正交偶极子声波测井仪原理简介及应压
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（ ｖＳ ｎ ）ｕ Ｗａ ｅｏ ｍ Ｈ 够测 量 疏 松 的 砂岩 、 页岩 和各 种 不 … 砂
的频 散波 ， 相速度 随频率 增加 而减 小 ， 其 最大 值 为地
层 横 波 的波 速 ｖ ， 小 值 为 ０８Ｖ ， ｓ最 ．５ ｓ在频 率 较 低 的 情 况下 非常接 近地 层横 波的波 速 。 另外 ， 极子 波具 偶
国 外 测 井 技 术
Ｗ ＯＲＬＤ Ｗ ＥＨ Ｌ０ＧＧＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
正 交偶 极 子 声 波 测 井仪 原 理简 介 及应 用
刘 自卿 王延茂 张瑞 强 秦 建 国
冲 国石油集团西部 钻探测井公司 新疆 克拉玛依市 ８４ ０ ３ ００）
摘 要 ：介 绍 了西部 钻探 测 井公 司从哈 里伯 顿公 司 引进 的低 频正 交偶极 子 阵列 声波测 井仪 器的 组 成及技 术性 能特 点 。实际推 广和 应 用证 明 ， 该套 仪 器具有 良好 的一致 性 、 重复性 和稳 定性 ， 项技 术 各 性 能参 数达到 油 田要 求 ， 井解释符 合质 量控 制标 准 。 测 本文介 绍 Ｗ ａｅ ｏｃ 井的测 量原理 、 用基 ｖＳｉ测 应 础 和地层 信 息的表 达 方式 ， 讨论 Ｗａｅ ｏｃ 井 的主要 应 用和 实例 。 并 ｖＳｉ测
振动 效果 相 当于一个 作弯 曲振动 的平 板 。它 在软地
层井 孔 中激发起 以弯 曲波 为主 的波列 ，其横 振动 关
于井 轴不 对称 ， 首波 为 幅度 较小 的纵 波Ｉ ” 统 的声 。传 波 测井使 用 的声源 是对称 声源 ， 即单 极子 源。 软地 在
层 井 眼中单极 子声 源 只能激发 起纵 波和斯通 利 波而 不 能激发 起地 层横 波模式 。而偶 极 子波是 频散 很强
收器末 端 ， 在连 续接 收阵 列之 问 。另外 ， 极 声源 和 偶 接 收器 本 身的安 装有 助于 进一 步 的隔声 。 以上 所有
隔声方 法组 合起 来就 允许 该仪器 在 千赫兹 以下 范 围
豫
孵
筑
正 常采 集 地层声 波信 号 ，该频 率范 围很接 近 弯 曲波 的激励 极限 （ 当声源频率 下降到 ６ ０ ｚ １ Ｈ 范 围 ０Ｈ 到 ｚ ｋ 时 ， 曲波 的激励 函数就剧烈下降 ； 弯 声源工作频率低 于
第一作者简介 ： 自卿 （ ９ ２ ， 工程师，９ ６ 刘 １ ７一） 男， １９ 年毕业 于大庆石油学院， 现从事测井现场资料采集工作 。
２ １年 第 ４期 ００
刘 自卿 ， ： 交 偶 极 子 声 波 测 井 仪 原 理 简介 及 应 用 等 正
距 ６ 寸 ， 以接收 到 由单 极 声 波测 井 仪 和偶 极 声 英 可 波测 井仪 产 生 的纵 波 ， 波 和 斯通 利 波 等 。发 射 器 横
岩 、 页岩 和其他 的页岩 。在 这些 地层 中 ， 波 的速 砂 横
度 比 在 钻井 液 中 的速 度 低 ， 以 ， 过 横 波 来 获 知 所 通
地 层 信 息 ， 就 可 能导 致混 淆 或错 误 估 计有 效 横 波 这 时 差 。 哈 里 伯 顿 公 司 生 产 的 低 频 偶 极 声 波 仪 器
有 明显 的偏 振特性 ， 用来评 价地层 的各 向异性 ， 可 声 波各 向异性 以及各 向异性 的方 位可 用于确 定 天然裂
缝 的方 位
同类 型 的页岩 。该仪 器可 以用 于确定 快速地 层 和慢
速地层 的横波传播时间极其方位 ， 结合定位后 的时 差 数据 与上 覆层 压力 和孔 隙压力 ，还可 以用 ｗｓＴ １ ｒ
偶 极 子 声 源 可 以看 成 一 个 振 动 圆管 在 中间 分
过 一 个 低 频 同 深 度 交 叉 偶 极 弯 棒 声 源 发 的 『 ２ ｌ 。 Ｗａｅｏｉ有 两个 Ｘ Ｙ偶极 子发射 器 和一个 单 极发 ｖＳｎｃ —
