多极子阵列声波测井技术在煤层气储层评价中的应用
交叉多极子阵列声波测井资料在页岩气储层评价中的应用
交叉多极子阵列声波测井资料在页岩气储层评价中的应用摘要：交叉偶极子声波克服了普通单极在软地层中无法测量横波的弊端，能提供地层纵波、横波和斯通利波的丰富信息。
本文总结了多极子阵列声波在页岩气储层中的应用，尤其是在岩性识别、气层判别及地层各向异性分析方面具有良好的应用效果。
关键词：阵列声波；页岩气；储层评价；各向异性1 引言交叉多极子阵列声波克服普通单极在软地层中无法测量横波的弊端，能精确测量地层的各种声波参数，尤其是对慢速地层的测量。
交叉偶极阵列声波（XMAC–II）是贝克休斯公司推出的声波测井仪器, 属于新一代声波成像测井技术。
它将一个单极阵列和一个偶极阵列组合在一起，具有许多优点：偶极子频率响应低，有助于测量具有大井眼的慢速地层；模数转换器的应用, 使动态范围大大增加；一次下井可以同时采集交叉偶极、单极全波列、单极DT 等资料；应用数字DSP滤波, 提高了数据质量。
多极子阵列声波资料在页岩气储层流体性质及岩石力学、地层各向异性分析中至关重要。
2 XMAC-Ⅱ测井资料的应用2.1 识别岩性和气层不同岩性的纵波和横波时差值具有一定的分布范围，利用它们的比值特性可以定性地识别岩性。
如果是两种岩性混合组成的岩层，横波与纵波的时差比值与两种岩性成分的含量有关，借此可以求出这两种岩性的百分含量。
纵波速度对气体和轻质油敏感性强，少量的气体或轻质油会使纵波速度明显降低。
所以当岩石孔隙内充满石油和天然气时，岩层的纵波速度比含水的纵波速度要小，而对横波速度影响很小，只是使横波速度略微增大。
所以在岩石孔隙度一定的条件下，随着含气饱和度的增加，纵横波速度比值迅速下降，以此可识别页岩气层。
泊松比是纵横波速度比的函数，当含气增加时，纵波速度降低，横波速度增加，因此纵横波速度比会有大幅度降低，从而导致泊松比的变化比较明显，含气饱和度越高，其值越低。
杨氏模量随孔隙度增加而减小，气饱和与水饱和的岩石杨氏模量虽然有一些重叠，但气饱和岩石的杨氏模量是一贯而又显著地低，而且，对低孔隙度的岩石，加少量水，杨氏模量就增大。
声波变密度测井技术在煤层气资源普查中的应用
声波变密度测井技术在煤层气资源普查中的应用煤层气资源普查项目中，当钻孔完钻并下套管后，需要把套管与井壁间的环形空间用水泥进行封固，以防止井眼垮塌及渗透层之间的相互串通。
由于固井的效果受井深、温度、井眼尺寸、添加剂、水泥类型等诸多因素的影響，对于某些井段即使使用最佳方案进行固井作业，也可能出现窜槽。
固井失败的主要后果是会导致渗透层之间流体的渗流，或导致钻孔报废。
因此，固井质量评价是工程测井中重要的手段之一。
固井质量评价的主要测井方法有”声波变密度测井”、”声幅测井”等。
本文主要就声波变密度测井技术的应用原理及该技术在昭通地区煤层气资源普查项目中的实际应用展开探讨，并做数据分析，为煤层气资源普查中固井质量检查提供实际依据及经验。
标签：煤层气资源普查；声波变密度；固井质量1 引言煤层气资源作为我国现阶段极具潜力的新型可采资源，对未来国民经济的发展有着非常重大的意义。
因此，对区域煤层气资源进行普查是现阶段十分必要的手段。
在煤层气资源普查项目中，固井质量检查能够准确判断钻孔固井质量的等级，能为煤层气排采提供重要的技术依据[1]。
声波变密度测井技术是固井质量检查中的一项重要手段，它能检查水泥与套管之间的胶结情况；检查水泥与地层之间的胶结情况；能找出套管外的窜槽部位；能判断水泥的返高位置。
该技术已经在昭通煤层气资源普查项目发挥重要作用，为煤层气排采提供了可靠的技术辅助支持，已经成为煤层气普查项目中的一种重要的地球物理方法手段。
