阵列声波处理流程-eXpress
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Vs /
S-wave velocity, unaffected
峰基比11. 4
正交偶极子的处理及应用
理论方法 原理 处理 质量控制 解释应用
交叉偶极测量原理
横波在各向异 性地层中分裂 成快、慢横波
测量的四种组分: 同向分量: X X, Y Y 交叉分量: X Y, Y X
快横波 = XX cos2q + (XY + YX) sinq cosq + YYsin2q 慢横波 = XX sin2q - (XY + YX) sinq cosq + YYcos2q
处理前的质量控制
波形偏移的线性度 波形和和波谱相关性 X&Y波形的匹配程度
波 形
波 谱
Gamma Ray
0 API 160
fracman
利用上步输出的杨氏模量、剪切模量、
体积模量、泊松比等岩石弹性参数结合 岩性密度曲线计算破裂压力梯度、闭合 压力梯度，进而预测地层破裂压力及裂 缝的纵向延伸。
42
预测破裂压力为34Mpa,施 工值为34.8Mpa,预测最 小闭合压力为20Mpa,施 工值为27.5Mpa
体积模量(BMOD) 2 2 3t s 4tc 10 K 1.3410 b 3t 2 t 2 s c 剪切模量(SMOD)
1.3410
10
b
t s2
泊松比(POIS)
1 t s2 2tc2 2 2 2 t s tc
岩石力学特性基本理论简介
应力与应变
1.应力σ
F A
2.应变ε
l l
应力 模量 应变
3.模量
杨氏模量(YMOD)
2 2 3 t 4 t 10 b s c E 1.3410 t 2 t 2 t 2 s c s
( PO PP ) PP 1
通过调节泥浆压力P来控制出砂
q x
p
P 不能太大,防止井眼破裂
r
P FP ; Maximum mud pressure
P 也不能太小,防止出砂
y
P Ps 0 s cos 0 sin PP ; Minimum mud pressure
透率
先根据中心频率曲线 结合时差曲线、伽马 曲线，选一非渗透层 。（时差小、频率高 、而且具有一定对称 性的层）
计算渗透 率时注意
a. 第一次计算时滞和频 移时，参考点要选干 层点，不能选泥岩点 。 b. 第二个估算渗透率时 ，第二个参考点要选 渗透层，所对应的孔 隙流体密度按储层内 流体密度填写 c. 公制井径的单位是米 ，而不是厘米
动态模量与静态模量
井眼附近的应力
径向, 切向, 和剪切应力
x
p
q rq r
x y R 2 pR 2 x y R4 R2 r 1 1 3 4 4 2 cos 2q 2 r2 r2 2 r r x y R 2 pR 2 x y R4 q 1 1 3 4 cos 2q 2 r2 r2 2 r x y R4 R2 rq 1 3 4 2 2 sin 2q 2 r r
过程：三个半时左右
要领：
仪器类型及发展、单极和偶极波、滤波器、
相关对比方法、井眼补偿
•
收获：对阵列声波仪器原理及全波列的各种振型有大致的了 解、掌握提波方法
R2 R1
S
△t =t2-t1 / S
T
单发双收
T1 △t2 < △t
R1
R2
双发双收
Fra Baidu bibliotek
T2
△t1 > △t
阵列声波
Receiver Array
部分岩性及矿物 砂岩
Wyllie平均时间公式
55.5 43.5 51 53（50-58） 52 46.5
骨架慢度 （us/ft)
纵横波速度比 1.59
t (1 )tma 1.85 t f 石灰岩 47.5
白云岩 花岗岩 玄武岩 硬石膏 方解石 1.75 2 1.82 1.89
识别含气储层
Gassmann Equation:
f: fluid, s: solid matrix, d: dry
(1 Kd / Ks ) K Kd 2 / K f (1 ) / Ks Kd / Ks
2
Water Gas
P-wave velocity
Vp (K 4 /3)/
sandan2006
47
斯通利波估算渗透率
斯通利波（单极）
由井壁引起的压力脉冲
斯通利波
3.35
Stoneley waves displacement
4.42
Source
Formation fluid movement
RECEIVER OFFSET (m)
Stoneley waves travel direction
Receivers
应用过程中的问题
渗透性
采集噪声
井眼变化
波的属性
地层变化
泥饼
要把非渗透性影响 去除
53
解决方法
处理 压制数据中的噪声和散射
模拟 模拟数据没有渗透性时的属性进而与实际数 据比较发现渗透性指示
反演
估算渗透率
54
斯通利波数据
835
925 2 TIME (ms) 6
55
它有指向性 高频时要做频散校正
单极发射器 T 2
Receiver P P
S Wave Source P P
S Wave
阵列声波仪器简介
Wts遥传 电子线路
R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1
接收系
隔声体
T2 T3 T4 T1
发射系
电子线路
几种仪器的主要区别
MAC XMAC XMAC‖
再了解一 下文件中 包括哪些 内容：测 了那些曲 线（单极 、偶极） 、采样率 等
处理前的 质量控制
波形振相的线性 度
波形的相关性（需 与仪器匹配）
提波
要注意提纵波、 横波、斯通利波 的滤波器类型、 时窗长度、步长 及频率范围
处理后的 质量监控
1.慢度与联合相关的对 比 2.走时曲线与波形的叠 加 3.相关图上的次级大值 的离散度
波形与时窗叠加 拟合残差的比较
S1ISO高: 各向异性估计 的很可靠 S2ISO高: 交叉分量能量高 S1S2高: 快、慢横波方位 稳定
处理时窗
快慢横波分裂 快横波方位 vs. 仪器方位
残差分析
波形与时窗的叠 加
&
各向异性 方位
vs.
