現(xiàn)代聲波測井技術(shù)及其發(fā)展特點

肖勇

摘? 要：隨著科技的發(fā)展，聲波探測技術(shù)幾經(jīng)波折，在理論與實際應(yīng)用的結(jié)合下，取得了客觀的成果。聲波探測技術(shù)的發(fā)展趨勢及其特點也成了行業(yè)內(nèi)深度研究的課題之一。該文著重分析現(xiàn)代聲波測井技術(shù)的原理以及聲波速度測井、全波列測井、多極子陣列聲波測井、超聲波井壁成像測井等技術(shù)的探測方法，分析聲波測井技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展，對以上問題深入分析并為探索現(xiàn)代聲波測井技術(shù)及其發(fā)展特點做參考。

關(guān)鍵詞：測井技術(shù)? 發(fā)展? 聲波? 地質(zhì)

中圖分類號：P631 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（a）-0057-02

聲波測井技術(shù)自20世紀(jì)50年代起，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，目前已成為油氣勘探、儲量測評、完井及開采油氣等多個地質(zhì)工程不可或缺的科學(xué)技術(shù)，該技術(shù)的發(fā)展同時也是物理測井學(xué)科的重大突破與貢獻(xiàn)。現(xiàn)代科技發(fā)展與電子信息時代的到來使聲波探測技術(shù)不斷完善與創(chuàng)新，出現(xiàn)了一大批先進(jìn)的探測技術(shù)。現(xiàn)代測井技術(shù)的前行使油氣勘探與工程領(lǐng)域得到更全面精確的參數(shù)信息，并能根據(jù)這些信息展開深度研究。

1? 現(xiàn)代聲波測井技術(shù)的原理、方法及影響因素

1.1 技術(shù)原理

聲波測井技術(shù)利用聲波的機(jī)械振動能量小作用大的性質(zhì)特點，通過巖石進(jìn)行傳播并測量。這項技術(shù)是物理測井最常用的方式，對地質(zhì)巖石的探測與井壁側(cè)巖的測評都有極大的作用[1]。聲波利用自身的頻率、速度、能量變化的顯著特征等通過巖石獲取參數(shù)，并判斷井壁側(cè)巖中水、油、氣層含量和分類的性質(zhì)作用。

1.2 操作方法

將聲波探測儀器深入指定的測量井內(nèi)，通過儀器產(chǎn)生的沿井壁傳遞的聲波，傳出再傳回信息，取得巖石的參數(shù)信息，并進(jìn)行計算考量。

首先是井眼補(bǔ)償?shù)穆暡ㄋ俣葴y井方式。通過發(fā)射器發(fā)出的聲波沿井壁傳遞直至接收器接收會產(chǎn)生時間差，為了縮小誤差，聲波探測器采用井眼補(bǔ)償?shù)男问教綔y。這種探測方法主要用在劃分致密地層、利用井眼縫隙的大小確定巖石性質(zhì)、方便物理計算地層密度、識別地層的裂縫、地震標(biāo)記、地質(zhì)異常情況等多方面。

聲波全波列測井是在發(fā)射聲脈沖后再進(jìn)行對橫渡、滑行縱波到達(dá)接收器后的依次記錄，主要側(cè)重于速度和偏幅程度研究。這種聲波探測方法可以直接獲得橫縱波速度的數(shù)據(jù)及對比，進(jìn)而對巖石進(jìn)行識別。

超聲成像測井對地質(zhì)整體的圖像處理有利，可以通過聲波傳遞的信息經(jīng)過圖片處理得到二維、三維圖像，深度更強(qiáng)。形成彩色圖像時按照黑、棕、黃、白的順序進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，可以得到質(zhì)量較好的薄儲層[2]。

多陣子陣列聲波測井是由縱橫波與導(dǎo)波組成。大多聲波只能通過硬地層傳遞信息，而多陣子陣列聲波可以通過軟地層測量，這也是新一代技術(shù)的結(jié)合成果。

1.3 影響因素

現(xiàn)代聲波測井技術(shù)的影響因素主要分為地層厚度、“周波跳躍”現(xiàn)象、井徑、盲區(qū)等。

1.3.1 地層厚度

地層厚度的大小是相對聲速測儀的間距來說，因此地層厚度分為厚層、薄層、薄互層這3種。厚層是在地層中時差曲線導(dǎo)致的平直段，稱其為地層時差值，而當(dāng)?shù)貙訋r性或井的空隙不均勻分布時，位于地層上下界面半幅點的時差曲線一有波動，便要獲取地層中部時差曲線的平均值作為地層的時差值。目的層時差受到相鄰地層時差的影響正相關(guān)增加或減少[3]。在確定地層界面時不能使用曲線的半幅點確定。當(dāng)間距大于薄互層厚度時，測井值并不能反映地層的準(zhǔn)確速度。

1.3.2 “周波跳躍”現(xiàn)象的影響

通常情況下，接收兩個換能器的聲速測速儀被同一脈沖首次觸發(fā)，地層吸收大聲波往往有明顯衰弱，而這時首波信號只能觸發(fā)到路徑最短的接收器線路。當(dāng)線路只能被續(xù)至波觸發(fā)時，首波便不起作用，在聲波時差曲線上出現(xiàn)幅度較大的不穩(wěn)定的時差運動變化，被稱為周波跳躍。

1.3.3 井徑

井徑在擴(kuò)張時聲波時差發(fā)生變化，時差曲線會出現(xiàn)假象異常現(xiàn)象。

1.3.4 盲區(qū)

