偶級(jí)橫波聲波

1、偶極橫波測(cè)井偶極橫波測(cè)井 (WSTT) (WSTT) 測(cè)井公司解釋中心測(cè)井公司解釋中心 20142014年元月年元月 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1 1、應(yīng)力與應(yīng)變、應(yīng)力與應(yīng)變 2、體積模量、體積模量 3、切變模量、切變模量 4、楊氏模量、楊氏模量 5、波松比、波松比 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)2 橫波不能橫波不能在流體中在流體中傳播傳播 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)3 第一部分第一部分 原理原理 第二部分第二部分 驗(yàn)收驗(yàn)收 第三部分第三部分 處理流程處理流程 第四部分第四部分 地質(zhì)應(yīng)用地質(zhì)應(yīng)用 第一部分第一部分 原理原理 普通的聲波測(cè)井使用單極發(fā)射器，向井周發(fā)射聲波，聲脈沖由井內(nèi)流體折射進(jìn)入地層時(shí)，使井壁周圍產(chǎn)生輕微的膨脹，

2、在地層中產(chǎn)生縱橫波。巖石的密度和動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)等機(jī)械特性控制了聲波的傳播速度，在被液體飽和的巖石中，機(jī)械特性取決于所含流體的類型、數(shù)量、巖石顆粒構(gòu)成、膠結(jié)程度。由于軟的固結(jié)松散的巖石具有較小的彈性硬度，使得軟地層中的聲速相對(duì)較慢。因此在硬地層中可以得到縱橫波時(shí)差，在軟地層中由于橫波速度小于井內(nèi)流體聲速，橫波首播與井內(nèi)流體波一起傳播，不能產(chǎn)生臨界折射的滑行橫波，所以單極聲波測(cè)井無(wú)法得到橫波的首波。 WSTT采用偶極子聲源，當(dāng)偶極子聲源振動(dòng)時(shí)，很像一個(gè)采用偶極子聲源，當(dāng)偶極子聲源振動(dòng)時(shí)，很像一個(gè)活塞，能使井壁的一側(cè)壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，使井壁活塞，能使井壁的一側(cè)壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，使井

3、壁產(chǎn)生擾動(dòng)，形成輕微的撓曲，在地層中直接激發(fā)縱橫波。除沿產(chǎn)生擾動(dòng)，形成輕微的撓曲，在地層中直接激發(fā)縱橫波。除沿地層傳播的橫波和縱波，沿井眼還存在剪切撓曲波，這種由井地層傳播的橫波和縱波，沿井眼還存在剪切撓曲波，這種由井眼撓曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切撓曲波具有頻散特性，不同頻率的波傳眼撓曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切撓曲波具有頻散特性，不同頻率的波傳播速度不同。在高頻時(shí)傳播速度低于橫波速度，在低頻時(shí)（小播速度不同。在高頻時(shí)傳播速度低于橫波速度，在低頻時(shí)（小于于1kHz)傳播速度趨于橫波速度。偶極橫波測(cè)井是通過(guò)對(duì)撓曲傳播速度趨于橫波速度。偶極橫波測(cè)井是通過(guò)對(duì)撓曲波的測(cè)量來(lái)計(jì)算橫波的速度。因此為確保橫波的測(cè)量精度，應(yīng)波的測(cè)

4、量來(lái)計(jì)算橫波的速度。因此為確保橫波的測(cè)量精度，應(yīng)盡量降低波源的發(fā)射頻率。盡量降低波源的發(fā)射頻率。 工作原則工作原則 MP ：?jiǎn)螛O發(fā)射器到第一接受器的距離：?jiǎn)螛O發(fā)射器到第一接受器的距離 10.24 ft Dipole：到第一接受器的距離為：到第一接受器的距離為 9.23 ft。每個(gè)接受器間距。每個(gè)接受器間距為為 0.5 ft，共，共 8 組接收環(huán)，每組組接收環(huán)，每組4個(gè)，共個(gè)，共 32個(gè)接收器個(gè)接收器 ?發(fā)射次序發(fā)射次序: MP: MP，X- Dipole, Y- Dipole X- Dipole, Y- Dipole MPMP單極發(fā)射器，均勻向四周傳播單極發(fā)射器，均勻向四周傳播 每次發(fā)射得到每

