偶极横波测井仪应用综述.docVIP

偶极横波测井仪及应用综述 前言 声波测井起初只是作为地震勘探中确定地层层速度的手段，逐渐发展成为孔隙度测井方法之一。后来，又出现了双发双收的补偿声波测井仪。在此基础上，又发展了声波首波幅度测井，用于检查水泥胶结的质量。由于上述声波测井仪源距较小，只观测纵波信号，很难观测到横波信号，为此，用加大源距、增加接收器的数目、减小接收器间隔的方法，先后生产了长源距声波测井仪和阵列声波测井仪。这两种声波测井仪都能记录声波全波信号，在硬地层亦能获得良好的横波测井资料。然而，在剪切强度较低的软地层，常规声波测井却受到了一定的限制，它不能获得地层横波首波。为了解决这个问题，国外的几家大测井公司先后都研制成功了自己的偶极横波测井仪。代表性的仪器有:哈里伯顿公司的低频偶极声波测井仪(LFD)、阿特拉斯公司的多极阵列声波测井仪(MAC和XMAC)和斯伦贝谢公司的偶极横波成象仪(DSI)。从目前的应用情况来看，都取得了良好的效果。本文在这三种仪器（见表１）的基础上对偶极横波测井的特点、应用情况及今后的发展进行了综述。 偶极横波测井仪的特点和优点 一 、发射器的改进 常规声波测井仪的全方位的换能器在井眼流体中激发出纵波脉冲，然后纵波脉冲向地层传播。这些脉冲将使井壁产生轻微均匀的膨胀，在地层中激发出纵波和横波。他们都在地层中传播，进而在井眼流体中产生首波，而接收器探测到的正是首波。而不是直达的纵波和横波。只有当地层波的传播速度大于流体中产生的波的传播速度时，才产生首波。 地层纵波总是快于流体波，但对横波来说却不总是这样。特别是在慢而胶结差的地层中，横波速度经常小于流体波速度，这样用单极声波测井就探测不到横波。如图１所示。 偶极横波测井仪使用了具有方向性的发射器和接收器。偶极发射器像一个活塞，它使井眼一侧的压力增大，而另一侧的压力减小，引起井壁出现小的扰动，这样可以直接向地层中激发纵波和横波。同时产生沿井眼向上的挠曲波。它是一种频散波，偶极声波测井仪可以记录到这种波（如图２）。从挠曲波形中，也可以提取出横波时差。 另外它的两个偶极发射器是相互正交的。由此可见，发射器的改进，直接引起了功能的飞跃提高。 二、低频及大功率发射功能 偶极横波测井仪具有低频发射功能。这就决定了横波在衰减较重的软地层中不容易发生频散，保 表１ 三种仪器的性能指标对比表： 技术指标 LFD XMAC DSI 外径（ｍｍ） 92 98.6 92 长度（ｍ） 9.6 10.7 15.5 耐温（ｏＣ） 177 204 175 井中位置 居中 居中 居中 适用最小井径 （ｍｍ） 127 114 139 适用最大井径 （ｍｍ） 356 533 457 测速 （ｍ／ｍｉｎ） 测： 30 测全波列 ：7.6 交叉偶极 ：6.4 单一模式： 18.3 三种模式同测： 5.07 6in： 4.57 工作方式 ①单极时差模式②单极全波和偶极线性全波模式③交叉偶极模式 偶极方式②交叉偶极方式③纵横波方式④斯通利波方式⑤首波方式 接收器 锅状接收器 ８组（每组４个， 相互正交，间距为6in） ８组（每组４个， 相互正交，间距为6in） 发射器 （个） 单极 １ 2 1 偶极 2（相互 正交） 2（相互正交） 2（相互正交） 发射 频率 ｋＨｚ 单极 15 2－15 12 偶极 1.5 １－３ ２.５ 接收 频率 ｋＨｚ 单极 0.5－30 1－20 8－30 偶极 0.5－５ 1－10 0.08－5 采集信息 挠曲波，单极和偶极的纵横波，斯通利波等 挠曲波，单极和偶极的全波列信号，慢度，Vp/Vs，传播时间，斯通利波等 挠曲波，单极和偶极的纵波，快、慢横波和斯通利波等 主要应用 计算泊松比，识别自然裂缝，检测固井质量，计算孔隙度，计算渗透率，岩性识别，各向异性分析，岩石机械性能分析，合成地震记录，油气检测，流体分析等 图１ 图２ 上图为软地层中用单极声源时声波的传播 上图为在软地层中用偶极声源时声波的传播 下图为软地层中用单极声源记录的波列 下图为软地层中用偶极声源仪记录的波列 证了测量精度，几乎不需要校正。它的大功率发射器改善了冲蚀段的信噪比，增强了抑制噪音的能力。另外，在这种模式下，探测深度也加大