XMACⅡ各向异性强的原因分析

凌佩杰，郭红旗，金志刚

（胜利石油管理局 测井公司，山东 东营257096）

1 概述

XMACⅡ是交叉多极子阵列声波测井仪的简称，它有3种发射器，即单极发射、四极发射和偶极发射。偶极的发射体和接收体分X方向和Y方向，并对X、Y方向进行了定义，其发射/接收方向如图1所示，Y1方向对应磁北极，当仪器旋转时，Y1的方向始终被跟踪记录，在0～360°成像资料解释时，将Y1得到的信息及X2、Y2、X1信息投影到相应的方位中，即得到井壁成像的资料①。

图1 发射/接收方位示意图

XMACⅡ有8个接收器，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8依次排列，偶极测井时，发射顺序为X方向发射X方向接受、X方向发射Y方向接受、Y方向发射X方向接受、Y方向发射Y方向接受。即每个周期偶极发射4次，利用接收器接收到的信息可进行多方面的解释，地层的各向异性就是其中可得到的解释资料之一，当地层无各向异性时，X、Y方向的声波传播时间相等，图2就是地层无各向异性时的解释成果图，声波的快波和慢波传播时间相等，在0～360°的成像区内无异性。但是，在实际的测井解释成果图中往往出现各向异性强，与地层不相符的情况，下面就造成各向异性强的原因进行分析。

图2 XX井测井解释成果图

2 造成各向异性强的原因

2.1 仪器造成的异性

2.1.1 发射探头造成的异性

偶极的X方向和Y方向的发射器由高压变压器和晶体组成，变压器和晶体按照图3的要求连接②。若将X和Y的连线（蓝线和紫线）接反，就会造成X和Y的发射颠倒，计算的快、慢波出现时差，解释结果各向异性强，如图4所示。制造仪器或大修仪器时，在装配外壳过程中严格按照装配程序，把所有的定方位刻度线安装在一条线上，若将外壳偏离刻度线90°，相当于X、Y方向接反，也会造成图4中的结果。

图3 偶极发射连线示意图

图4 X、Y方向接反时的成果图

由于仪器的几何尺寸决定了XX和XY（YY和YX）的传播时间是不相等的，软件对其校正到同一时间上，若地层无异性时，快、慢波同时到达，解释成果如图2所示。当发射探测器的X、Y接反时，声波传播时间长的变短，传播时间短的变长，声波的快、慢波出现了明显的时间差（从声波的全波列中可以看出），在图4中各向异性成果图上出现较深的两道杠。

2.1.2 接收探头造成的异性

接收探头的总成及外壳装配时，也应严格按照装配程序，把所有的定方位刻度线安装在一条线上，若将探头总成及外壳偏离刻度线90°，发射的X方向对应的接收就是Y方向，也相当于X、Y方向接反，也会造成图4中的结果。

2.2 操作造成的异性

XMACⅡ传送到地面的声波波列幅度是受地面增益控制的，地面增益分手动和自动两种，一般测井时选择自动增益，对特殊地层、特殊岩性，自动增益反应不及时，可以使用手动。不论自动还是手动，都要将声波波列的幅度调到最佳状态。在图5中③，由于选择的增益过高，造成声波波列幅度极大，干扰信号大，触发信号不是首波，而是干扰信号，快波（红线）干扰幅度大，提前被干扰信号触发，而慢波（蓝线）相对的幅度小，触发信号滞后，这样就造成快慢波时差，解释成果图上出现各向异性强的特征。

图5 操作不当时的解释成果图

2.3 环境因素造成的异性

当测量大井眼、椭圆井或斜井时，测井仪器由于自身重力并非沿着井眼的轴线运动，而是偏离一个方向，如图6所示，这时X方向和Y方向的声波传播时间是不一样的，此时X为短轴，Y为长轴，Y方向的传播时间大于X方向的传播时间，在如图7所示的测井资料成果图上有轻微的各向异性。

图6 仪器偏心示意图

图7 斜井解释成果图

在测量直井（井斜度数较小）时，一般情况下仪器扶正器的直径小于井眼直径，当测量到大井眼时，仪器会存在轻微的偏心。特别在测量斜井时，仪器的偏心是必然存在的，因此测量的结果必然会出现各向异性强的特征。

3 造成各向异性旋转的原因

各向异性旋转见图8，它是仪器自身形成的，当X、Y方向接反时形成了与地层无关的快慢波时间差，在0～360°的成像区间X或Y出现了异性，当仪器旋转时，X、Y窗口也跟着旋转，把X、Y的快慢波时间差描述在0～360°的成像区间内，这个异性自然也旋转，这就是各向异性旋转的原因之一。

图8 X、Y方向接反并且仪器旋转时的成果图

在图5中由于操作不当造成了各向异性强，是因为下井仪器档位过高，声波波列幅度大，始终被干扰信号触发，这种现象与地层无关，快波和慢波是由X或Y干扰信号造成的，当仪器旋转时X、Y窗口也跟着旋转，结果同上，也能造成各向异性旋转。总之，仪器自身问题造成的各向异性与地层和环境因素无关，所以它随着仪器的旋转而旋转。

4 各向异性的种类及特征

4.1 仪器造成的异性

当X、Y接反时，出现的异性是连续的，测量井段自始至终异性强（图4）。另从全波列中也可以看出，快、慢波相位差180°（顶包）。出现这种问题在解释时，可以把XX改名为XY，YY改名为YX，改名后的解释结果就不存在各向异性强。

4.2 操作造成的异性

由于操作不当，使井下仪器的增益过高或过低，其井下仪器输出的波列过大（基线不直，首波前有干扰）或过小（首波幅度太小不能触发），这样造成的异性是连续的或断续的。若全井段增益不当，异性是连续的；若部分井段增益不当，则异性是断续的。这种现象从全波列中可以看出（图5）。

4.3 仪器偏心造成的异性

仪器偏心造成的异性是连续或断续的，它与仪器偏心的程度有关，偏心严重时各向异性强，偏心轻微时各向异性弱。可以配合井径和井斜曲线来判断，井径大或井眼不规则时异性强，井径小井眼规则时异性弱；井斜大时异性强，直井、井眼小、仪器扶正好时异性弱。

5 结束语

当XMACⅡ的解释成果出现各向异性强时可分析解释成果图或全波列图，找出造成异性的原因。若是仪器造成的异性或操作造成的异性，只要提高维修、装配、操作人员的责任心和素质就可避免；环境因素造成的异性，在不影响测井施工的情况下，增加一些理想的扶正器，让仪器尽量居中可以减轻异性，也可编写软件把仪器校正到井轴上，以满足解释的需要。

注：

①Atlas《1678MB XMACⅡ维修手册》，2005年版电路说明：2.

②Atlas《1678BA XMACⅡ维修手册》，2005年版电路说明：3.

③Atlas《1678XMACⅡ井下仪器操作手册》，2002年版：32－45.