偶极子声波测井讲义.ppt

双极，交叉双极阵列声波测井，一，声波基础理论概述二，双极和交叉双极阵列声波测量原理三，双极和交叉双极阵列声波地质应用1，岩石力学参数的计算2，岩性识别3，识别气体层4，裂缝发育井段，类型和区域有效性的判断5，地层各向异性分析6，地应力参数的计算和井标准总结了声波在地层中传播的原理，声波在岩石中传播的体波有纵波和横波，面波有斯通利波。 纵波也称为p波，是由岩石的压缩和膨胀产生的波，传播方向与岩石中质子的振动方向一致的横波也称为s波，是岩石受到剪切力而产生的波，传播方向与岩石中质子的振动方向垂直。 声波的传播速度由岩石的机械特性控制，岩石的机械特性可以用岩石的密度和弹性力学参数来表示。 在流体饱和的岩石中，其机械特性取决于所含流体的类型和含量、岩石粒子的构成、粒子间的胶着程度。 由于柔软的岩石具有较小的弹性硬度，声波在松软地层中的传播速度比在硬地层中的传播速度慢。 纵波、纵波，有时被称为“压缩波”，是典型的纵波。 纵波以“压缩模式”传播，即波的传播方向与质点的位移方向平行。 因为气体、液体、固体都抵抗压缩，纵波气体、液体、固体都传播。 纵波速度为Vp=(K 1.33)/0.5:传播波的物质的密度k :体积弹性模量:没有剪切弹性模量空隙的固体：材料时差(us/ft )材料时差(us/ft )硬石膏： 52.6方解石： 49.7石灰石： 47.6水泥(固定) :83.3石英： 52.9白云石： 43.5岩盐： 66.6钢： 50套： 57.0花岗岩： 50.7白云岩(空隙率5-20%)50-66.6石灰岩(空隙率5-20%)54-76.9砂岩(空隙率5-20%)62.5-86.9砂岩(未固定) 空隙率20-35.9-111.1页岩58.8-143、饱和原水的空隙岩：水(淡水):208水(包括NaCl 100 ) 000 mg/l ) 192.3水(NaCl200， 包含000 mg/l ) 181.8石油： 238.1泥浆： 189氢： 235.3甲烷： 666.6，液体和气体：横波、横波，有时“变形波”是典型的横波，横波以“剪切模式”传播，波的传播方向与质点的位移方向垂直。 固体有因其刚性而抵抗剪切的倾向，即，该固体的力在一个物体的两个连续部分相互滑动。 因此，横波通过固体传播。 液体和气体不仅没有刚性(可以无视粘性)，而且不能抵抗剪切，横波无法在液体和固体中传播。 横波的速度，Vs=(/)0.5相对于很多岩石，Vs比Vp小1.6倍到2.4倍，软地层中的声波的传播，由于软地层的松散岩石具有较弱的弹性硬度，因此软地层中的声速相对较慢。 因此，在硬地层中可以得到横波和纵波的时差，但在缓慢固定差的地层中，横波速度比井内的流体音速小，因此横波首波与井钻井液一起传播，无法产生临界折射的滑行横波，无法在单极声波测井中检测出横波首波。 斯通利波、斯通利波发生在泥中，通过仪器外壳和井壁之间的泥的传播，斯通利波对井壁的刚性和地层的渗透性非常敏感。 斯通利波的能量以低频和衰减的形式传播。 那个速度比泥浆的音速低。 硬地层中的声波计测器检测出的波形分析、纵波、横波、斯通利波、软层中的声波计测器检测出的波形分析、纵波、斯通利波、通常的声波计测器采用单极技术，在高速地层中可以从波形数据中提取纵、横、斯通利波的速度，而在软层中可以提取纵、斯通利波的信号利用通常的全波列声波测井仪的测量原理，利用测井资料中的纵波时差、横波时差、体积密度、岩性指示曲线(自然伽马等)，二井径、井斜角等曲线，利用泊松比、杨氏模量、滑动弹性率、体积弹性率、体积压缩系数等岩石力学参数和地层孔隙压力、地层破裂压力、垂直主由于井数据中横波是计算岩石力学参数、应力参数和地层各向异性的重要基础资料，因此正确获取横波数据是重要的。 MAC、XMAC设备是目前国际上非常先进的声波测量器，声波换能器的响应频带宽，低频响应更好，在井下实现数字化，信号的动态范围更大，所以记录的波形更完整，为准确的纵波、横波、斯通增益波的一、声波基础理论概述二、偶极和交叉偶极阵列声波测量原理三、偶极和交叉偶极阵列声波地质应用一、岩石力学参数计算二、岩性识别三、气层识别四、裂纹发育井段、类型和区域有效性判断五、地层各向异性分析六、地应力参数计算和井眼稳定性分析四，总结， 双极声波测井的测量原理双极声波源，当双极声波源振动时，会像一个活塞一样，增加井壁的一个压力，减少另一个压力，使井壁产生扰动，形成轻微的扰动曲。 