射 器 。共有八 组接 收器 ， 每组有 四个 接收器 ， 每组 相
与接收 器之 间是 隔声体 ， （ １ 。 如 图 ）
合 来 温度 和
压力环 境下 的 广泛测 试 ， 效果非 常好 。
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 ／ 收体 放置 在接 收 器部 分 ，位 于接 吸
关键 词 ： 交 ； 正 偶板 子 ； 射 器 ； 发 接收 器 ； 关性 相
为声 电隔 离 的两 部分 ， 这两 部分 的振动 位相 相反 ， 其
Ｏ 引 言
对于 石 油工 业有 用 的地 层 ， 波 时差 用 全 波测 横
井 仪 器很 难 获得 ， 是 因 为这 些地 层 包 括疏 松 的砂 这
正 交偶极 子 阵列声 波测井仪 ， 简称 Ｗａｅａｉ。该 仪 ｖＳｎｅ 器 可 同时提供 单极 声波 与偶 极 声波信 息 ，可 在 固结 较 差 的高孔 隙含气 砂岩 乃至低 孔隙碳 酸盐 岩等 各种
地 层条 件下 获取纵 波与 横波 时差 。挠 曲波 能量 是通
１ 偶 极 子 基 础 理 论
计 算最 大 的主应力 和应 力场 的方位 。该仪 器用 一套
系 统方 法设计 ， 多数 功能可 地 面调节 。例如 ， 其 每一
２ Ｗａ ｅ ｏ ｉ 井 仪 器 组 成 及 工 作 ｖ Ｓ ｎｃ测
深 度 的交 叉偶 极 子声 源 弯棒 的脉 冲形 状 、周 期 、 幅
度 和 频率 均 可调 。同样 ， 极 子输 出信号 幅 度 也可 单 在 地 面选 择 。对 每个 深 度 采样 点 的 ９ ６条波 形 数据
原 理 简 介
西部 钻探测 井公 司从 哈里伯 顿公 司引进 的低 频
进 行 数 字 化 时 ， 样 点 数 、 样 间 隔 和 波形 压缩 均 采 采
可 选择 。通 过一个 四组 合测 井 系列 以每 英尺 两个 采 样 点 采 集声 波 数据 ，可 以实 现 每个 深 度采 样 ９ ６条 波形 ， 井速度 接近 １ ０ ｆｈ（Ｏｔ ｉ） 测 ０ｔ ｒ ｆｍ ｎ。 ８ ／ ３ ／
的频 散波 ， 相速度 随频率 增加 而减 小 ， 其 最大 值 为地
层 横 波 的波 速 ｖ ， 小 值 为 ０８Ｖ ， ｓ最 ．５ ｓ在频 率 较 低 的 情 况下 非常接 近地 层横 波的波 速 。 另外 ， 极子 波具 偶
国 外 测 井 技 术
Ｗ ＯＲＬＤ Ｗ ＥＨ Ｌ０ＧＧＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
正 交偶 极 子 声 波 测 井仪 原 理简 介 及应 用
刘 自卿 王延茂 张瑞 强 秦 建 国
冲 国石油集团西部 钻探测井公司 新疆 克拉玛依市 ８４ ０ ３ ００）
摘 要 ：介 绍 了西部 钻探 测 井公 司从哈 里伯 顿公 司 引进 的低 频正 交偶极 子 阵列 声波测 井仪 器的 组 成及技 术性 能特 点 。实际推 广和 应 用证 明 ， 该套 仪 器具有 良好 的一致 性 、 重复性 和稳 定性 ， 项技 术 各 性 能参 数达到 油 田要 求 ， 井解释符 合质 量控 制标 准 。 测 本文介 绍 Ｗ ａｅ ｏｃ 井的测 量原理 、 用基 ｖＳｉ测 应 础 和地层 信 息的表 达 方式 ， 讨论 Ｗａｅ ｏｃ 井 的主要 应 用和 实例 。 并 ｖＳｉ测
振动 效果 相 当于一个 作弯 曲振动 的平 板 。它 在软地
层井 孔 中激发起 以弯 曲波 为主 的波列 ，其横 振动 关
于井 轴不 对称 ， 首波 为 幅度 较小 的纵 波Ｉ ” 统 的声 。传 波 测井使 用 的声源 是对称 声源 ， 即单 极子 源。 软地 在
层 井 眼中单极 子声 源 只能激发 起纵 波和斯通 利 波而 不 能激发 起地 层横 波模式 。而偶 极 子波是 频散 很强
收器末 端 ， 在连 续接 收阵 列之 问 。另外 ， 极 声源 和 偶 接 收器 本 身的安 装有 助于 进一 步 的隔声 。 以上 所有