5、次發(fā)射得到32種波形，每個(gè)深度種波形，每個(gè)深度400個(gè)采樣點(diǎn)個(gè)采樣點(diǎn) 采樣點(diǎn)間距單極為采樣點(diǎn)間距單極為 20.3174 s，偶極是，偶極是 40.6348 s，所有的數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)壓縮在壓縮在 WVST的數(shù)據(jù)包中，共的數(shù)據(jù)包中，共19404 字節(jié)，以字節(jié)，以 .cls 的格式存取的格式存取 第二部分第二部分 曲線驗(yàn)收曲線驗(yàn)收 ?測(cè)前、測(cè)后在套管中測(cè)量測(cè)前、測(cè)后在套管中測(cè)量1010米時(shí)差曲線，對(duì)套管米時(shí)差曲線，對(duì)套管檢查的縱波時(shí)差數(shù)值應(yīng)在檢查的縱波時(shí)差數(shù)值應(yīng)在1871875 5 s/ms/m（57 57 1.5 1.5 s/ft)s/ft)以內(nèi)；以內(nèi)； ?首波波至?xí)r間曲線變化形態(tài)一致；首波波至

6、時(shí)間曲線變化形態(tài)一致； ?波列記錄齊全可辯，硬地層的縱橫波、斯通利波波列記錄齊全可辯，硬地層的縱橫波、斯通利波界面清楚，幅度變化正常；界面清楚，幅度變化正常； ?在在1212米井段內(nèi)，相對(duì)方位曲線變化不應(yīng)大于米井段內(nèi)，相對(duì)方位曲線變化不應(yīng)大于360360； ?曲線應(yīng)反映巖性變化，縱橫波數(shù)值在純巖性地曲線應(yīng)反映巖性變化，縱橫波數(shù)值在純巖性地層中與理論骨架值接近；層中與理論骨架值接近； ?重復(fù)測(cè)量相對(duì)誤差應(yīng)小于重復(fù)測(cè)量相對(duì)誤差應(yīng)小于 3%3%；井斜角和井斜方；井斜角和井斜方位角重復(fù)誤差分別在位角重復(fù)誤差分別在 0.40.4、1010以內(nèi)。以內(nèi)。 ?一般情況下，在一般情況下，在X-DipoleX-D

7、ipole時(shí)，時(shí)，XAXA、XCXC必須反相必須反相；XBXB、XDXD必須同相；必須同相； ?在在Y-DipoleY-Dipole時(shí)，時(shí)，XBXB、XDXD必須反相；必須反相； XA XA、XCXC必必須同相須同相 第三部分第三部分 處理流程處理流程 STC ( Slowness-time-coherence processing) 先設(shè)置一個(gè)固定長(zhǎng)度的時(shí)間窗口，然后每次以一個(gè)較小并重疊的步長(zhǎng)角移動(dòng)這個(gè)窗口，計(jì)算這個(gè)窗口內(nèi)的所有波形的相關(guān)系數(shù)，然后以一個(gè)步長(zhǎng)整體移動(dòng)這個(gè)窗口，再做上面的步長(zhǎng)角移動(dòng)，計(jì)算這個(gè)窗口內(nèi)的所有波形的相關(guān)系數(shù)，以此類推。當(dāng)某個(gè)窗口位置的時(shí)間和步長(zhǎng)移動(dòng)角正好對(duì)應(yīng)于某種波的

8、首播時(shí)間時(shí)，如果這個(gè)窗口內(nèi)的波形是相同的或最為相似的，就會(huì)具有最大的相關(guān)系數(shù)，那么這時(shí)計(jì)算的時(shí)差就是這種波的傳播時(shí)差。根據(jù)這種方式就可以計(jì)算出橫波、縱波、斯通利波時(shí)差。 STC computation Varying moveout Varying time STC Contour Plot STC Dot Log Comp Shear ST Plane (Semblance Contour Plot) Depth Z Z Arrival time Slowness STC Planes 0.5 to 1.5 kHz 800 1 to 2 kHz Slowness (?sec/ft) 100

9、0 14,000 0 14,000 Time(?sec) Time(?sec) 第四部分第四部分 地質(zhì)應(yīng)用地質(zhì)應(yīng)用 測(cè)量?jī)?nèi)容：測(cè)量?jī)?nèi)容： ?一次測(cè)井在每個(gè)深度點(diǎn)可以得到單極波和偶極波一次測(cè)井在每個(gè)深度點(diǎn)可以得到單極波和偶極波共共96列。井斜、方位和列。井斜、方位和XX方向的方位。方向的方位。 ?單極波可以很好地提取縱波和斯通利波；偶極波單極波可以很好地提取縱波和斯通利波；偶極波可以提取橫波，分析地層各向異性?？梢蕴崛M波，分析地層各向異性。 ?適用于軟、硬地層。適用于軟、硬地層。 1 1、天然氣的探測(cè)、天然氣的探測(cè) DK13井氣層在橫縱波時(shí)差比上的特征 DK3井氣層在波形幅度圖上的測(cè)井響應(yīng)特征