快 & 慢横波分裂
仪器方位
各向异性图
包括各向异 性的大小 和方位
接收器偏置 (m)
时间 (微秒)
5000
偶极 (横波) 仪器
板状声源产生的弯曲波在井壁
传播
在低频时 (< 2 kHz) 它以地层
的横波速度传播
8 接收器阵列
弯曲震动的声源波在井中流体
中产生的弯曲只能用对弯曲波 敏感的接收器接收
分隔器
单极发射器 T1 发射器部分 偶极发射器 T3
偶极发射器 T4
理想泥浆比重
P Ps 0 PP
生产压差
P Pp Ps PP ( rs Pp )
33
岩石特性分析mechprop
选岩石参 数时，这 儿要给砂 岩骨架值 ，如果是 cra处理的 要在下面 一栏里填 组成矿物 的骨架值
泥岩值按本井情况 选取，要选两个值 ，如果本井没有较 纯泥岩，则按邻井 值或地区值选取
快速地层中的单极波传播
快速地层:
接收器
纵波
Vs > Vf
横波
发射器
地层
快速地层中的单极波列
Receiver Array
Monopole Transmitter
慢速地层中的单极波传播
纵 首波 波
慢速地层: Vs < Vf
斯通利波 横波
慢速地层中的单极波列
纵波 3.35 斯通利波波
4.42 1000
井眼补偿
具体做法：发射器阵列 提波
时间
接 收 换 能 器 提 的 波
井眼补偿
发 射 器 提 的 波
两种方法： 算术平均法 、几何平均 法
单极提波的建议值（xmac仪器）
频率范围 (赫兹) 纵波 5000-20000 滤波器类型 时窗窗长 (微秒） 200-400 时窗步长
FIR
100-200
横波
Monopole Transmitter
Snell定律
q V1
1 <
V2
q
2
qc
sin( q1 ) V1 sin( q 2 ) V2
硬(快速)地层
V1 > V2
V1 V1 sin( q c ) q c arcsin V2 V2
q1
q2
软(慢速)地层
θ2 < 90°
AZ
GR
CAL
Breakout
区分应力和裂缝造成的各向异性
单极波列
Receiver Offset (ft) 15.5 12
快地层可根据单极子横波 分裂现象来判断 慢地层的快慢横波的频散 曲线交叉现象来判断。
Time (microseconds) 3500
Time (microseconds)
Fast shear Compressional Slow shear
阵列声波培训计划
时间：四天 内容：
1、阵列声波基础理论、应用及提波技术
2、 岩石力学及泥浆参数计算 3、波场分离及渗透率的计算 4、各向异性分析 5、高分辨率阵列声波
二00九年四月
阵列声波基础理论、应用及提波技术
• • • •
目的:了解阵列声波基础理论及提波技术
目标：了解阵列声波测量原理及仪器和提波方法
4000-8000
FIR
200-400
100-200
斯通利波 500-4000
FFT
1000-1500
500-800
阵列声波资料的地质应用
识别岩性 计算孔隙度 利用斯通利波估算渗透率 评价裂缝位置 识别含气储层 评价砂泥岩薄层 利用斯通利波计算TI各向 异性及水平渗透率 评价地层各向异性
裂隙造成的各向异性
在快速地层，各向异性的 大小和裂缝的发育程 度有明显的联系。
应力造成的各向异性
Borehole Breakout and Acoustic Anisotropy
Anisotropy 40 (%)
Acoustic Image
N E S W N
Anisotropy Map
N E S W N
DEPTH (feet)
波分离
56
反射系数的计算
DWVTR
DEPTH
REFL
RWVRT
REFL0
RLAG TIME
57
波分离 成果图