由这种井眼的扰动曲线运动产生的剪切扰动曲线具有频率分散特性，在适当的低频范围内，该扰动曲线的传播速度接近横波，其传播方向与井轴平行。 ECLIPS5700井系统的交互式多极子阵列声学仪(XMAC-II )是由单极阵列和双极阵列交叉而成，两个阵列配置完全独立，各有不同的传感器。 单极阵列包括两个单极源和8个接收器。 声源发射器发出的声波全方位，柱状对称，中心频率为8kHz。 双极阵列由两个交叉配置(相位差900 )的双极音源和8个交叉式双极接收器构成。 接收机的间隔是0.5英尺。每个深度点记录12个单极源波形，其中8个是阵列全波波形(TFWV10 )，4个是记录普通声波时差的全波波形(TNWV10 )。 每个深度点记录32个双极源波形，即，每个接收机记录XX、XY、YX和yy四个双极源波形，其中x和y表示不同方向的发射机或接收机的方向，例如XY表示x方向发射机的发射，y方向接收机表示接收器，yy表示y方向发射机y方向接收8个接收机记录了共计32个偶极源波形(TXXWV10、TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10 )。 一、声波基础理论概述二、偶极和交叉偶极阵列声波测量原理三、偶极和交叉偶极阵列声波地质应用一、岩石力学参数的计算二、岩性识别三、识别气层4、裂纹发育井段、类型和区域有效性的判断五、地层各向异性分析六、地应力参数的计算和井标稳定性分析四、总结、一、岩性理论上，利用纵横波速度比几乎可以确定地层的岩性，一般认为，在纵横波速度比(VP/VS或DTS/DTC ) :砂岩为1.1灰岩为1.9，白云岩为1.936的很多地区含有1.90.25和泥质。 在砂泥岩的纵、横、斯通利为纵横波的分布情况下，地层中的气体降低了纵波的速度，但对横波的影响小，在含有气体的地层岩中具有异常低的纵、横波的速度比。 因此，从交叉偶极横波数据中得到的纵横、波速度比有助于地球物理学家识别有关含气的振幅异常。2、气体识别、纵横波速度比Vp/Vs和横波时间差DTS交叉识别气体层时，纵波的衰减幅度明显大于横波的衰减幅度，在砂泥岩地层引起这种井响应的原因主要是储藏层含有气体，气体层可引起纵波的速度和宽度的衰减在这种衰减地层中，纵横波速度比在一定程度上减少，可以推测出这种地层中含有气体的可能性。 利用纵、横、斯通利波的宽度衰减能直观地判断龟裂发育带，是以结合通常的资料消除泥岩、大井眼的影响为前提，泥岩、大井眼也不是与龟裂相同的程度，所以能引起三种波的衰减，经验丰富的情况下，根据三种波的衰减的程度3、裂纹发育井段和发育类型、裂纹、溶孔发育段的声波宽度和衰减情况、4、岩石力学参数的计算、从XMAC-II获得的纵、横波信息和普通井数据结合而成地层的泊松比、杨氏模量、剪切弹性模量、体积弹性模量、体积压缩系数、破裂压力梯度、上霸压力梯度在结构应力不均衡和龟裂性地层中，横波在传播过程中通常分离为较快的横波、较慢的横波，而且快，慢的横波速度显示方位各向异性，质点与龟裂方向平行地振动，方向向井的轴方向传播的速度比质点与龟裂方向垂直地振动，方向比向井的轴方向传播的横波速度快，以上是地层横波速度的各向异性5、地层速度各向异性，交叉偶极子在各向异性地层中的测量情况，横波在各向异性地层中分裂成快横波和慢横波。 交叉偶极子声波测井可以得到4种成分的波形：直线轴成分： XtoX； YtoY交叉轴成分： XtoY； YtoX，这张图显示了地层各向异性比率的大小和各向异性方向。 在正确计算上述岩石力学参数的基础上，利用声学图像和其他常规测井数据建立相应的处理解释模型，定量确定地势方向、大小和最大、最小泥浆密度，评价井眼崩落、压裂情况和钻井液泄漏的层位和性质等，结合破碎模型的地势数据，定量井眼稳定性6、地应力参数的计算和井目稳定性分析从庄家1井、庄家101井偶极子声波数据计算的最大、最小、理想的钻井液密度来看，该区块在钻井中使用的钻井液密度一般在最小和理想的钻井液密度之间，很合理，井目的不稳定性主要是岩性和应力不一、声波基础理论概述二、偶极子与交叉偶极子阵列声波测量原理三、所提供的基本成果和图4、偶极子与交叉偶极子阵列的声波地质应用1、岩石力学参数计算2、岩性识别3、识别气层4、裂缝发育井段、类型和区域有效性的判断5、地层各向异性分析6， 地应力参数计算和井眼稳定性分析5，总结双极子阵列声波测井是普通声波测井单极技术和