2 声波变密度测井的原理2.1 声波在介质中的传播声波由一种介质向另一种介质传播，在两种介质形成的界面上，将发生声波的反射和折射。
反射波的幅值取决于两种介质的声阻抗。
声阻抗（Z）就是介质密度（ρ）和声波在该介质中的传播速度（v）的乘积（Z=ρ·v）。
如图1左边所示，为声波在介质中传播示意图。
两种介质的声阻抗差越大，声能量就越不易从介质1传导到介质2中去。
通过界面在介质2中的传播的折射波的能量就越小。
多极子阵列声波成像测井系统
多极子阵列声波成像测井系统
刘晓虹;刘俊;熊孝云;李欢
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2009(018)011
【摘要】本文综合阐述了由中国石油集团测井有限公司研发的多极子阵列声波成像测井(MPAL)从仪器到采集和解释软件的产业化进程,对所采集的原始资料和软件处理的解释资料,在一致性和重复性等多个方面进行了对比,分析了相对误差.多极子阵列声波成像测井(MPAL)克服了软地层单极技术的局限性,在裂缝识别、气层识别以及储层压裂效果分析方面应用效果显著.
【总页数】5页(P92-96)
【作者】刘晓虹;刘俊;熊孝云;李欢
【作者单位】中国地质大学(北京),北京,100083;中国石油集团测井有限公司华北事业部,河北,任丘,062552;北京世恒达科技有限公司(Geoshot);中国石油集团测井有限公司华北事业部,河北,任丘,062552;中国石油集团测井有限公司华北事业部,河北,任丘,062552
【正文语种】中文
【中图分类】P631.81
【相关文献】
1.故障诊断系统在TTAS多极子阵列声波测井仪中的应用 [J], 刘建辰;史江博;田堃;李裕
2.多极子阵列声波测井仪控制系统的工作过程 [J], 高懿
3.多极子阵列声波成像测井技术研究 [J], 辛鹏来;王东;陈浩;张海澜;王秀明
4.多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试 [J], 卢俊强;鞠晓东;乔文孝;解辉;贺海龙;李剑
5.多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器 [J],
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煤层气储层测井评价技术及应用
煤层气储层测井评价技术及应用随着我国经济实力的不断增长，我国对于煤的使用率在不断的增加，针对煤层的特点，设计出煤层气测井评价技术，来对煤层进行评价。
在煤层中主要是煤层储集，其具有双重孔隙的特点，主要是煤的基质微孔和割理（裂缝）系统组成。
所以在进行评价时，不能在采用传统的评价技术，这样会导致评价结果出现错误。
本文主要通过对过往的国内外煤层气测井技术的发展过程，并针对目前煤层气储层测井评价技术现状，进行了详细的讲述，并结合所应用的技术，进行分析与研究，为煤层气储层测井评价技术的发展提供相应的参考方向。
标签：煤层气储层；测井评价技术；实际应用在煤层气储层中，所具有物质的不仅仅具有储存甲烷，还具有生成甲烷的初始物质，所以在煤层的储集中，主要有两个系统构成。
在天然气储层中，天然气主要以气体的形式储存在其中，但是在煤层中的甲烷主要有三种形式存在，分别是以分子状态吸附在基质微孔的内表面上；以游离气态存在于煤层中的地层水中；以游离气态存在于煤层中的裂缝中。
和天然气的存储状态不同，不能采用评价常规天然气储层的方法。
煤层气储层测井技术是煤层气勘探开发中的主要方法，要加强对测井评价技术的研究与分析，并结合其技术进行提出相应的应用方式，才能更好的促进煤层气储层的测井评价技术发展。
