周期性管柱信道的声波通信技术研究综述

井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据，相比于其他通信方式，具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点，在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景，是发展智能油田的关键技术之一。本文主要综述上世纪90年代以来关于信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程，并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理，为后续的技术改进提供依据。     

多分量方位远探测声波测井的理论与应用

基于线性拟合的利用岩石动态模量预测静态模量方法存在经验性强且精度不准的问题,利用实验测量的岩石纵波速度、孔隙度和体密度作为输入参数,基于多基因遗传规划方法,不断进化模型得到静态模量关于三个参数的解析表达式,对储层砂岩的静态模量进行了预测。结果表明,多基因遗传规划方法得到的模量表达式更为精确,此外,由于多基因遗传规划方法中横波速度不必要作为计算过程中的输入参数,因此避免了横波速度测量不准确或缺失而带来的静态模量计算误差。     

多分量横波远探测成像测井仪研制及应用*

该文成功研制出一种新型的胜利多分量横波远探测成像测井仪。该仪器采用低频偶极声源设计,低频高效隔声体、高保真大数据快速传输技术,实现高信噪比多分量反射横波信号的采集,从而可以对井外远距离、不同走向的地质异常体进行探测;并结合专用成像处理软件,可以较好压制低频斯通利波反射,有效提取弱的反射横波信号,最终实现了远程偶极反射横波成像。该测井仪器理论上可以对井外320 m范围内地质异常体进行探测,在刻度井的测试中清晰探测到80 m内的地质异常体,实际测井中已成功获得井外100 m范围内的成像结果。     

井外溶洞储层的偶极横波反射特征研究*

溶洞型储层是油气田中比较典型的储层之一,其非均质性强,勘探开发难度较大,偶极横波远探测技术是目前探测井外溶洞的有效方法。碳酸盐岩溶洞模型正演模拟对于现场的油气勘探和资料解释具有指导性作用。该文建立了几种比较典型的溶洞模型,并通过有限差分方法对溶洞储层的偶极三维反射声场进行了研究,发现在小源距范围内可以接收到来自溶洞后壁较强的反射波,随着源距的增大,该反射波逐渐减弱至消失;对于缝洞结合体的反射波场,来自裂缝的反射波能量要强于来自溶洞的反射波,且来自裂缝的反射波会掩盖溶洞前壁的反射波信息,这对后期的成像处理带来了困难。最后进一步研究了偶极远探测技术在溶洞方位识别以及尺寸大小估算中的应用。     

各向异性联合反演的数值研究*

目前正交偶极子声波测井中广泛应用的各向异性反演方法为多参数联合反演的方法。该方法的目标函数由两部分构成:一是基于四分量旋转得到的快慢横波的波形匹配函数(简称主函数),二是主函数对方位求导后得到的辅助函数。该文深入研究了主函数与辅助函数以及二者的和(简称综合函数)随各向异性参数的变化特性与规律。数值模拟表明,主函数的最小值总是出现在各向异性大小为0、方位与快慢横波方位成45°的方位处,且在快横波方位上的地层各向异性大小附近存在极小值,该极值小于慢横波方位上的极小值;辅助函数在快慢横波方位上的值非常小,但在这两个方位上随各向异性大小变化不明显;综合函数可以反演出各向异性参数,但对方位的特性被弱化。     

反射波测井的菲涅尔带效应

基于反射波的单井远探测是声波测井发展的一个重要里程碑,可以有效探测距离井数米到数十米的异常反射体如裂缝,极大提升了声波测井的径向探测距离,在碳酸盐岩缝洞储层勘探开发有重要的作用。本文系统考察了有限尺寸裂缝的反射强度与声源频率和反射体距离的变化特征。模拟结果表明,无论是单极子还是偶极子,反射波的幅度都呈现出菲涅尔带效应。在一定距离内,反射波幅度随裂缝某一方向如宽度增大而增大,当宽带增加一定尺寸后,反射波幅度有一定的程度下降,然后小幅震荡。总之,反射波幅度与反射体尺寸不是简单的正相关,因此,基于反射波能量来评价反射体体积和储量是有条件的。     

三维声波测井探测特性分析与处理技术应用*

三维声波测井技术是近年来测井领域的重要进展,由于其集成了井孔轴向、径向和周向的三维信息探测能力,因而在各种复杂油气藏勘探开发中具有广阔的应用前景。从井孔声波探测的基本原理入手,对三维声波测井在井孔径向和周向的探测特性进行了研究。并且在传统资料处理方法的基础上,研发了适合三维声波测井的各向异性快速反演技术、径向速度层析反演技术以及井周慢度成像技术。现场实测的资料处理表明,三维声波测井仪器较传统多极子阵列声波测井仪器有较大优势,在探测井周地层三维信息方面有较好的应用前景。此外,该仪器也具有三维远探测的应用潜力。     

基于岩石物理的致密气层识别方法研究

致密储层声波性质受骨架矿物组成及孔隙类型影响较大,为更准确进行气层识别,本文给出了一种综合模型,和利用纵横波速度信息进行致密气层识别的方法:其首先利用Voigt-Reuss-Hill平均模型,求取岩石骨架等效弹性模量,消除岩性影响;根据综合模型和岩石剪切模量计算孔L隙纵横比(或裂隙密度),消除孔隙性质影响;利用DEM和K-T模型计算干燥岩石弹性模量,得到不受孔隙流体性质影响的弹性模量;将实测岩石弹性模量减去干燥岩石弹性模量定义为含气性因子;同时利用最小二乘法和体积模量,进行气层识别。本文含气分析方法考虑因素全面,干燥岩石纵横波速度比非定值,为具有复杂岩性和低孔低渗等特征的致密岩石气层识别提供技术支持。