阵列声波测井技术的研究与应用[1]

通利渡能量的比值。而且只有张开的裂缝才能使斯通利波发生反射，因此利用反射系数可以 确定裂缝的张开度，反射系数越大，其峰值幅度越大，表明该处的裂缝宽度越大．说明储层 的渗透性越好（图２）。图中计算出的反射系数与波列图“Ｖ”字型指示特征相吻合，表明此 处存在开启性裂缝。
二、斯通利波计算渗透率
由于斯通利渡是一种流体导渡，其传播 方向与井轴平行．在渗透性地层低频斯通利 波出现频散和时间滞后现象，因此可以根据
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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
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
因为井眼和地层的衰减是固定的（Ｃｌａｅｎｇ
（Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｃｈｅｎｇ，１９９６）２
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式中Ｉ／ｏ—一在频率上固有的衰减；
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・５６・
渗透性地层的斯通利波波数可以表示为（Ｔａｎｇ
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ａｌ，１９９１，１９９６）：
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。
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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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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
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
・５５。
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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
道为上行斯通利渡．第五道为下行斯通利波。
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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）
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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
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
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
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：
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式中＾。——弹性斯通利波的渡数；
＾。——渗透性斯通利波的渡数｝
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图２反射系数判断裂缝示意圉
卜传播的距离。
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
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这样可以消除岩石固有的衰减的影响，
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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；
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一——
弹性地层 孔隙漉体 计算弹性 岩石模型
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流体流动影响
一
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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
Ｄ Ｇｅｏｒｇｉ．１ ９９７．Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｔｙ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ Ｋｅｙ
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Ｒｅｓｅｒｖｉｏｒ Ｍａｎｇｅｍｅｎｔ，ｉｎＤｅｐｔｈ
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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。
滞和频移现象来判别储层的渗透性，进而评价复杂岩性储层的渗透性。同时还可对偶极横波 数据进行快慢横波分离，计算其各向异性百分比。并可在此基础上进行裂缝有效性评价，寻
找和划分储层有利相带。
一、斯通利波计算反射系数
当裂缝与井眼相交时，由于井眼中的泥浆与地层中的流体相互流动，造成了斯通利波能
量的衰减，并且在裂缝的边界形成反射斯通利波，可以据此判断出储层中是否存在裂缝，并