阵列声波测井介绍

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仪器概况
主要技术经济指标
接收探头间距： 仪器外径： 最大外径： 声源的工作频率范围： 最大测速： 数字化精度： 时间采样间隔：
152mm 92mm 99mm 1kHz~ 14kHz 512m/h 14位 10ms~ 40ms
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仪器概况
接收电子线路（外壳） 接收声系
隔声体 发射声系
发射电子线路（外壳）
2、首波波至时间曲线变化形态应一致。
3、在12m井段内，相对方位曲线变化不应 大于360°。
4、曲线应反映岩性变化，纵、横波数值在 纯岩性地层中与理论骨架值接近。
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原始资料质量控制
5、4条到时曲线基本平行。近单级时差基 本正确。
6、测前、测后应分别在无水泥粘附的套管 中测量10m时差曲线，对套管检查的纵波时差数 值应在187μs/m±5 μs/m（ 57μs/ft±1.5 μs/ft ）以内。
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岩石力学参数信息
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3、气 层 识 别
在其它地层条件相同的情况下，如果地层中有天然气 的存在，纵波速度受影响较大，纵波时差会相应地增大， 而横波就基本不受影响。这是利用纵横波速度识别气层 的基础。
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气 层识别
天然气使纵波时差增大，而横波时差变化极小，因而用纵横波时差比或泊松比可识别天然气
7
偶极子发射器能产生沿井壁传播的挠曲波
挠曲波是一种频散界面波，在低频时，它 以横波速度传播，在高频时，它以低于横 波的速度传播
XMAC通过对挠曲波的测量来计算地层横 波速度的
为确保横波速度的测量精度，偶极发射器 应尽量降低发射频率
通过交叉偶极子的定向性对地层进行各向 异性分析.
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主要内容
一、阵列声波测量原理 二、多极子阵列声波仪器 三、阵列声波资料处理 四、主要用途及实例 五、结论
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多极子阵列声波测井 （MPAL）处理解释流程
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处理解释流程示意图
P和S波慢度分析
斯通利波慢度分析
各向异性分析
岩石特性分析 裂缝高度预测 砂岩含量分析 孔隙度分析
气体指标
能量分析 裂缝指标
渗透率分析
裂缝分析 地应力方位分析
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MPALreco波形恢复模块
波形恢复
把延迟和增益恢复到经过滤波后的波形上
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MPALani各向异性分析模块
提供快慢横波时差 曲线、百分比地层各向 异性与平均百分比地层 各向异性、各向异性方 位图和快横波方位曲线、 快慢横波波形图、各向 异性开窗时间及关窗时 间、快横波方位统计图。
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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
DTC0=124.39ln（DTS）- 542.75
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气
层
识
别
水层
xx井泊松比与体积模量交会图
差气层 气层 油层 水层 含油水层
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气
层
识
别
水层 油层
xx井纵波时差与横纵比交会图
差气层 气层 油层 水层 含油水层
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气层识别
苏xx井第16、17号层MPAL资料纵波幅度衰减明显，有效地指示出气层的特征。
46
1、准确获取纵波、横波、斯通利波的信息
47
准确获取波形幅度及衰减系数
48
2、确定岩石的机械参数
岩石
粘土页岩 板岩 砂岩
杨氏模量E 切变模量μ
（1011达因/厘 （1011达因/厘
米2）
米2）
1.7-4.5
4.87
2.18-2.72
0.03-7.15
泊松比
0.115 0.2-0.35
正长岩
6.29-8.63 1.71-3.2 0.18-0.256
压缩系数（Gpa-1） 0.033-0.035 0.033-0.04 ＞ 0.033
DTC-DTCO(μs/m)
备注
＜15 ＜10 ＞15
参考GR、CAL 参考GR、CAL 参考GR、CAL
某区块气层弹性力学参数评别标准 泊松比： ＜ 0.23，气层 压缩系数： ＞ 0.033，气层
泊松比－压缩系数：形成明显的镜像包络线
多极子阵列声波图件
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多极子阵列声波图件
xxxx
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多极子阵列声波图件
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主要内容
一、阵列声波测量原理 二、多极子阵列声波仪器 三、阵列声波资料处理 四、主要用途及实例 五、结论
