聲速測(cè)井的測(cè)量條件與影響因素的分析

王懷華

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)麥垛山煤礦籌建處，寧夏 靈武 750408)

聲速測(cè)井對(duì)于判斷巖性劃分煤層以及計(jì)算地層彈性參數(shù)等有著非常重要的價(jià)值和作用。然而，在應(yīng)用聲速測(cè)井的過(guò)程中，往往有很多限制性的因素，應(yīng)引起重視，以提升聲速測(cè)井的效果和質(zhì)量。

1 聲速測(cè)井中影響聲波效果的主要因素

1)儀器放大倍數(shù)偏低。

在聲速測(cè)井過(guò)程中，若接收器收到的聲波信號(hào)不夠大，一定要引起重視。在這種情況下，如果通道放大倍數(shù)也較低，聲波信號(hào)便會(huì)被壓制，地層縱波無(wú)法觸發(fā)相關(guān)計(jì)數(shù)器并被地層橫波觸發(fā)，致使相關(guān)時(shí)差較大，“周波跳躍”的狀況便會(huì)產(chǎn)生，乃至產(chǎn)生“飛點(diǎn)”，不利于測(cè)量低速地層，這里所說(shuō)的低速地層主要指煤層以及泥巖?？梢?jiàn)，儀器的放大倍數(shù)很重要，不能使其過(guò)低。

TYSC－3Q的“周波跳躍”具有一定特點(diǎn)，具體表現(xiàn):a)若發(fā)現(xiàn)單收時(shí)差增大，雙收時(shí)差相應(yīng)減小，雙收為單收所影響，則說(shuō)明具備“周波跳躍”現(xiàn)象的是單收。b)如果一切情況正常，單收時(shí)差應(yīng)比雙收時(shí)差高，或者二者時(shí)差較為相近。一旦出現(xiàn)單收時(shí)差明顯低于雙收時(shí)差的情況，說(shuō)明雙收時(shí)差存在“周波跳躍”的狀況［1］.然而，還應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，充分考慮聲波信號(hào)過(guò)低導(dǎo)致的“周波跳躍”現(xiàn)象。

2)源距因素的影響。

源距的大小對(duì)測(cè)量效果有著非常重要的影響。通常情況下，如果源距小，聲波信號(hào)傳播的時(shí)間會(huì)相對(duì)較短，衰減也會(huì)較小，會(huì)使測(cè)量效果得到提升。反之，如果源距比較大，聲波信號(hào)傳播的時(shí)間長(zhǎng)，衰減也比較大，接受相應(yīng)就會(huì)比較困難，“周波跳躍”的狀況發(fā)生的機(jī)率也會(huì)增大。源距小雖然有助于測(cè)量效果，但也應(yīng)遵循一定限度，不能過(guò)小，否則在井徑擴(kuò)大的情況下，單收發(fā)生類似“周波跳躍”異常情況的機(jī)率便會(huì)增大。簡(jiǎn)言之，一旦井徑達(dá)到最大，接收器會(huì)處于地層波的盲區(qū)，在這種情況下，單收計(jì)數(shù)器容易被直達(dá)波所觸發(fā)，致使時(shí)差變大。類似的異常情況可以看作泥漿反應(yīng)，應(yīng)引起重視，切不可將其看做地層反映。一旦出現(xiàn)這樣的異常情況，曲線上也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的“平頂”以及“平底”［2］，TYSC －3Q 遇到這樣的現(xiàn)象的機(jī)率非常大，為有效改善這一局面，可將源距加大，一旦源距加大，便會(huì)出現(xiàn)真正的“周波跳躍”。改善這一狀況的具體做法:在無(wú)法收到信號(hào)的情況下，將聲波的發(fā)射功率提高，并進(jìn)一步將儀器的放大倍數(shù)提高。