包括直达波的中 心频率、斯通利 波慢度、原始反 射系数、处理过 的反射系数、伽 马曲线、下行波 相对直达波的时 间延迟、以及分 离开的直达波、 下行波、上行波
2、求渗
y
只考虑井周地层时，R=r, 这时剪切应力σrθ,=0 rR P Pp
q rR ( x y ) P 2 ( x y )cos2q
破裂压力
2 1 2 FP 3 y x PO PP 1 1
P
闭合压力
P min PP ; [ min min( x , y )]
S1IS O S2ISO S1S2
0 1 0 1
FAST WAVE
快横 波
慢横波
180 s/ft 70 500 3500 TIME (s)
ANIS_AR RAY 0 % 25
AZ_FAS T
AZ_SLOW
ANIS_AV E 25 % 0 AZ_TOOL 0 (deg) 180
SLOW WAVE
XMACF1
DAL
接收系
接收系
接收系
接收系
T2 T3 T4
T2
T2
发射系
T3 T4 T1
发射系
T3 T1
T4
发射系
发射系
T2
T1
T1
16个接收器，一 单一偶相间排列 缺点：波列线性 度较差
区别在于隔声体 8个接收器， 接收器与 T3与T4之间有 XMAC相同， 由橡胶换成刚性 1ft的距离 T3与T4在同一 体，优势是测速 提高，可以在斜 深度 井中使用
两个发射器，四 个接收器
XMAC资料处理基本流程
SH
纵波时差
DEN 全 波 测 井 数 据 POR 波 速 分 析
岩石力学参数
破裂压力预测
泥浆参数
S波时差
各向异性分析
DEN CAL Stonely时差 波场分离
渗透率
处理之前要了 解本井所使用 的仪器类型和 测量配置。从 曲线头上了解 T-R距和R-R距 以及这个波列 的发射及接收 换能器情况
S-wave velocity, unaffected
峰基比11. 4
正交偶极子的处理及应用
理论方法 原理 处理 质量控制 解释应用
交叉偶极测量原理
横波在各向异 性地层中分裂 成快、慢横波
测量的四种组分: 同向分量: X X, Y Y 交叉分量: X Y, Y X
快横波 = XX cos2q + (XY + YX) sinq cosq + YYsin2q 慢横波 = XX sin2q - (XY + YX) sinq cosq + YYcos2q
处理前的质量控制
波形偏移的线性度 波形和和波谱相关性 X&Y波形的匹配程度
波 形
波 谱
Gamma Ray
0 API 160
fracman
利用上步输出的杨氏模量、剪切模量、
体积模量、泊松比等岩石弹性参数结合 岩性密度曲线计算破裂压力梯度、闭合 压力梯度，进而预测地层破裂压力及裂 缝的纵向延伸。
42
预测破裂压力为34Mpa,施 工值为34.8Mpa,预测最 小闭合压力为20Mpa,施 工值为27.5Mpa
体积模量(BMOD) 2 2 3t s 4tc 10 K 1.3410 b 3t 2 t 2 s c 剪切模量(SMOD)
1.3410
10
b
t s2
泊松比(POIS)
1 t s2 2tc2 2 2 2 t s tc
岩石力学特性基本理论简介
应力与应变
1.应力σ
F A
2.应变ε
l l
应力 模量 应变
3.模量
杨氏模量(YMOD)
2 2 3 t 4 t 10 b s c E 1.3410 t 2 t 2 t 2 s c s
( PO PP ) PP 1
通过调节泥浆压力P来控制出砂
q x
p
P 不能太大,防止井眼破裂
r
P FP ; Maximum mud pressure
P 也不能太小,防止出砂
y
P Ps 0 s cos 0 sin PP ; Minimum mud pressure
透率
先根据中心频率曲线 结合时差曲线、伽马 曲线，选一非渗透层 。（时差小、频率高 、而且具有一定对称 性的层）