1煤层气储层测井评价系列选择目前主要的评价技术就是采用的煤层气储层测井评价技术，采用这种技术能够有效的对煤层气储层中的数据进行相应的分析，能够对采集到的数据进行估计，从而得出内部煤层气储层的内部信息。
煤层气测井技术具有操作便利、可重复利用、成本低、准确率高等优势，能够改进传统技术中技术不达标的问题。
煤层气储层是跟周围的岩性具有截然不同的性质，所以在进行检测时，需要对煤层气储层测井评价系列进行选择。
目前主要的评价煤层气的常规测井方法有自然电位、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等。
2煤层气储层测井评价技术现状2.1煤层的划分、岩性识别在对煤层气储层测井技术的实际应用中，首先要对煤层气井的测井资料进行了解才能进行操作，要对煤层气层进行划分、识别，然后才能在已知种类的煤层气层上进行相应的参数计算。
多极子阵列声波测井资料处理及应用
多极子阵列声波测井资料处理及应用
董经利
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2009(033)002
【摘要】介绍了胜利石油管理局测井公司新研制成功的多极子阵列声波测井仪器采集的数据结构类型.研究了多极子阵列声波测井资料的处理方法.用矩阵、相位等处理方法得到地层纵波、横波、斯通利波时差,利用偶极资料进行快慢横波分离,有效计算地层横波速度各向异性.胜利油田3口井的实际应用表明多极子阵列声波测井资料与其他测井资料相结合,可进行油藏评价,如井眼稳定性分析、地层孔隙压力预测、压裂施工压力设计及缝高检测等.实际钻井资料证明多极子阵列声波测井资料在油田勘探、开发中能够发挥重要作用.
【总页数】5页(P115-119)
【作者】董经利
【作者单位】中国科学院广州地球化学研究所,广东,广州,510840;中国石化集团胜利石油管理局测井公司,山东,东营,257096
【正文语种】中文
【中图分类】P631.84
【相关文献】
1.多极子阵列声波测井在致密砂岩气层识别的应用 [J], 郑志威
2.故障诊断系统在TTAS多极子阵列声波测井仪中的应用 [J], 刘建辰;史江博;田堃;
李裕
3.正交多极子阵列声波测井在煤田勘探中的应用——以淮南顾桥煤矿补7井区为例 [J], 韩必武;李栋青;范秦军
4.XMAC-Ⅱ正交多极子阵列声波测井资料在西南油气田—泸州区块页岩气储层评价中的应用 [J], 王亮
5.多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器 [J],
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阵列声波测井用于储层裂缝识别中的价值
摘要：基于储层裂缝的声阻抗与岩石的声阻抗之间存在显著的区别，在利用声波对裂缝进行识别中，会出现能量衰减的情况。
基于此，阵列声波测井用于储层裂缝识别中，则是以A 区EXDT 全波列数据的系列化处理为手段，并对阵列声波衰减曲线进行分析，从而明确裂缝发育变化的特征。
在本次研究中，储层裂缝识别的对应阵列声波衰减比较大，裂缝存在发育的现象。
裂缝较大可以改善致密砂层储层的渗透率，对提高被测井的产能方面有积极作用。
关键词：阵列声波；储层裂缝；识别阵列声波测井用于储层裂缝识别中的价值高卓（中国石油集团测井有限公司大庆分公司）国外测井技术WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.41No.6Dec.2020第41卷第6期2020年12月0引言单井裂缝发育段的识别精度对后续的产能评估以及裂缝监控等会产生直接的影响。
