[发明专利]一种基于偶极单发双收测量模式的随钻声波远探测方法

说明书

本发明公开一种基于偶极单发双收测量模式的随钻声波远探测方法，主要包括：将沿仪器x轴指向的偶极声源和接收器置于井中并与钻井系统连接，在钻进过程中激发声源并采集信号XXsubgt;1/subgt;和XXsubgt;2/subgt;；对采集信号进行滤波、波场分离和偏移成像处理；用井外反射信号组成偶极数据XX并比较多次测量结果找到最大幅值信号XX(AZsubgt;0/subgt;)；按照地层类型选择速度模型，确定地质体方位并对仪器旋转效应进行校正；根据信号XXsubgt;1/subgt;和XXsubgt;2/subgt;的到时差异辨别出地质体真实方位；对最大幅值信号XX(AZsubgt;0/subgt;)进行偏移成像，确定地质体的离井距离，得到最终井外反射成像结果。本发明可以实现在钻进过程中对井外地质构造的精准探测和成像，为钻井提供实时地质导向和井眼轨迹优化，提高钻井施工的精确度和钻进效率。

技术领域

本发明属于应用地球物理声学测井领域，具体来说，本发明通过在钻井过程中利用一个指向性偶极声源向井外多次辐射弹性波，并在井中使用与声源指向同向的两组接收器测量经井外地质体反射回来的声波，通过对多次测量信号进行处理来实现钻进过程中井外地质构造的探测和成像，为钻井提供实时地质导向。

背景技术

随着油气资源勘探开发的不断深入，常规的竖直井技术已难以满足现场应用的需求，需要发展大斜度井和水平井等复杂井的钻测井技术。这些复杂井钻采开发的关键是准确有效的随钻地质导向功能，以实现在实时钻进过程中有效追踪储层边界，进一步指导钻进的最佳方向，提高油气层的钻遇率。

目前地质导向功能主要由随钻方位电磁波电阻率测量技术来实现，但方位电磁波的频率通常较高，信号衰减大，因此该方法只能探测到井旁数米范围内的地质构造，不能得到最佳的井眼钻井轨迹(刘乃震,王忠,刘策,2015,随钻电磁波传播方位电阻率仪地质导向关键技术[J]:地球物理学报,58(5),1767-1775)。

声波远探测技术是近年来油气勘探开发领域的一项重要技术，该技术通过充液井中的偶极声源向井外地层中辐射弹性波，并利用井中接收到的经井外地质体反射回来的声波进行井周成像。该方法具有方位灵敏度强和径向探测深度深等优点，在电缆测井中已成熟应用于井旁裂缝、断层、溶蚀孔洞等地质构造的探测(唐晓明,古希浩,李杨虎,苏远大,2021,井孔与弹性波的相互作用：理论、方法和应用[J]:地球物理学报,64(12),4227-4238)。偶极声波远探测技术的一项潜在应用是在随钻测井中提供地质导向，然而与电缆测井情况不同，随钻测井时钻铤高速旋转，必须要考虑仪器旋转对测量过程的影响。曾义金等人提出在接单根间隙或起钻前进行随钻声波测量(曾义金,朱祖扬,李丰波等,2022,随钻声波远探测系统及方法[P]:中国专利,CN110805433B)，但该方法只适用于仪器处于(或接近)静止状态时，在仪器钻进时无法应用，测量效率低，难以满足实时地质导向的需求。

因此，基于随钻地质导向的迫切需求，本发明提出一种在实时钻井过程中使用一个偶极源多次发射并在同向上接收，借助钻铤的高速旋转实现井外地质构造扫描探测和成像的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于偶极单发双收测量模式的随钻声波远探测方法，通过在实时钻井过程中利用一个指向性偶极源向井外激发P波、SH和SV横波，弹性波与地层中的地质体作用后返回井中被仪器上的两组接收器记录，通过对测量信号进行处理实现井旁地质构造的探测和成像，为大斜度井和水平井等复杂井钻井过程中的实时地质导向和井眼轨迹优化提供了一种行之有效的解决方案。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的具体步骤如下：

步骤一、将随钻偶极声波测井仪放置于井中并与钻井系统连接，在实时钻进过程中激发沿仪器x轴指向的偶极声源，向井外地层中辐射弹性波。

步骤二、记录仪器坐标轴(如x轴)相对于固定方向(如地球磁北极)的方位角AZ。

步骤三、用沿仪器x轴两侧对称分布的两个接收器采集信号XX₁和XX₂。