计算渗透 率时注意
a. 第一次计算时滞和频 移时，参考点要选干 层点，不能选泥岩点 。 b. 第二个估算渗透率时 ，第二个参考点要选 渗透层，所对应的孔 隙流体密度按储层内 流体密度填写 c. 公制井径的单位是米 ，而不是厘米
动态模量与静态模量
井眼附近的应力
径向, 切向, 和剪切应力
x
p
q rq r
x y R 2 pR 2 x y R4 R2 r 1 1 3 4 4 2 cos 2q 2 r2 r2 2 r r x y R 2 pR 2 x y R4 q 1 1 3 4 cos 2q 2 r2 r2 2 r x y R4 R2 rq 1 3 4 2 2 sin 2q 2 r r
过程：三个半时左右
要领：
仪器类型及发展、单极和偶极波、滤波器、
相关对比方法、井眼补偿
•
收获：对阵列声波仪器原理及全波列的各种振型有大致的了 解、掌握提波方法
R2 R1
S
△t =t2-t1 / S
T
单发双收
T1 △t2 < △t
R1
R2
双发双收
Fra Baidu bibliotek
T2
△t1 > △t
阵列声波
Receiver Array
部分岩性及矿物 砂岩
Wyllie平均时间公式
55.5 43.5 51 53（50-58） 52 46.5
骨架慢度 （us/ft)
纵横波速度比 1.59
t (1 )tma 1.85 t f 石灰岩 47.5
白云岩 花岗岩 玄武岩 硬石膏 方解石 1.75 2 1.82 1.89
识别含气储层
Gassmann Equation:
f: fluid, s: solid matrix, d: dry
(1 Kd / Ks ) K Kd 2 / K f (1 ) / Ks Kd / Ks
2
Water Gas
P-wave velocity
Vp (K 4 /3)/
sandan2006
47
斯通利波估算渗透率
斯通利波（单极）
由井壁引起的压力脉冲
斯通利波
3.35
Stoneley waves displacement
4.42
Source
Formation fluid movement
RECEIVER OFFSET (m)
Stoneley waves travel direction
Receivers
应用过程中的问题
渗透性
采集噪声
井眼变化
波的属性
地层变化
泥饼
要把非渗透性影响 去除
53
解决方法
处理 压制数据中的噪声和散射
模拟 模拟数据没有渗透性时的属性进而与实际数 据比较发现渗透性指示
反演
估算渗透率
54
斯通利波数据
835
925 2 TIME (ms) 6
55
它有指向性 高频时要做频散校正
单极发射器 T 2
Receiver P P
S Wave Source P P
S Wave
阵列声波仪器简介
Wts遥传 电子线路
R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1
接收系
隔声体
T2 T3 T4 T1
发射系
电子线路
几种仪器的主要区别
MAC XMAC XMAC‖
再了解一 下文件中 包括哪些 内容：测 了那些曲 线（单极 、偶极） 、采样率 等
处理前的 质量控制
波形振相的线性 度
波形的相关性（需 与仪器匹配）
提波
要注意提纵波、 横波、斯通利波 的滤波器类型、 时窗长度、步长 及频率范围
处理后的 质量监控
1.慢度与联合相关的对 比 2.走时曲线与波形的叠 加 3.相关图上的次级大值 的离散度
波形与时窗叠加 拟合残差的比较
S1ISO高: 各向异性估计 的很可靠 S2ISO高: 交叉分量能量高 S1S2高: 快、慢横波方位 稳定
处理时窗
快慢横波分裂 快横波方位 vs. 仪器方位
残差分析
波形与时窗的叠 加
&
各向异性 方位
vs.