在现有的裂缝识别中，以岩心分析、薄片检定以及常规测井等手段为主，其中，常规测井虽然比较经济，实用性比较高，但是，探测深度比较浅，而且，对于井下的纵向分辨率相对比较低，无法实现储层裂缝精准识别的目的。
通常情况下，在声波通过裂缝时，会出现声波能量的不同程度衰减。
因此，通过阵列沈波处理，可实现能量幅度衰减信息与常规测井资料、微电阻率等形成比对，可实现对知名砂岩储层裂缝的发育状况识别，这对测井以及生产开发有积极作用[1]。
1区域地质概况在对阵列声波的实际应用进行研究中，为提高本次研究的针对性及有效性，以A 区为研究对象，研究区域内自下而上，其储层空间类型比较多，其中包含粒间溶孔、溶蚀颗粒孔等，裂缝发育比较少。
在研究区域内，部分岩心存在压溶缝、溶蚀缝以及构造缝等，其中，储层裂缝以构造缝为主，其岩心以及裂缝特征（如图1）。
研究区域内低幅度褶皱以及断裂等与山体运动以及火山侵入抬升等有直接关系，其储层裂缝的发作者简介：高卓（1972-），男，2009年毕业于吉林大学计算机应用软件专业，大学学历，工程师，现从事测井生产管理。
声波测井技术及其在储层中的应用
声波测井技术及其在储层中的应用声波测井技术是一种应用声波传导原理来获得地下储层信息的方法。
通过发射声波信号进入地层，并接收和记录相应的传播反射信号，可以获取有关储层物性、岩石类型、孔隙度、渗透率等信息。
声波测井技术已经成为油气勘探开发领域中不可或缺的工具，下面将详细介绍其原理、方法和在储层中的应用。
一、原理声波测井技术基于声波传导和反射原理。
传统声波测井方法主要有声波全波形测井和声波传播时间测井。
1. 声波全波形测井：通过发射宽频率范围的声波信号，记录各个频率范围内的传播速度和振幅。
根据地层的声波反射、散射和干扰特性，可以分析得出储层的精细结构和物性信息。
2. 声波传播时间测井：通过发射声波信号，并记录反射信号的到达时间。
根据声波在地层中的传播速度，可以获得地下储层的速度信息。
根据速度信息的变化，可以推断储层的岩性和孔隙度等特征。
二、方法声波测井方法主要包括固定频率声波测井和多频率声波测井。
1. 固定频率声波测井：在固定频率范围内发射声波信号，并测量相应的传播速度和振幅。
这种方法适用于储层的粗略分析，可以获得储层的速度、密度和弹性模量等基本参数。
2. 多频率声波测井：通过发射多个不同频率的声波信号，并分析各个频率下的反射和散射特性。
这种方法可以获取更多的地层信息，例如储层的薄层分析、流体饱和度估算等。
三、应用声波测井技术在储层评价和油气开发中具有广泛的应用。
1. 储层物性评价：通过分析声波传播速度和振幅数据，可以获得地下储层的弹性参数、孔隙度、渗透率等物性信息。
这些信息对储层的评价和储层模型的建立具有重要意义。
2. 岩石类型分析：不同岩石类型对声波的传播速度和振幅有不同的响应。
通过分析声波数据，可以识别储层中的不同岩石类型，并对岩性进行分类。
3. 孔隙度评估：声波传播速度与地层孔隙度存在一定的关系。
通过声波测井技术，可以对储层的孔隙度进行初步评估，为储层有效孔隙度的分析提供参考。
4. 渗透率估算：通过分析声波测井数据，可以间接估算储层的渗透率。
声波测井技术在水利工程中的应用
声波测井技术在水利工程中的应用
邱锴
【期刊名称】《西北水电》
【年(卷),期】2016(000)006
【摘要】水利水电工程勘测方法多种多样,随着科技的不断发展及应用,中国的水利水电勘测水平也得到了相应的提高.众所周知,中国地质条件复杂,水文状况多样,且不同因素处于一种不断变化的状态之中,因此需根据具体情况采用不同的物勘方法.文章结合工程实例,着重分析了声波测井技术(一发双收型)在水利工程中的应用.