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主要应用
1、准确获取纵波、横波、斯通利波的信息。 2、提供岩石力学参数 3、气层识别与评价。 4、裂缝性储层识别。 5、利用岩石机械特征参数进行井壁稳定性分析。 6、为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供某 些有用参数，如岩石强度、地应力、岩石破裂压力、安 全生产压差等所需参数。 7、地层各向异性分析，提供地应力方位等地质信息。
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多极子阵列声波仪器简介
目前应用较多的多极子阵列声波测井仪有以下几种:
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总体设计方案
仪器由发射声系、接收声系、 隔声体、发射电子线路和接收电 子线路组成，通过遥测短节(技术 中心300k)、地面（EILog-06）和 波形处理，最终得到解释成果。 通过单极阵列和偶极阵列组合， 在快速或慢速地层中都可获得纵 波、横波、斯通利波资料。
提供纵横波、斯 通利波的八道波形幅 度曲线，计算纵横波、 斯通利波的衰减系数 和相关对比时窗的结 束位置。
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MPALmechprop岩石物理参数提取模块
计算杨氏模量、 剪切模量、体积模量 等岩石动、静态弹性 模量和动态泊松比等 岩石力学参数。
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MPALsandan出砂分析模块
提供有效周向 应力、有效径向应 力、固有剪切强度 以及泥浆比重安全 使用窗口。
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气层识别
苏xx井第20-23号层MPAL资料纵波幅度衰减明显，有效地指示出气层的特征。
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利用泊松比、压缩系数等参数进行气层识别
0.23
0.033
苏75-37-8井含气分析成果图
附图2
δ 19
δ 20 δ 21
22
δ 23
61
4、利用各项异性识别裂缝
在构造应力或其它地质因素导致的裂缝性地层，其横波速度通常显示出方 位各向异性。入射横波分裂成质点平行和垂直于裂缝走向振动、传播方向沿井 轴向上并以不同速度传播的快速和慢速横波，即横波分裂现象。百分各向异性 就定义为快慢横波能量或速度之差与快慢横波能量或速度之和的比值，它是一 种反映地层各向异性的指标，百分各向异性往往与裂缝密度有关。
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MPALstc单一模式波形处理（共发射模式）模块
纵波
横波
斯通利波百度文库
提供共发射模式下纵横波、斯通利波的时差、到时曲线、相关系数峰值、二维STC相干成像
图、STC相关峰值等。
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MPALstcr单一模式波形处理（共接收模式）模块
提供共接收模式下纵横波、斯通利波的时差、到时曲线、相关系数峰值、二 维相干成像图等。
多极子阵列声波测井 及资料应用
2012年01月
1
全波列声波波型成分
2
背景：阵列声波的产生
普通声波测井
硬地层
纵横波
软地层
纵波
How? 偶极技术
解决: 地质问题 工程问题
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主要内容
一、阵列声波测量原理 二、多极子阵列声波仪器 三、阵列声波资料处理 四、主要用途及实例 五、结论
4
单极声波在快速地层的传播
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原始资料质量控制
7、重复测井与主测井的波列特征应相似， 纵波时差重复曲线与主测井曲线形状相同，重 复测量值相对重复误差应小于3%。采用定向测 量方式时，井斜角重复误差在±0.4 °以内， 当井斜角大于0.5 °时，井斜方位角重复误差 应在±10 °以内。
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主要内容
一、阵列声波测量原理 二、多极子阵列声波仪器 三、阵列声波资料处理 四、主要用途及实例 五、结论
石英岩 石灰岩 白云岩 硬石膏
5-8 2.5-8.01 7.1-9.16 7.2-7.4
3.24-4.42 2.31-2.65 3.23-3.98
2.81
0.22-0.27 0.22-0.35
0.295
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在MPAL波形资料和密度测井、井径和自然伽马测井等其它测 井资料及钻井施工参数的基础上反演出井壁地层的法向正应力、 周向正应力，杨氏模量、剪切模量、破裂压力、坍塌压力、安全 钻井泥浆窗口等参数，为多极子声波测井资料在石油工程中的应 用奠定基础。
MPALlable寻找峰值工具模块
利用二维STC相干成像图、STC相关峰值进一步计算模式波时差、到时曲 线、相关系数峰值等。
MPALcom获得最终时差模块
将共发射模式下纵横波、斯通利波的时差和提供共接收模式下纵横波、斯通利波的 时差进行井眼补偿计算，获取最终的纵横波、斯通利波时差和到时曲线。
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MPALampattu获取波形幅度及衰减系数模块
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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。
