[发明专利]声波测井波动声学方法

说明书

本发明公开了一种声波测井波动声学方法：待测井液体中放置声波测井仪器；发射探头激发振动，阵列接收探头接收井内声波测井波形，处理井内声波测井波形，得到包含地层纵、横、伪锐利波的耦合波的波数‑频率分布曲线。建立套管井或裸眼井模型，获得到井内液体中声波的二维谱和二维谱幅度极值的分布；根据井内液体中声波二维谱进行测井应用：地层横波时差处理方法；地层纵波时差处理方法；地层纵波时差的径向分布；地层横波时差的径向分布；伪锐利波时差的径向分布；波数的三个区域与对应模式波的探测区域；频率的三个区域与对应模式波的探测区域；模式波的截止频率与最大探测深度。本发明适用于单极子、偶极子、正交偶极子声波测裸眼井和套管井。

技术领域

本发明属石油工程和地面各种工程施工中地层声波时差和速度参数测量和岩性评价的专用仪器技术领域，尤其涉及一种利用钻孔进行声波测井，探测井周围地层声学参数的方法，更具体的说，是涉及一种声波测井波动声学方法。

背景技术

在石油勘探和地面勘探以及地下空间开发过程中，钻孔，并在钻孔中进行声波测井，获得地层的纵、横波速度参数是非常重要的，可以用其评价地层岩性、计算孔隙度以及评价检测地下采空区、设计压裂施工方案等等。目前的声波测井有很多种：单极子、偶极子以及SBT等等，应用也涉及到各个领域：岩性评价、孔隙度计算、破裂压裂预测和高压异常预测以及压裂施工设计、各向异性分析等等。随着技术的进步，这些应用还在继续发展。但是，原有的声波测井原理建立在几何声学和滑行波的基础上，没有涉及到声波频率这个重要影响因素，也没有考虑井筒形状对声波传播的影响，如井内液体中激发的声波在井壁反射以后产生的反射波会再次到达井壁产生反射和透射。井半径和波长接近，波长远远大于套管厚度，这些因素使得几何声学的条件不再满足，在几何声学的声波测井原理中均没有涉及也无法涉及，依据几何声学建立的原有的一些基本概念例如滑行波等物理上根本就不存在，是在解释液固界面附近接收到的波形的到达时间时人们根据到达时间公式假设的物理过程，并不是真正的物理过程，以此为基础演绎的声波传播过程也是错误的。以此为基础建立的诸如探测深度和探测区域等错误严重影响了人们对于声波测井所测量到的信息的理解，使得认识上出现了严重偏差，不但制约了仪器的发展，而且在实际工程应用中也出现了很多问题，例如：固井质量检测问题。很多重点探井花费巨大，最后却因为固井质量检测出错导致对所勘探地层的误判，最终不能验证所获得的油层，导致勘探失误，还有海底原油泄漏等造成巨大损失。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中对原理认识的不足，提出一种基于波动声学理论计算结果和井内、外声场分布和传播特征的声波测井波动声学方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明声波测井波动声学方法，包括以下过程：

1)在待测井内液体中沿井轴居中放置声波测井仪器，声波测井仪器包括同轴设置的发射探头和阵列接收探头；

2)发射探头激发振动，在井内液体中阵列接收探头接收井内不同源距的声波测井波形，处理井内声波测井波形，从中得到波数-频率分布曲线；建立裸眼井模型或套管井模型，计算井内液体中声波传播的二维谱以及二维谱幅度极值的分布曲线；井内液体中以地层纵波、横波和井内液体速度传播的声波为斜率不同的斜直线，分别称为纵波速度线Vc、横波速度线Vs、井内液体速度线Vf；；

3)根据井内液体中声波二维谱和波数-频率分布曲线进行测井应用：

应用1：地层横波时差处理方法

根据井内液体中声波二维谱在波数-频率分布的特点：分布曲线在与横波速度线重合处消失，从中找出靠近横波速度线的地层横波、伪锐利波的波数-频率分布曲线，用波数除以频率得到时差，以频率为自变量分别得到横波、伪锐利波的时差频散曲线，将横波和伪锐利波的时差频散曲线向时差轴投影，所得到曲线的峰值位置即为地层的横波时差，取其倒数即为横波速度；

应用2：地层纵波时差处理方法