隔声方 法组 合起 来就 允许 该仪器 在 千赫兹 以下 范 围
豫
孵
筑
正 常采 集 地层声 波信 号 ，该频 率范 围很接 近 弯 曲波 的激励 极限 （ 当声源频率 下降到 ６ ０ ｚ １ Ｈ 范 围 ０Ｈ 到 ｚ ｋ 时 ， 曲波 的激励 函数就剧烈下降 ； 弯 声源工作频率低 于
第一作者简介 ： 自卿 （ ９ ２ ， 工程师，９ ６ 刘 １ ７一） 男， １９ 年毕业 于大庆石油学院， 现从事测井现场资料采集工作 。
２ １年 第 ４期 ００
刘 自卿 ， ： 交 偶 极 子 声 波 测 井 仪 原 理 简介 及 应 用 等 正
距 ６ 寸 ， 以接收 到 由单 极 声 波测 井 仪 和偶 极 声 英 可 波测 井仪 产 生 的纵 波 ， 波 和 斯通 利 波 等 。发 射 器 横
岩 、 页岩 和其他 的页岩 。在 这些 地层 中 ， 波 的速 砂 横
度 比 在 钻井 液 中 的速 度 低 ， 以 ， 过 横 波 来 获 知 所 通
地 层 信 息 ， 就 可 能导 致混 淆 或错 误 估 计有 效 横 波 这 时 差 。 哈 里 伯 顿 公 司 生 产 的 低 频 偶 极 声 波 仪 器
有 明显 的偏 振特性 ， 用来评 价地层 的各 向异性 ， 可 声 波各 向异性 以及各 向异性 的方 位可 用于确 定 天然裂
缝 的方 位
同类 型 的页岩 。该仪 器可 以用 于确定 快速地 层 和慢
速地层 的横波传播时间极其方位 ， 结合定位后 的时 差 数据 与上 覆层 压力 和孔 隙压力 ，还可 以用 ｗｓＴ １ ｒ
偶 极 子 声 源 可 以看 成 一 个 振 动 圆管 在 中间 分
过 一 个 低 频 同 深 度 交 叉 偶 极 弯 棒 声 源 发 的 『 ２ ｌ 。 Ｗａｅｏｉ有 两个 Ｘ Ｙ偶极 子发射 器 和一个 单 极发 ｖＳｎｃ —
射 器 。共有八 组接 收器 ， 每组有 四个 接收器 ， 每组 相
与接收 器之 间是 隔声体 ， （ １ 。 如 图 ）
合 来 温度 和
压力环 境下 的 广泛测 试 ， 效果非 常好 。
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 ／ 收体 放置 在接 收 器部 分 ，位 于接 吸
关键 词 ： 交 ； 正 偶板 子 ； 射 器 ； 发 接收 器 ； 关性 相
为声 电隔 离 的两 部分 ， 这两 部分 的振动 位相 相反 ， 其
Ｏ 引 言
对于 石 油工 业有 用 的地 层 ， 波 时差 用 全 波测 横
井 仪 器很 难 获得 ， 是 因 为这 些地 层 包 括疏 松 的砂 这
正 交偶极 子 阵列声 波测井仪 ， 简称 Ｗａｅａｉ。该 仪 ｖＳｎｅ 器 可 同时提供 单极 声波 与偶 极 声波信 息 ，可 在 固结 较 差 的高孔 隙含气 砂岩 乃至低 孔隙碳 酸盐 岩等 各种
地 层条 件下 获取纵 波与 横波 时差 。挠 曲波 能量 是通
１ 偶 极 子 基 础 理 论
计 算最 大 的主应力 和应 力场 的方位 。该仪 器用 一套
系 统方 法设计 ， 多数 功能可 地 面调节 。例如 ， 其 每一
２ Ｗａ ｅ ｏ ｉ 井 仪 器 组 成 及 工 作 ｖ Ｓ ｎｃ测
深 度 的交 叉偶 极 子声 源 弯棒 的脉 冲形 状 、周 期 、 幅
度 和 频率 均 可调 。同样 ， 极 子输 出信号 幅 度 也可 单 在 地 面选 择 。对 每个 深 度 采样 点 的 ９ ６条波 形 数据
原 理 简 介
西部 钻探测 井公 司从 哈里伯 顿公 司引进 的低 频
进 行 数 字 化 时 ， 样 点 数 、 样 间 隔 和 波形 压缩 均 采 采
可 选择 。通 过一个 四组 合测 井 系列 以每 英尺 两个 采 样 点 采 集声 波 数据 ，可 以实 现 每个 深 度采 样 ９ ６条 波形 ， 井速度 接近 １ ０ ｆｈ（Ｏｔ ｉ） 测 ０ｔ ｒ ｆｍ ｎ。 ８ ／ ３ ／