1、阵列声波培训计划阵列声波培训计划二二00九年四月九年四月l时间：四天时间：四天仪器类型及发展、单极和偶极波、滤波器仪器类型及发展、单极和偶极波、滤波器、相关对比方法、井眼补偿相关对比方法、井眼补偿、掌握提波方法掌握提波方法TR1R2St=t2-t1/S单发双收单发双收llT1R1R2T2t2 t双发双收双发双收MonopoleTransmitterReceiverArray阵列声波阵列声波硬硬(快速快速)地层地层V1 V2q qcq q2q q1软软(慢速慢速)地层地层2 V2q q1q q2Snell定律定律2121)sin()sin(VVqq2121arcsin)sin(VVVVccqq快
2、速地层中的单极波传播快速地层中的单极波传播地层地层接收器接收器纵波纵波发射器发射器横波横波MonopoleTransmitterReceiverArray快速地层中的单极波列快速地层中的单极波列 纵纵 波波横波横波斯通利波斯通利波首波首波慢速地层中的单极波传播慢速地层中的单极波传播慢速地层中的单极波列慢速地层中的单极波列偶极偶极(横波横波)仪器仪器板状声源产生的弯曲波在井壁传播在低频时(2 kHz)它以地层的横波速度传播弯曲震动的声源波在井中流体中产生的弯曲只能用对弯曲波敏感的接收器接收它有指向性高频时要做频散校正SWaveReceiverPPSourcePPSWave 阵列声波仪器简介阵列声
3、波仪器简介Wts遥传电子线路接收系隔声体发射系电子线路T2T3T4T1R8R7R6R5R4R3R2R1几种仪器的主要区别几种仪器的主要区别16个接收器，一单一偶相间排列缺点：波列线性度较差接收系发射系MACXMACXMACXMACF1接收系发射系发射系发射系接收系接收系DAL8个接收器，T3与T4之间有1ft的距离T2T3T4T1T2T3T4T1T2T3T1T4接收器与XMAC相同，T3与T4在同一深度区别在于隔声体由橡胶换成刚性体，优势是测速提高，可以在斜井中使用两个发射器，四个接收器T2T1XMACXMAC资料处理基本流程资料处理基本流程CAL全波测井数全波测井数据据波速分析波速分析纵波时
4、差纵波时差Stonely时差时差S波时差波时差PORDEN岩石力学参数岩石力学参数SH波场分离波场分离渗透率渗透率破裂压力预测破裂压力预测泥浆参数泥浆参数DEN各向异性分析各向异性分析处理之前要了处理之前要了解本井所使用解本井所使用的仪器类型和的仪器类型和测量配置。从测量配置。从曲线头上了解曲线头上了解T-R距和距和R-R距距以及这个波列以及这个波列的发射及接收的发射及接收换能器情况换能器情况再了解一再了解一下文件中下文件中包括哪些包括哪些内容：测内容：测了那些曲了那些曲线（单极线（单极、偶极）、偶极）、采样率、采样率等等处理前的处理前的质量控制质量控制波形振相的线性波形振相的线性度度波形的相
5、关性（需波形的相关性（需与仪器匹配）与仪器匹配）提波提波要注意提纵波、要注意提纵波、横波、斯通利波横波、斯通利波的滤波器类型、的滤波器类型、时窗长度、步长时窗长度、步长及频率范围及频率范围处理后的处理后的质量监控质量监控l1.慢度与联合相关的对慢度与联合相关的对比比l2.走时曲线与波形的叠走时曲线与波形的叠加加l3.相关图上的次级大值相关图上的次级大值的离散度的离散度井眼补偿井眼补偿具体做法：发射器阵列具体做法：发射器阵列提波提波时间井眼补偿井眼补偿接接收收换换能能器器提提的的波波发发射射器器提提的的波波两种方法：两种方法：算术平均法算术平均法、几何平均、几何平均法法单极提波的建议值（单极提波
6、的建议值（xmac仪器）仪器）频率范围 (赫兹)滤波器类型时窗窗长 (微秒）时窗步长纵波5000-20000 FIR200-400100-200横波4000-8000 FIR200-400100-200斯通利波500-4000 FFT1000-1500500-800阵列声波资料的地质应用阵列声波资料的地质应用l识别岩性识别岩性l计算孔隙度计算孔隙度l利用斯通利波估算渗透率利用斯通利波估算渗透率l评价裂缝位置评价裂缝位置l识别含气储层识别含气储层l评价砂泥岩薄层评价砂泥岩薄层l利用斯通利波计算利用斯通利波计算TI各向各向异性及水平渗透率异性及水平渗透率l评价地层各向异性评价地层各向异性fmatt