【总页数】5页(P27-30,35)
【作者】邱锴
【作者单位】宁夏公路勘察设计院有限责任公司,银川 750001
【正文语种】中文
【中图分类】TV223.3
【相关文献】
1.多极子阵列声波测井技术在煤层气储层评价中的应用 [J], 刘鹏;乔文孝;车小花;王瑞甲;鞠晓东;卢俊强
2.偶极子声波测井技术在压裂评价中的应用 [J], 彭文耀
3.方位反射声波成像测井技术在井旁地质体评价中的应用 [J], 本建林;车小花;乔文孝;鞠晓东;王志勇;卢俊强;门百永
4.方位反射声波成像测井技术在井旁地质体评价中的应用 [J], 本建林;车小花;乔文
孝;鞠晓东;王志勇;卢俊强;门百永
5.声波时差测井技术在岩土勘察中的应用 [J], 任浩
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正交多极子阵列声波测井在煤田勘探中的应用——以淮南顾桥煤矿补7井区为例
正交多极子阵列声波测井在煤田勘探中的应用———以淮南顾桥煤矿补7井区为例*韩必武1，李栋青2*，范秦军3（1.淮南矿业（集团）有限责任公司，安徽淮南232001；2.中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院地质过程与矿产资源国家重点实验室MWMC研究组，北京100083；3.黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南郑州450003）引言目前，在我国煤田测井领域，一般选用自然电位、自然伽玛、伽玛-伽玛和视电阻率这四种方法的测井系列组合，有时也会辅以声波时差测井来进行岩性解释、地层划分，以及煤层定深、定厚、夹矸解释等。
随着煤炭开采深度和难度加大，对勘探精度的要求日益提高，顶板垮塌、瓦斯突出等地质灾害问题日益突出，用现有的煤田测井手段难以提供精确的属性参数，限制了这些复杂地质问题的解决。
正交多极子阵列声波测井仪器具有多种测井模式，通过将偶极子技术与单极子技术结合，克服了单极子声源穿透性小，横波测量不准确的问题。
1967年J.E.White[1]首先提出了利用偶极子声源直接激励剪切扰曲波实现横波测井，偶极阵列声波测井在下套管井中可产生管波和弯曲波，在各向异性地层中产生快、慢横波。
通过对声波信号处理，运用时间域的方法，例如慢度-时间相关法（STC）、n次方根法和波形反演法等，在分析全波列中可以提取纵波、横波和斯通利波及进行时差计算；由于岩性不同对横波的影响远远大于对纵波速度的影响，多极子阵列声波资料的横纵波速度比值具有显著优势来区分复杂岩性。
例如在煤系地层横纵波比值明显增大，同时对斯通利波的影响十分明显，斯通摘要：常规的煤田测井方法难以为顶板垮塌、瓦斯突出等复杂地质问题的解决提供有效的参数。
应用正交多极子阵列声波测井，结合常规测井技术可以为煤田地质提供更多的物性参数。
以淮南顾桥煤矿补7井的测井资料分析为例，提取纵横波速度比参数V p/V s辅助于岩性解释；与常规测井成果组合计算岩石力学参数对煤层顶板稳定性进行评了价;利用横波分裂现象对地层的方位各向异性进行分析，预测裂缝发育带。
任敏-利用阵列声波测井资料预测煤系地层压裂裂缝高度-任敏
表1 Table 1 深度 m 1344.40-1345.50 1345.50-1351.10 1351.10-1352.20 岩性 砂质 泥岩 煤 纵波时差 μs/f 75.90-83.50 79.40 117.11-134.82 125.75 60.40-72.85 64.21 A1 井煤层及顶底板岩石力学参数统计表 横波时差 μs/f 153.87-164.67 157.73 242.05-268.44 264.20 119.94-164.93 140.90 杨氏模量 10 MPa 2.56-3.42 3.03 0.70-0.78 0.74 2.14-4.29 3.87
Using the Array Acoustic Logging Data to Predict Fracture Height of the Coal Measures Strata