現(xiàn)代聲波測井技術(shù)存在盲區(qū)的影響，儀器記錄點周圍一定厚度的地層對測量結(jié)果沒有任何提供參數(shù)，被稱為盲區(qū)。當(dāng)測量的地層時差是上下兩個發(fā)射器分離工作時，需要由兩個接收器記錄的首波到達(dá)時間的平均值計算得到。而計算的時差大小反映了接收器對應(yīng)的地層速度，在低速層時，上下發(fā)射聲波與實際的傳播距離并不明顯重合。因此現(xiàn)代技術(shù)存在的弊端需要更多的研究去修補(bǔ)探索。

2? 聲波測井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

基于現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，聲波測井技術(shù)經(jīng)過幾十年的改進(jìn)，在石油行業(yè)等領(lǐng)域體現(xiàn)了用途。以石油行業(yè)為例，測井技術(shù)的分辨率高、連續(xù)性好、節(jié)省成本等特點為石油行業(yè)帶來了極大的需求滿足。但是在更深層面的探測與評價中，現(xiàn)有的聲波探測技術(shù)仍達(dá)不到，因此聲波探測器仍需不斷研發(fā)，提高其在成像測井、核磁共振測井、地層測試以及石油檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用。

從近年來的研究內(nèi)容上看，測井評價與石油儲層的研究更加貼合，采集技術(shù)、物理研究方面不斷優(yōu)化。例如，哈里伯頓公司與Anschutz勘探公司的聯(lián)合，利用微電阻成像和元素分析數(shù)據(jù)識別規(guī)薄層。數(shù)字巖石物理技術(shù)日新月異，發(fā)展迅猛，逐步受到行業(yè)重視。此項技術(shù)可以從一塊巖芯中獲得巖石的相互關(guān)系，而對于更多的巖芯可以通過成像細(xì)分等特征進(jìn)行處理計算，逐漸被行業(yè)接受推崇。現(xiàn)代聲波測井技術(shù)在國際上仍存有壟斷現(xiàn)象，國際的大公司例如，貝克休斯仍舊在技術(shù)發(fā)展、研究、資金等方面起著主導(dǎo)作用。隨鉆測井技術(shù)也正在縱向深層次發(fā)展，測量更加完善。

地質(zhì)儲層的探測程序愈加復(fù)雜，同時加深了獲取信息的困難，未來在地層測試技術(shù)方面的需求仍會不斷增加，地質(zhì)測試技術(shù)應(yīng)用范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大。在數(shù)年的發(fā)展當(dāng)中，測井系統(tǒng)的深度和廣度逐漸趨向多元化、立體方向發(fā)展，并著重加強(qiáng)巖石物理實驗分析、硬件的結(jié)合密度分析，對儲層進(jìn)行具體的分析與測量得到更加利于實際發(fā)展的數(shù)據(jù)，這也成了未來發(fā)展的趨勢之一。

3? 聲波測井的特點

3.1 聲速曲線特征

儲集層厚度較大，當(dāng)聲速曲線呈平緩起伏變化時，大概在2～3mm以內(nèi)并讀取曲線平均值。若儲層內(nèi)聲速曲線內(nèi)有顯著的時差減小的凸點且位置和微電極等曲線電阻率增大的明顯凸點相同，則這些凸點是致密夾層的標(biāo)識，并不作為儲層性質(zhì)，應(yīng)選取計算凸點后的曲線平均值。儲層內(nèi)聲速曲線若表現(xiàn)出臺階的形狀，應(yīng)分段取值計算，而分段的最小厚度需要與聲速測速儀的分層能力相同。

若儲層厚度較小，沒有顯著的彎點，聲速曲線在儲層內(nèi)沒有相對平穩(wěn)的曲線線段，此時選取彎點的數(shù)值。如果沒有彎點，聲速曲線顯現(xiàn)凸形狀態(tài)，根據(jù)操作經(jīng)驗，凸點的極值是可以被認(rèn)為地層讀數(shù)的，如果凸點數(shù)值失去代表性，則認(rèn)為此層無法讀數(shù)。

3.2 陣列化與集成化

陣列化囊括探測器數(shù)目、組波、信號采集的數(shù)字化、信息利用的全波化、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展化。集成化主要側(cè)重于單級、偶級、四級源的組合化、多種探測的綜合化、一體化等，主要是為了每一次下井探測可以獲取多樣化的聲波參數(shù)，在不同角度識別與評價的復(fù)雜地層的屬性是各不相同且在變化的，需要提供三維立體圖像的輔助，從而提高探測的準(zhǔn)確率和效率，減少不必要的成本輸出。

4? 結(jié)語

現(xiàn)代聲波測井技術(shù)的發(fā)展為社會、科技等多個方面都做出了可觀貢獻(xiàn)，已然成為行業(yè)的領(lǐng)先技術(shù)。關(guān)注并不斷創(chuàng)新聲波測井技術(shù)，將會使人們更了解地質(zhì)運動與構(gòu)成，推動工業(yè)、石油、環(huán)境等多方面領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 岳文正.高分辨率陣列聲波測井反射成像儲層識別方法[J].測井技術(shù)，2018，42（1）：29-34.

[2] 梁全印.聲波測井技術(shù)的分類及發(fā)展探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018（3）：134-135.

[3] 盧炳文.現(xiàn)代聲波測井技術(shù)應(yīng)用分析與探討[J].石化技術(shù)，2019（1）：208.