7、t)1(Wyllie平均时间公式部分岩性及矿物部分岩性及矿物骨架慢度骨架慢度（us/ft)us/ft)纵横波速度比纵横波速度比砂岩砂岩55.555.51.591.59石灰岩石灰岩47.547.51.851.85白云岩白云岩43.543.51.751.75花岗岩花岗岩51512 2玄武岩玄武岩5353（50-5850-58）1.821.82硬石膏硬石膏52521.891.89方解石方解石46.546.5岩石力学特性基本理论简介岩石力学特性基本理论简介应力与应变应力与应变l1.应力l2.应变l3.模量llAF应变应力模量l杨氏模量(YMOD)2222210431034.1cscssbtttttEl
8、体积模量(BMOD)l剪切模量(SMOD)2222103431034.1cscsbttttK2101034.1sbtl泊松比(POIS)2222221cscstttt动态模量与静态模量动态模量与静态模量井眼附近的应力22422242224224424211 34cos22211 3cos2221 32sin22xyxyrxyxyxyrRpRRR rrrrRpRR rrrRR rrqqqqq径向,切向,和剪切应力()2()cos2xyxyr RPq q pRrPP只考虑井周地层时，R=r,这时剪切应力r,=0 破裂压力破裂压力21 2311yxOPFPPPP闭合压力闭合压力minmin;min(
9、,)()1PxyOPPPPPPP 33通过调节泥浆压力通过调节泥浆压力P来控制出砂来控制出砂00cossin;Minimum mud pressuressPPPP P 也不能太小也不能太小,防止出砂防止出砂()psrspPPPPPP 生产压差生产压差P 不能太大不能太大,防止井眼破裂防止井眼破裂;Maximum mud pressurePFP理想泥浆比重理想泥浆比重0sPPPP岩石特性分析岩石特性分析mechprop选岩石参选岩石参数时，这数时，这儿要给砂儿要给砂岩骨架值岩骨架值，如果是，如果是cra处理的处理的要在下面要在下面一栏里填一栏里填组成矿物组成矿物的骨架值的骨架值泥岩值按本井情况泥
10、岩值按本井情况选取，要选两个值选取，要选两个值，如果本井没有较，如果本井没有较纯泥岩，则按邻井纯泥岩，则按邻井值或地区值选取值或地区值选取fracmanl利用上步输出的杨氏模量、剪切模量、利用上步输出的杨氏模量、剪切模量、体积模量、泊松比等岩石弹性参数结合体积模量、泊松比等岩石弹性参数结合岩性密度曲线计算破裂压力梯度、闭合岩性密度曲线计算破裂压力梯度、闭合压力梯度，进而预测地层破裂压力及裂压力梯度，进而预测地层破裂压力及裂缝的纵向延伸。缝的纵向延伸。4247lsandan2006斯通利波估算渗透率斯通利波估算渗透率斯通利波（单极）斯通利波（单极）l由井壁引起的压力脉冲由井壁引起的压力脉冲Sto
11、neleywavestravel direction StoneleywavesdisplacementFormation fluidmovementReceiversSource斯通利波斯通利波53F渗透性渗透性F采集噪声采集噪声 F井眼变化井眼变化F地层变化地层变化F泥饼泥饼波的属性波的属性应用过程中的问题应用过程中的问题要把非渗透性影响要把非渗透性影响去除去除54F处理处理压制数据中的噪声和散射压制数据中的噪声和散射F模拟模拟模拟数据没有渗透性时的属性进而与实际数模拟数据没有渗透性时的属性进而与实际数据比较发现渗透性指示据比较发现渗透性指示F反演反演估算渗透率估算渗透率55斯通利波数据斯