Ren Min Wang Li Zhong Siping Wang Lina Huang Ye (China United Coalbed Methane Co, Ltd. Jincheng, Shanxi, 048000) Abstract: Compared with the conventional acoustic logging data, the array acoustic logging data provides the shear wave slowness of the formation. Geological parameters of the coal bed can be calculated such as rock mechanics parameters, which can guide to select the construction parameters for the later reservoir reconstruction. Taking A1 well in XX area of Qinshui Basin as an example, the rock mechanics parameters are calculated based on array acoustic logging data. And the fracture pressure are also predicted, which is below 15% than the measured fracture pressure. The result is reliable. And the fracture height is predicted with the modified Iverson model on that basis. The corresponding computing program with Matlab software is made. The fracture height under different pressure added number is calculated, the result that the fracture of A1 well mainly extends in the coal bed agrees with the drainage data. Besides, the downhole
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多极子阵列声波测井技术在煤层气储层评价中的应用刘鹏;乔文孝;车小花;王瑞甲;鞠晓东;卢俊强【摘要】介绍多极子阵列声波测井仪器(MPAL)的声系结构和测量数据.MPAL仪器提供了丰富的煤层气地层声学参数.通过处理MPAL在煤层气储层的声波测量数据得到了滑行纵波、偶极横波和斯通利波的速度,衰减以及横波速度各向异性,地层渗透率等信息.在分析上述信息与煤层气储层特性关系的基础上,研究了煤层气储层的多极子阵列声波测井评价的步骤和方法.MPAL测得的纵、横波速度及衰减能够用于煤层识别和煤层厚度计算;从斯通利波数据中提取的渗透率信息可以评价煤层气储层的渗透性能;结合地层密度数据可得到地层弹性信息,能够为钻井、水力压裂等工程提供重要的参考数据.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2014(038)003【总页数】5页(P292-296)【关键词】阵列声波测井;多极子;煤层气;各向异性;渗透率;弹性参数【作者】刘鹏;乔文孝;车小花;王瑞甲;鞠晓东;卢俊强【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P631.830 引言煤层气资源勘探主要利用测井技术识别和定位煤层气储层以及进一步求取相应的地质参数。
与常规的石油天然气资源相比,煤层气藏具有很强的非均质性,裂缝和孔隙并存,气体主要是以吸附气的方式储存在裂缝和孔隙中[1],给测井评价带来了较大的困难。
