本征各向异性地层中检测异常应力的讨论.pdfVIP

本征各向异性地层中检测异常应力的讨论 李剐王克协 (吉林大学物理学院长春130023) 正交偶极声波测井作为一项新的测井技术，已经在各向异性的测量方面显示了独特的优势。异常应力可以诱 导地层的各向异性，因此用正交偶极声波测井技术检测地层各向异性，进而检测异常地应力的研究极大地吸0l了 研究者的兴趣。文献…对井外各向同性介质在异常应力作用情况进行了比较详细的研究，得到了弯曲波频散曲线 发生分裂并随频率的增加发生交叉的论断。我们在前面的工作中他’对地层已是本征各向异性介质情况，得到了在 单轴异常应力作用下，可以使介质的各向异性的大小和方向发生变化、弯曲波频散曲线随频率的增加也会发生交 叉的结论；但同时在某些情况下交叉点会移动到比较高的频率区域内，以至弯曲波频散曲线在偶极源激发频带内 观察不到分裂，依据传统(如前所述)判断方法，将得到这时介质没有受到应力作用的结论。在这种情况下如何 正确判断有异常应力作用呢?本文就是针对这一提出问题进行讨论的。 由于各向同性介质在每个方向上的性质相同，因此，无论单轴压应力作用在什么方向上，结果都是相同的， 两个偏振方向弯曲波速度的变化可以表示为… 半=Q,jSH V0 这里Q，，(f=x，Y，J=0，90)是f方向上与单轴压应力成J度角偏振的模式波速度—应力系数，角标0 表示零级。某一偏振方向的弯曲波速度的变化，和应力成正比，应力越大，两个偏振方向上的速度就越大，其分 裂也越大。利用弯曲波的分裂与交叉就可以判断地层异常应力的存在并确定其大小。 对地层已是各向异性介质时，在与对称主轴平行和垂直方向上分别受到异常应力SH作用的两种情况，可以 得到与上面形式相同的结果。但两个方向上的零级速度和速度一应力系数不同。异常应力与各向异性对称主轴平 行时，其变化规律与各向同性介质相同，可以用与各向同性介质相同的规律判断异常应力的存在。当异常应力方 向与各向异性对称主轴垂直时，随着应力的增加，两个偏振方向弯曲波的速度也越大，但分裂却变小，并且可能 没有交叉，达到一定值时，弯曲波频散曲线在低频区还可以不分裂，这时用上面的判据来判断异常应力的存在就 不行了。必须寻找其它的方法来判断。 除非经历漫长的时间，我们有理由假设地层的本征各向异性随时伺不变，而异常应力是随时间变化的，或者 是钻井后出现的，则由上面的线性关系可以得到相应的速度变化与应力变化的关系。即地层各向异性变化与异常 应力变化的关系。据此，可以通过时间推移测井，考察各向异性是否变化来判断地层是否受到变化的异常应力作 用。 在检测异常应力是变大还是变小这一点上，各向同性介质和各向异性介质也有区别。对异常应力作用在符向 同性介质、异常应力与各向异性对称主轴平行的情况，异常应力、各向异性和测量得到的地层速度同比变化：对 异常应力与各向异性对称主轴垂直的情况，异常应力增大，则各向异性先减小，异常应力达到一定值时，各向异 性消失，以后再随着异常应力的增大，各向异性增大，但随着异常应力增大，测量得到的地层速度是一直增大的， 异常应力减小规律相应的变化。正确的判断异常应力变大还是变小，这点对油田生产可能更重要。 本文得到国家自然科学基金资助 1． azimuthal in Sinha，B．K．，andKostek，S．，1996，Stress-induced boreholeflexuralwaves： anisotropy Geophysics,61(6)，1899-1907． 2． 李刚，王克协，2004，各向异性地层裸眼井井周应力集中下的声弹性理论，垆国糟咎笏理学会争7弘505 · o 570