12、通利波数据DEPTH(feet)83592526TIME(ms)56波分离波分离57反射系数的计算反射系数的计算波分离波分离成果图成果图包括直达波的中包括直达波的中心频率、斯通利心频率、斯通利波慢度、原始反波慢度、原始反射系数、处理过射系数、处理过的反射系数、伽的反射系数、伽马曲线、下行波马曲线、下行波相对直达波的时相对直达波的时间延迟、以及分间延迟、以及分离开的直达波、离开的直达波、下行波、上行波下行波、上行波2、求渗、求渗透率透率先根据中心频率曲线先根据中心频率曲线结合时差曲线、伽马结合时差曲线、伽马曲线，选一非渗透层曲线，选一非渗透层。（时差小、频率高。（时差小、频率高、而且具有一定对称
13、、而且具有一定对称性的层）性的层）计算渗透计算渗透率时注意率时注意a.第一次计算时滞和频第一次计算时滞和频移时，参考点要选干移时，参考点要选干层点，不能选泥岩点层点，不能选泥岩点。b.第二个估算渗透率时第二个估算渗透率时，第二个参考点要选，第二个参考点要选渗透层，所对应的孔渗透层，所对应的孔隙流体密度按储层内隙流体密度按储层内流体密度填写流体密度填写c.公制井径的单位是米公制井径的单位是米，而不是厘米，而不是厘米识别含气储层识别含气储层22(1/)/(1)/dsdfsdsKKKKKKKK(4/3)/pVKGassmann Equation:Water Gasf:fluid,s:solid ma
14、trix,d:dryP-wave velocity/sV S-wave velocity,unaffected正交偶极子的处理及应用正交偶极子的处理及应用l理论方法原理处理质量控制l解释应用 交叉偶极测量原理交叉偶极测量原理 测量的四种组分测量的四种组分:同向分量同向分量:X X,Y Y交叉分量交叉分量:X Y,Y X横波在各向异横波在各向异性地层中分裂性地层中分裂成快、慢横波成快、慢横波处理前的质量控制处理前的质量控制 波形偏移的线性度波形偏移的线性度波形和和波谱相关性波形和和波谱相关性X&Y波形的匹配程度波形的匹配程度波波形形波波谱谱残差分析残差分析波形与时窗的叠波形与时窗的叠加加&快快&
15、慢横波分裂慢横波分裂各向异性各向异性方位方位 vs.仪器方位仪器方位0 10 API 160X280慢横波慢横波S1ISOS1S2ANIS_AVEANIS_ARRAYAZ_FASTAZ_SLOWAZ_TOOL处理时窗处理时窗 500 TIME(s)3500FAST WAVESLOW WAVE快横快横波波180 s/ft 700 10%2525%0 0(deg)180Gamma RayFEETS2ISOl波形与时窗叠加l拟合残差的比较S1ISO高:各向异性估计的很可靠S2ISO高:交叉分量能量高S1S2高:快、慢横波方位稳定l快慢横波分裂 l快横波方位 vs.仪器方位各向异性图各向异性图包括各向
16、异性的大小和方位裂隙造成的各向异性裂隙造成的各向异性在快速地层，各向异性的大小和裂缝的发育程度有明显的联系。应力造成的各向异性应力造成的各向异性Borehole Breakout and Acoustic AnisotropyBoreholeBorehole Breakout and Breakout and AcousticAcoustic Anisotropy AnisotropyAnisotropy MapN E S W N Anisotropy40(%)GRCALAZBreakoutAcoustic ImageN E S W N max快地层可根据单极子横波分裂现象来判断慢地层的快慢横
17、波的频散曲线交叉现象来判断。区分应力和裂缝造成的各向异性单极波列套管井压裂效果分析套管井压裂效果分析 0 150 F FN30 -10 0 (%)8PerfsRestric-tion交叉偶极资料可以交叉偶极资料可以在套管井内分析压在套管井内分析压裂缝方位及延伸方裂缝方位及延伸方向向GRCAL 5 in 150DensAVE AZ Tracer Analysis2 3Anisotropy Map 0 (deg)360DEPTH(FEET)提高慢度计算的分辨率提高慢度计算的分辨率平均慢度平均慢度采用重叠子阵列方法提高分辨率采用重叠子阵列方法提高分辨率多源相似叠加法多源相似叠加法:结合多子阵列统计结