快 & 慢横波分裂
仪器方位
各向异性图
包括各向异 性的大小 和方位
接收器偏置 (m)
时间 (微秒)
5000
偶极 (横波) 仪器
板状声源产生的弯曲波在井壁
传播
在低频时 (< 2 kHz) 它以地层
的横波速度传播
8 接收器阵列
弯曲震动的声源波在井中流体
中产生的弯曲只能用对弯曲波 敏感的接收器接收
分隔器
单极发射器 T1 发射器部分 偶极发射器 T3
偶极发射器 T4
理想泥浆比重
P Ps 0 PP
生产压差
P Pp Ps PP ( rs Pp )
33
岩石特性分析mechprop
选岩石参 数时，这 儿要给砂 岩骨架值 ，如果是 cra处理的 要在下面 一栏里填 组成矿物 的骨架值
泥岩值按本井情况 选取，要选两个值 ，如果本井没有较 纯泥岩，则按邻井 值或地区值选取
快速地层中的单极波传播
快速地层:
接收器
纵波
Vs > Vf
横波
发射器
地层
快速地层中的单极波列
Receiver Array
Monopole Transmitter
慢速地层中的单极波传播
纵 首波 波
慢速地层: Vs < Vf
斯通利波 横波
慢速地层中的单极波列
纵波 3.35 斯通利波波
4.42 1000
井眼补偿
具体做法：发射器阵列 提波
时间
接 收 换 能 器 提 的 波
井眼补偿
发 射 器 提 的 波
两种方法： 算术平均法 、几何平均 法
单极提波的建议值（xmac仪器）
频率范围 (赫兹) 纵波 5000-20000 滤波器类型 时窗窗长 (微秒） 200-400 时窗步长
FIR
100-200
横波
Monopole Transmitter
Snell定律
q V1
1 <
V2
q
2
qc
sin( q1 ) V1 sin( q 2 ) V2
硬(快速)地层
V1 > V2
V1 V1 sin( q c ) q c arcsin V2 V2
q1
q2
软(慢速)地层
θ2 < 90°
AZ
GR
CAL
Breakout
区分应力和裂缝造成的各向异性
单极波列
Receiver Offset (ft) 15.5 12
快地层可根据单极子横波 分裂现象来判断 慢地层的快慢横波的频散 曲线交叉现象来判断。
Time (microseconds) 3500
Time (microseconds)
Fast shear Compressional Slow shear
阵列声波培训计划
时间：四天 内容：
1、阵列声波基础理论、应用及提波技术
2、 岩石力学及泥浆参数计算 3、波场分离及渗透率的计算 4、各向异性分析 5、高分辨率阵列声波
二00九年四月
阵列声波基础理论、应用及提波技术
• • • •
目的:了解阵列声波基础理论及提波技术
目标：了解阵列声波测量原理及仪器和提波方法
4000-8000
FIR
200-400
100-200
斯通利波 500-4000
FFT
1000-1500
500-800
阵列声波资料的地质应用
识别岩性 计算孔隙度 利用斯通利波估算渗透率 评价裂缝位置 识别含气储层 评价砂泥岩薄层 利用斯通利波计算TI各向 异性及水平渗透率 评价地层各向异性
裂隙造成的各向异性
在快速地层，各向异性的 大小和裂缝的发育程 度有明显的联系。
应力造成的各向异性
Borehole Breakout and Acoustic Anisotropy
Anisotropy 40 (%)
Acoustic Image
N E S W N
Anisotropy Map
N E S W N
DEPTH (feet)
波分离
56
反射系数的计算
DWVTR
DEPTH
REFL
RWVRT
REFL0
RLAG TIME
57
波分离 成果图
包括直达波的中 心频率、斯通利 波慢度、原始反 射系数、处理过 的反射系数、伽 马曲线、下行波 相对直达波的时 间延迟、以及分 离开的直达波、 下行波、上行波
2、求渗
y
只考虑井周地层时，R=r, 这时剪切应力σrθ,=0 rR P Pp
q rR ( x y ) P 2 ( x y )cos2q
破裂压力
2 1 2 FP 3 y x PO PP 1 1
P
闭合压力
P min PP ; [ min min( x , y )]
S1IS O S2ISO S1S2
0 1 0 1
FAST WAVE
快横 波
慢横波
180 s/ft 70 500 3500 TIME (s)
ANIS_AR RAY 0 % 25
AZ_FAS T
AZ_SLOW
ANIS_AV E 25 % 0 AZ_TOOL 0 (deg) 180
SLOW WAVE
XMACF1
DAL
接收系
接收系
接收系
接收系
T2 T3 T4
T2
T2
发射系
T3 T4 T1
发射系
T3 T1
T4
发射系
发射系
T2
T1
T1
16个接收器，一 单一偶相间排列 缺点：波列线性 度较差
区别在于隔声体 8个接收器， 接收器与 T3与T4之间有 XMAC相同， 由橡胶换成刚性 1ft的距离 T3与T4在同一 体，优势是测速 提高，可以在斜 深度 井中使用
两个发射器，四 个接收器
XMAC资料处理基本流程
SH
纵波时差
DEN 全 波 测 井 数 据 POR 波 速 分 析
岩石力学参数
破裂压力预测
泥浆参数
S波时差
各向异性分析
DEN CAL Stonely时差 波场分离
渗透率
处理之前要了 解本井所使用 的仪器类型和 测量配置。从 曲线头上了解 T-R距和R-R距 以及这个波列 的发射及接收 换能器情况