝发育程度以及裂缝的有效性评价中发挥了很大的作用，取得了良好的 地质效果。 参考文献 傅永强等．２００１．成像测井技术在辽河粗面岩地层中的应用．见：第十二届测井年会论 文集．北京：石油工业出版社
Ｄ Ｇｅｏｒｇｉ．１ ９９７．Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｔｙ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ Ｋｅｙ
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Ｒｅｓｅｒｖｉｏｒ Ｍａｎｇｅｍｅｎｔ，ｉｎＤｅｐｔｈ
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图５各向异性地层中四种交叉偶极声渡阵列变密度图
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图６目标函散解示意图
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象，不利于确定裂缝位置。因此有必要对反射斯通利波进行一次波场分离处理。将其中的
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“上行”和４下行”部分分开。由于上行和下
行反射斯通利渡到达时间的变化规律不同．
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其视速度将分别表现为“正速度”和“负速 度”。因此可用滤波的方法来分离这两种速度 符号相反的渡，从而达到波场分离的目的 （图１）。图１中第一道为深度道，第二遭为直 达斯通利波，第三道为合成斯通利渡．第四
可初步确定裂缝的位置和宽度。由于斯通利波在全波中的频率最低，因而可以采用一个低频
带通滤波器滤除掉单极全波数据中的频率较高的成分，得到的低频斯通利波中只包含直达波 和反射波的信息。
在低频斯通利波的变密度图上，经常可以分辨出明显的反射斯通利波，即“Ｖ”字形的
干涉条纹。一般而言，直达斯通利波存在于上行斯通利波数据中，反射斯通利波存在于下行
接收数据（ｘｙ、ＹＸ）接收到的横渡波形明显；而对于各向同性地层，则两组横线接收数据
（ＸＸ、ｙｙ）接收到的横波渡形明显，而两组交叉接收数据（ＸＹ、ＹＸ）接收到的横渡渡形 不明显（图５）。采用模拟反演技术对接收到的６４道波形进行模拟求解，可以在各向同性地 层和各向异性地层得到不同的目标函数解（图６）。从中可以看出对于各向异性地层快慢横 渡存在９０。的方位差和慢度差，各向同性地层则无此反映。 大量的实验和数值模拟分析证明．快慢横渡的频散曲线会出现交叉现象。使用该现象可 以在快速地层中利用单极折射横渡的分离来识别应力各向异性。单极横渡的频率较高（７～ １０ｋＨｚ），而偶极仪器的频率较低（２～３ｋＨｚ）。因此ｔ单极横渡只反映井跟附近区域的变 化。而应力造成的各向异性主要集中于井眼附近。这就会使措最大应力方向和最小应力方向 传播的横渡，产生较大的横渡速度差（目ｐ单极横渡分离现象）。图７是一个实际应用的典型 例子，通过综合分析，可以发现在１８５０ｍ处存在各向异性，从右边上面１８５０ｍ处的单极渡 列图上，能够看到类似的快、慢横波的分离现象，因此判定其为应力造成的各向异性｝而下 部１８５５ｍ处的各向异性．在右面下部相应的单极波列图就不能看到快慢横渡分离的现象， 故此判定是由裂缝造成的各向异性。
斯通利波数据中，因此计算斯通利波的反射系数，必须先对斯通利波进行波形分离。从图１
中可以看出反射与直达斯通利波的同相轴之间存在较大差异。由于在仪器提升过程中，接收
器与地层裂缝之间的距离不断发生变化，反射斯通利波的到达时间也随之变化，因此在波形
记录剖面上其同相轴呈现为“Ｖ”字型。而直达斯通利波则几乎在同一时刻到达，其同相轴 呈现为一条近似垂直线。根据这一特点，可采用中值滤波的方法来分离直达斯通利波。经过