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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 。
Head waves
Compressional
Shear Fast:
Vs > Vf
Stoneley
5
偶极横波成像测井仪基本原理
偶极传感器工作示意图
泥浆
泥浆
传播
P S Wave
定向波发射器 挠曲波 振动
Receiver PP
P S
Wave Source PP
6
用挠曲波替代横波的可行性
挠曲波是一种频散界面波 低频时（<1.2kHz)，其传播速 度与地层横波速度相等；高频时 ，（约）低于横波速度
Frequency
• V = Vs (Low-frequencies)
• V < Vs (High-frequencies)
• Dispersion Effect can be corrected
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xxxx井声波时差图
斯通利波
单
极
dt
全
s
波
列
dt
c
普
通
dt
偶
c
极
dt
s
时差图
从单极全波列提取的纵 波时差与普通声波测量 时差基本一致。
T3、T4：同深度
接收电子线路 R8
8个接收阵列 R1
隔声体 四极子(T1)
四极源 T1
偶极源Y(T4) 偶极源X(T3) 单单极源极子T2(T2)
发射电子线路
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仪器概况
主要技术经济指标 耐温： 耐压： 可测最小井眼： 可测最大井眼： 单极子发射器： 偶极子发射器： 四极子发射器： 接收器：
150℃ 100MPa 114.3 mm 533.4 mm 1个 2个相互正交 1个 8组，可进行正交偶极子接收
接收电子线路 隔声体
发射电子线路
遥传短节 接收声系 发射声系
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下井仪器结构及参数
单极子最小源距(T2R1): 3654mm 最大源距(T2R8): 4718mm
偶极子最小源距(T3R1): 3120mm 最大源距(T3R8): 4184mm
四极子最小源距(T1R1): 2587mm 最大源距(T1R8): 3651mm
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预处理质量控制
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交互的时差编辑
未编辑 Comp. Shear
Draw
编辑后
Shear
Correlogram
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后台处理质量控制
时差/相似度 & 首波到时/波形
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偶极横波提取
从偶极 波形中 提取横 波时差
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偶极横波的频散影响
Vs
Dipole
Dispersion
Curve
Wave Spectrum
偶极方式：
采用偶极声源发射器，使井壁产生绕曲波，低频绕曲波 速度近似地层横波速度，解决了在疏软地层的横波测量 问题。
交叉偶极方式：正交发射，正交接收。用以研究地层各向异性
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原始资料质量控制
1、波形认识：波列记录齐全可辨，地层的纵波、横 波、斯通利波的界面清楚，幅度变化正常。
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原始资料质量控制
MPAL
XMAC
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。
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利
用
理 论
纵
图横
版波
进速
行 气
比
层
识
别
纵波时差
理 论 图 版
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利
用
理 论
纵
图横
版波
进速
行 气
比
层
识
别
纵波时差
气层 差气层 油层 水层 干层
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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
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赛xx-x井各向异性:识别裂缝
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裂
缝
识
别
图上斯通利波 衰减，呈“V”字 干涉条纹，地层各 向异性明显，反映 为渗透性较好和高 角度裂缝，为有效 天然裂缝。
赛xx-x井裂缝识别图
偶极横波波形中提取的 横波时差，与从单极全 波列信息中提取的横波 时差基本一致
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多极子阵列声波图件
多极子阵列声波图件
阵列声波处理成果图 岩石强度分析成果图 阵列声波气层识别图 各向异性处理成果图 力学参数成果表
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多极子阵列声波图件
xxxx
40
多极子阵列声波图件
xxxx
41
xxxxxxxx