浅谈声波测井技术在油田开发中的应用

辛守涛 李 超

（中国石油集团测井有限公司,陕西 西安 710000）

一、声波测井概述

声波是由机械振动引起的一种运动形式，声波在介质中的传播情况与介质本身的弹性紧密相关。我们知道，声波的声学特性随传播介质差异而有所不同。声波测井正是利用声波在岩石中的这一传播特性来研究探测井下地质情况，识别岩层，从而判断固丼的一种测井方法。该测井方法出现于20世纪中期，起步较阻率测井技术、核磁测井技术、电缆地层测试技术等较晚,但是经过不断发展，已取得了很大进步，成为物理测井技术中举足轻重的测井方法之一。声波测井系统由井下换能器、地面控制器以及地上记录设备组成，其中地上记录设备对两次接受换能器的中点时间作记录，这样测量能有效减小误差，提高精度。测试前先对声波在岩体中的传播速度进行测量,再用换能器的间距除以传播时间，得到声波在介质内的传播速度,记录结果，完成测试。

传统的声波测井方法忽略了地面接收记录设备、接收器对信号的影响作用，只单纯考虑声波在传媒介质中的传播特性。而实际对软地层或长源距的声波测井中,由于软地层的衰减大,使得到达声波接收器的首波信号很微弱，以致用这种传统方法不能直接探测到测井首波信号。针对这些局限性，相关学者在后来的研究中引入了信号网络的概念,相继提出了加法和乘法声波测井传输网络，这两种方法实质是把声波测井的过程等效成一个信号传输网络，并建立网络传输模型,应用传输网络模型提高首波信号的振动幅度，使得测井首波幅度达到倍增的效果。其目的是更准确反演井眼周围地层的地质情况。乘法声波测井传输网络较加法声波测井传输网络更具有优势，它将薄球壳压电换能器等效为位于井内的无方向的点声源和点接收器,选用驱动电压信号激励该等效点声源产生声信号,通过介质传播,最后由等效点接收器接收声信号。该模型清楚地给出了声波测井过程中声源与接收器传输响应特性以及声波信号传播特性之间的关系。

二、声波测井技术的应用

上述研究表明，声波测井技术发展十分迅速。进行声波测井时,可以结合声波具有的能量小、作用快的特性,将岩石当作弹性体，依据弹性波的特点来研究传播过程和规律。声波测井技术从最初的声速、声幅测井,到长源距声波测井,再到现在的多极子阵列声波测井、超声波井眼成像仪等等。该技术发展至今已不单纯是一项声学技术,而是融合了多项相关理论和相关学科（如计算机科学、信息处理技术、电成像技术等多种新兴学科）的现代测量技术,其作用日益显著，应用日益广泛，主要体现在以下几方面：

1 用于划分地层。声波传播速度在不同类型的岩石中是不同的,根据岩石含砂量、渗透力、组成成分和孔隙度大小不同，声波传播速度有差异，其时差值也不同。利用声波的这种时差性能反应出岩石的致密程度,进行曲线比较可以更好地划分地层。

2 用于确定气层和识别裂缝。在固定岩性环境下，油藏气层的时差值较大,能够产生周波跳跃现象,所以可以判断相应的石油或天然气储层。若非含气层，但时差值也明显增加，可能是周波跳跃不正常发育的裂缝。

3 计算岩层的孔隙度。岩石孔隙度将直接影响岩石的密度,而岩石密度在一定程度上影响声波速度,所以可以利用声波速度,基于时间平均公式来估算岩石的孔隙度。

三、声波测井技术的发展趋势

据研究，国际测井技术向着阵列化和集成化采集方向发展。网络测井技术迅速发展。随着科技的不断进步，第五代成像测井仪的应用及新技术的测井评价研究，在一定程度上解决了测井难题。这些测井新技术针对性强、测量信息大且精度高，在油气勘探的油气储层识别和评价中发挥着日益重要的作用，显示出良好的应用前景。其中包括声学测井中的偶极技术和多级声波测井技术。这两种技术已经趋于成熟,综合应用多种技术，提高了测井的效率和成功率。

井眼环境下的纵向地质有差异,采用阵列化测量可以起到两方面作用：一方面利于处理信息，对提高测量精度有重要作用；另一方面也利于提高测量深度和方位分辨率，对信息量的增加效果明显。在信号接收方面，数字化精度大大提高。三维声波测井技术的逐渐应用，提升了设备适应环境能力，增加了信息获取量，提高了采集处理质量。现今的技术对仪器的频率控制能力也有所提升,根据不同的地质采用不同的声波频率,对于处理不同大小的井眼,不同地质的井洞都有巨大的帮助。如今的声波测井技术应用领域不单限于测量井洞方面,应用范围得到很大扩展,复杂岩性及复杂储集空间的非均质储层的测井评价更需新技术，在套管井尤为常用,它可以有效地提高噪声干扰和提高信噪比,完善了套管测量时的精度。总之声波测井新技术深化了对复杂岩性油气藏的认识，提高了测井解释的准确性。

结语

综上所述，声波测井传输网络模型是声波测井技术发展的一项成功研究。目前已得到广泛应用。我国的声波测井技术也在资料和信号处理方面也取得了一定成效。为了能更好地进行储层研究，满足油田测井、勘探的需要,我国的声波测井技术还需要不断地发展，创新和发展测井仪器，正确运用测井理论，在成本最小化的前提下，结合实际的地质情况，加大力度，对新方法和新技术作进一步研究，最终实现提高效率，增加经济效益的油田开发目的。并逐渐缩小与发达国家的差距，争取本国在声波测井领域的“一席之地”。

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