Hoyer[2]提出了利用双侧向测井中的深、浅电阻率计算煤层气储层中裂隙孔隙度的方法,而裂隙孔隙度与渗透率具有相关性。
McLennan等[3]提出了利用密度测井资料计算煤层含气量的方法,他发现煤层中灰分与含气量呈反比,灰分含量又能从密度测井资料中求得,因此可以建立密度测井资料和含气量之间的关系。
赵庆波[4]给出了常规测井曲线对煤层气储层的响应特征。
李纪森[5]发现在某一区域内煤岩成分及煤层含气量与测井曲线具有相关性,认为可以利用测井曲线计算煤岩成分和煤层含气量,他对比了测井计算结果和实验室实测结果,两者具有较好的一致性。
张莉莉等[6]对煤层气储层进行了综合成像测井,获取了阵列声波、微电阻率扫描以及核磁共振等多种成像测井资料,对煤层及上下围岩的结构、裂缝特征、孔隙性和含气性进行了评价。
本文结合多极子阵列声波测井仪(MPAL),分析了该仪器在煤层气储层井孔中的响应特征。
1 仪器结构中国石油大学(北京)声波测井实验室与中国石油天然气集团公司密切合作,在中国率先开发出具有独立知识产权的多极子阵列声波测井仪(MPAL)[7-9](见图1)。
图1中MPAL仪器从左到右依次为发射电子短节、发射声系、隔声体、接收声系和接收电子短节。
发射声系包括四极子声源T1、单极子声源T2以及偶极子声源T3和T4。
偶极子声源由偏振方向正交的2个偶极发射换能器构成。
四极子声源为4个阵元组成的复合换能器,通过改变激励电压的相位,也可作为近单极声源使用。
接收声系由8个等间距排列的接收站组成;接收站具有接收单极子信号、正交偶极子信号和四极子信号的功能。
MPAL仪器的工作模式主要有远单极模式、近单极模式、四极模式、偶极模式以及正交偶极子模式。
采用近单极声源发射脉冲信号时,源距较小的4个接收站接收,可测得4道近单极波形,主要用于获取地层的纵波时差;仪器工作在远单极模式时,远单极子声源发射脉冲信号,8个接收站可以测得8道波形数据,在硬地层井孔中能够测得地层纵波、地层横波和斯通利波信息;当仪器工作在正交偶极模式时,2个正交的偶极子声源交替发射脉冲声波,此时接收站能够接收到四分量的偶极阵列波形数据,包括2个同向分量信号和2个正交分量信号。
到目前为止,MPAL已经在中国多个油田进行了上百井次测试,在俄罗斯、加拿大等国家的油田也提供了测井服务,测量结果证明MPAL能提供稳定、准确的声波测井波形资料。
通过对比MPAL和国外同类仪器在各种工作模式下的测量结果,认为在测量方式的丰富性和处理结果上,MPAL都达到了现役国外先进阵列声波测井仪器(XMAC,DSI)的水平[7]。
图1 MPAL结构示意图2 处理方法及实例分析2.1 声波时差时间慢度相关法(STC)是声波测井时差提取中最为常用的方法。
Kimball等[10]首先提出了该方法,通过对设定范围内的到时和时差进行扫描,计算出对应声波测井波形的相关函数值,然后选取所有相关函数中的最大值投影到时差轴上。
连续处理不同深度采样点的波形数据,即可获得以各种声波时差和深度为横轴和纵轴、以相关函数的数值大小相对应的彩色标度为第三维的STC成像图。
Smith等[11]发展了该方法,他们采用N次根堆栈法计算相关函数值。
(1)式中,xi,j为第j通道的第i个采样点数据;K为总通道数。
应用N次根堆栈法处理阵列波形具有很多优势。
N次根堆栈法抗噪能力强,适用于处理信噪比较差的现场测井数据;计算的相关函数的峰值更为尖锐,能够提高模式波时差的计算精度[12]。
本文利用N次根迭代法计算相关函数值,N值取为5。
从STC成像图中提取模式波时差采用了二维寻峰算法和自动标定算法,确保了计算结果的稳定性。
煤层性脆易碎,密度低,纵横波速度也低,属于软地层(地层横波速度小于井内流体声速)。
图2为×1井煤层气层段的纵、横波时差及波形特征图。
图2中第2道为纵波时差和偶极横波时差曲线,第3道为纵波到时曲线和单极变密度波形图,第4道为偶极横波到时曲线和偶极变密度波形图。
测井综合解释结论将该井的×11.85～×13.8 m解释为煤层气储层,将其上下围岩解释为致密层。