18、合多子阵列统计1/11Geometric()()algebraic1()()KKkkKkkssssK子子 阵阵 列列 间间 距距Receiver-array positionsTransmitterpositions808个接收器阵列的所有配置个接收器阵列的所有配置(1)0.5,28 waveforms(2)1,54 waveforms(3)1.5,80 waveforms(4)2,100 waveforms used.(7)3.5 64 waveforms(6)3,98 waveforms(5)2.5,108 waveformsTransmitterpositionsReceiver-arr
19、ay positionsSubarrayapertureN15250井高分辨率阵列声波对比井高分辨率阵列声波对比图图0.5米H48井高分辨率阵列声波对比井高分辨率阵列声波对比图图0.4-0.6米的薄层B6-10井高分辨率阵列声波对比井高分辨率阵列声波对比图图不同接收器子阵列的慢度比不同接收器子阵列的慢度比较较0.2米左右米左右的分辨率的分辨率高分辨率阵列声波在识别薄气层中的应用高分辨率阵列声波在识别薄气层中的应用日产4.86万方气42S TVl利用斯通利波计算利用斯通利波计算TI各向异性及水平渗透率各向异性及水平渗透率斯通利波斯通利波斯通利波斯通利波位移位移地层流体运地层流体运动动接接收收器器
20、声源声源斯通利斯通利波传播波传播方向方向斯通利波斯通利波PermError斯通利波斯通利波横波横波模拟模拟合成各向同性的斯通利波合成各向同性的斯通利波合成波是否大于实际斯通利波合成波是否大于实际斯通利波DTSHT_delayF_shiftTI阵列声波资料的工程应用阵列声波资料的工程应用l计算岩石弹性参数l计算井壁有效应力l岩石机械性质分析l研究井的稳定性岩石力学参数的计算岩石力学参数的计算纵波慢度纵波慢度横波慢度横波慢度密密 度度泥质含量泥质含量孔孔 隙隙 度度岩石弹性模量岩石弹性模量岩石强度和破碎难易程度岩石强度和破碎难易程度为钻井提供参考为钻井提供参考杨杨氏氏模模量量 体体积积模模量量 剪
21、剪切切模模量量 ALFA POIS 初初始始剪剪切切应应力力 周周向向应应力力 径径向向应应力力 破破裂裂压压力力梯梯度度 闭闭合合压压力力梯梯度度最最大大泥泥浆浆比比重重 最最小小泥泥浆浆比比重重 理理想想泥泥浆浆比比重重 mechfracmansand径向、周向、剪切应力22422242224224424211 34cos22211 3cos2221 32sin22xyxyrxyxyxyrRpRRR rrrrRpRR rrrRR rrqqqqq212311yxOPFPPP破裂应力Pminmin;min(,)()1PxyOPPPPPPP闭合应力()2()cos2xyxyr RPq q pRr
22、PP泥岩值按本井情况泥岩值按本井情况选取，要选两个值选取，要选两个值，如果本井没有较，如果本井没有较纯泥岩，则按邻井纯泥岩，则按邻井值或地区值选取值或地区值选取选岩石参选岩石参数时，这数时，这儿要给砂儿要给砂岩骨架值岩骨架值，如果是，如果是cra处理的处理的要在下面要在下面一栏里填一栏里填组成矿物组成矿物的骨架值的骨架值压裂高度预测压裂高度预测l压裂高度预测就是要确定压裂缝上下延伸的高度。l压裂过程中，随着压裂液在高压下的注入，裂缝的缝长，缝高和缝宽都会增加。理想的水力压裂诱导裂缝应该是其高度等于目的层厚度，而其穿透地层的深度（翼长）与其高度相比非常大。压裂效果分析效效果果 好好压裂效果分析效效果果差差