10、 2、識(shí)別裂縫、識(shí)別裂縫 變密度顯示變密度顯示 利用斯通利波反射系數(shù)指示有效裂縫，利用斯通利波反射系數(shù)指示有效裂縫，而且估計(jì)裂縫打開(kāi)程度而且估計(jì)裂縫打開(kāi)程度 裂縫識(shí)別 當(dāng)井眼斯通利波遇到井壁的當(dāng)井眼斯通利波遇到井壁的開(kāi)口縫時(shí)，由于裂縫界面的波阻開(kāi)口縫時(shí)，由于裂縫界面的波阻抗不同而引起的能量反射，造成抗不同而引起的能量反射，造成斯通利波的反射系數(shù)不同。根據(jù)斯通利波的反射系數(shù)不同。根據(jù)這個(gè)原理計(jì)算斯通利波反射系數(shù)這個(gè)原理計(jì)算斯通利波反射系數(shù)，從而識(shí)別有效的開(kāi)口縫。，從而識(shí)別有效的開(kāi)口縫。 在在2880.0m以以上上的的異異常常顯顯示示主主要要由由于于泥泥質(zhì)質(zhì)含含量量增增加加、井井壁壁崩崩落落、垮垮

11、塌塌造造成成斯斯通通利利波波在在局局部部有有大大的的能能量量衰衰減減、強(qiáng)強(qiáng)的反射異常。的反射異常。 2880.0-2908.0m井段異常顯示主井段異常顯示主要由于特殊巖性要由于特殊巖性（本段有煤層）（本段有煤層）、井壁崩落、垮、井壁崩落、垮塌造成斯通利波塌造成斯通利波有大的能量衰減有大的能量衰減、強(qiáng)的反射異常、強(qiáng)的反射異常。 對(duì)地層滲透能力對(duì)地層滲透能力的指示部分，在經(jīng)過(guò)的指示部分，在經(jīng)過(guò)對(duì)高泥質(zhì)含量層的剔對(duì)高泥質(zhì)含量層的剔除發(fā)現(xiàn)，本井對(duì)應(yīng)除發(fā)現(xiàn)，本井對(duì)應(yīng)5-6、8-9、20、22、24號(hào)號(hào)儲(chǔ)層的井段，斯通利儲(chǔ)層的井段，斯通利5# 6# 8# 9# 波（波（ST）基本上沒(méi)有）基本上沒(méi)有能量衰減

12、和反射異常能量衰減和反射異常，說(shuō)明儲(chǔ)層巖性變化，說(shuō)明儲(chǔ)層巖性變化不大，同時(shí)滲透率有不大，同時(shí)滲透率有較好的指示，說(shuō)明本較好的指示，說(shuō)明本井儲(chǔ)層具有較好的滲井儲(chǔ)層具有較好的滲透性。透性。 當(dāng)有泥餅的時(shí)當(dāng)有泥餅的時(shí)候，使用斯通候，使用斯通利波反射特性利波反射特性不能判斷裂縫不能判斷裂縫的存在的存在 3、指示滲透性儲(chǔ)層、指示滲透性儲(chǔ)層 ?斯通利波在滲透性儲(chǔ)層斯通利波在滲透性儲(chǔ)層 能量降低能量降低 速度降低速度降低 4、各向異性快、慢橫波 ?構(gòu)造裂縫通常有很好的方向性，通常其走向相互平行。構(gòu)造裂縫通常有很好的方向性，通常其走向相互平行。 這些這些走向一致的裂縫的存在往往會(huì)引起橫波分裂，形成快、慢橫走向一致的裂縫的存在往往會(huì)引起橫波分裂，形成快、慢橫波。平行裂縫走向偏振的橫波的傳播速度要大于垂直于裂縫波。平行裂縫走向偏振的橫波的傳播速度要大于垂直于裂縫走向偏振的橫波的傳播速度，平行裂縫走向偏振的橫波的能走向偏振的橫波的傳播速度，平行裂縫走向偏振的橫波的能量衰減要小于垂直于裂縫走向偏振的橫波。如果橫波偏振的量衰減要小于垂直于裂縫走向偏振的橫波。如果橫波偏振