从图2可见,上下围岩层段的纵波时差在55 μs/ft*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同左右(5 542 m/s),偶极横波时差在90 μs/ft左右(3 387 m/s)。
这说明围岩纵、横波速度比较大,与测井综合解释给出的致密层相符。
观察图2中的单极变密度波形图可以发现,相比于上下围岩,煤层气储层的纵波到时和偶极横波到时存在很大的延迟,而且其单极波形中存在纵波和斯通利波波包,缺少横波波包。
煤层气储层的纵波时差在122 μs/ft左右(2 498 m/s),偶极横波时差在270 μs/ft左右(1 129 m/s),这说明煤层气储层结构疏松,属于软地层。
MPAL测量波形的深度采样间隔为0.05 m,较小的深度采样间隔有利于获取高分辨率的纵波时差曲线。
以煤层纵波时差和上下围岩纵波时差的中间值所在深度划分煤层和围岩,结果如图2中绿色标注所示。
获得的煤层深度范围为×11.7～×14.1 m,与测井综合解释结果(×11.85～×13.8 m)基本一致,这说明MPAL提供的纵波时差曲线可以作为煤层气储层厚度计算的重要参考。
图2 ×1井煤层气层段的纵、横波时差及波形特征2.2 声波衰减通过对MPAL波形数据的处理,可以获得单极纵波衰减、单极横波衰减(硬地层)、斯通利波衰减和偶极横波衰减。
纵波、横波和斯通利波衰减均对井旁裂缝有所响应,可用于探测裂缝[13];斯通利波衰减可用于求取地层渗透率[14]。
如图3所示,提取了×1井的单极纵波衰减、斯通利波衰减和偶极横波衰减信息。
其中×11.7～×14.1 m为煤层气储层。
与上下围岩对比,可以发现纵波无明显衰减,斯通利波和偶极横波有明显的衰减响应。
这说明斯通利波衰减和偶极横波衰减对煤层气储层敏感,能够用于煤层识别。
图3 ×1井煤层气层段纵波、横波和斯通利波的衰减响应2.3 各向异性MPAL仪器工作在正交偶极子模式时,可以测得2个同向分量(XX和YY)和2个正交分量(XY和YX)的波形数据用于评价地层横波速度的各向异性。
在各向异性地层特别是水平TI地层的竖直井中,偶极子源激发的声波传播到地层中时,会分裂为快、慢横波,Alford方法建立了四分量偶极波形和地层快、慢横波的关系[15](3)式中,FP(t)为快横波;SP(t)为慢横波;R为旋转矩阵(4)式中,θ为偶极换能器X偏振方向与快横波面夹角,即各向异性方位角。
利用式(3),通过使正交分量的幅度最小可获得各向异性方位角;利用快慢波匹配技术可得到地层横波速度的各向异性值[14]。
图4为×1井煤层气层段各向异性处理结果。
图4中第2道为快、慢横波时差曲线,黄色填充为两者的差值,可用于判断快、慢横波是否分裂;第3道为快横波波形和慢横波波形;第4道右侧的绿色填充为平均各向异性,左侧蓝色填充为阵列各向异性,两者均能反映地层的各向异性信息,阵列各向异性分辨率较高,而平均各向异性的准确性和稳定性较好;第5道为各向异性方位曲线和各向异性图,各向异性方位也是快横波方位。
对比图4中×1井的煤层气层段(×11.7～×14.1 m)和上下围岩的处理结果,能够发现煤层段快、慢横波时差差别小,各向异性值较小,在6%以下。
图5为×2井的各向异性处理结果,其煤层气储层段的各向异性值低于4%。
图4和图5的处理结果说明,对于这2口井,MPAL仪器没有测得煤层气储层的声学各向异性信息,但这并不能说明煤层气储层不是各向异性的。
限于仪器的结构,目前发展的多极子声波测井仪只能够评价对称轴与井轴垂直的横向各向同性地层,而对于对称轴与井轴平行或斜交的横向各向同性地层或者更为复杂的各向异性地层其处理结果的可靠性降低,甚至无法使用[16-18]。
另外,煤层气储层复杂的孔隙和裂缝双重结构以及裂缝密度和倾角的不确定性也会给各向异性的评价带来困难[1]。
对于煤层气储层,应采用多极子阵列声波测井仪与其他成像测井仪器相结合的方法,综合评价储层的各向异性特征。
图4 ×1井煤层气层段各向异性处理结果图5 ×2井煤层气层段各向异性处理结果2.4 渗透率Rusenbaum[19]利用Biot理论模拟了孔隙地层井孔中的声波波形,建立了地层渗透率和井孔声场的联系。