3)測(cè)井速度的影響。

應(yīng)對(duì)電纜的提升速度引起重視，一旦速度提升過(guò)快，等于拉長(zhǎng)了聲波傳播的距離，致使聲波到達(dá)接收器的時(shí)間相應(yīng)被延長(zhǎng)，計(jì)數(shù)率也得以增大，從而導(dǎo)致時(shí)差增大。在此過(guò)程中，間距或者源距變大，導(dǎo)致聲速測(cè)井曲線的分辨能力不高，不利于對(duì)相關(guān)地層的研究。同時(shí)，一旦速度過(guò)快，則表明信號(hào)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)遞減，致使產(chǎn)生“周波跳躍”的可能性增大，乃至產(chǎn)生“飛點(diǎn)”，不利于低速地層的有效測(cè)量?？梢?jiàn)，一定要注重聲波測(cè)井的速度，最好保持在9～12 m/min.

4)井徑的影響。

TYSC－3Q型聲速測(cè)井所應(yīng)用的是上測(cè)裝置，其外徑為60 mm，通常儀器和井壁間的間隙保持在20～30 mm便能測(cè)量，簡(jiǎn)言之，該類型的聲速測(cè)井的范圍在100～120 mm.一旦發(fā)生井徑增大的情況，則單收時(shí)差也會(huì)相應(yīng)有所增大，且在井徑達(dá)到一定程度后，容易出現(xiàn)“周波跳躍”的假異常情況。一旦發(fā)生這樣的現(xiàn)象，可以適當(dāng)將源距加大，以此提高測(cè)量效果和質(zhì)量［3］.在井徑較為規(guī)范的情況下，其對(duì)雙收測(cè)量的影響是可以忽略不計(jì)的，一旦井徑擴(kuò)大，雙收會(huì)在相應(yīng)位置形成假異常的情況，在上界面的時(shí)差很可能會(huì)減小，而在下界面，則可能出現(xiàn)時(shí)差增大的情況。

5)地層因素的影響。

在聲速測(cè)井中，地層因素也是非常重要的因素。通常情況下，測(cè)量結(jié)果與巖石有著密切關(guān)系。如果巖石的致密性強(qiáng)，聲波傳播的速度也會(huì)較快，測(cè)量結(jié)果也會(huì)相對(duì)較好。反之，如果巖石的致密度較差，結(jié)構(gòu)較松散，則“周波跳躍”現(xiàn)象發(fā)生的概率會(huì)提升，測(cè)量效果也相對(duì)較差。在煤層、泥層以及裂隙發(fā)育的地層中，“周波跳躍”現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)率最大。為有效避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以縮小源距以及聲波發(fā)射的功率，并擴(kuò)大相關(guān)儀器放大的倍數(shù)。

此外，計(jì)數(shù)器門電路的開門時(shí)間也非常重要，其受地層影響較大。在開門時(shí)間比較早的情況下，測(cè)量高速地層的過(guò)程會(huì)較為容易，效果也會(huì)更好，唯一的弊端是容易發(fā)生“提前觸發(fā)干擾”的狀況。在開門時(shí)間比較晚的情況下，低速地層的測(cè)量過(guò)程會(huì)較為容易，測(cè)量效果也會(huì)較好，弊端是在高速地層中容易發(fā)生“周波跳躍”的假異常。開門時(shí)間主要取決于高速地層的性質(zhì)，在一些特定情況下，產(chǎn)生“提前觸發(fā)干擾”的狀況幾乎是不可避免的。

2 改善聲速測(cè)井的測(cè)量條件與影響因素的方法

影響聲速測(cè)井的因素有很多，較為顯著的是“周波跳躍”、井徑變化以及“提前觸發(fā)干擾”等。具體來(lái)講，井徑變化對(duì)于單收所產(chǎn)生的影響是決定性的，對(duì)于雙收所產(chǎn)生的影響較小。就“周波跳躍”而言，其具有一定隨機(jī)性，和聲波信號(hào)的強(qiáng)弱以及聲波的發(fā)射功率等諸多因素都有著較為密切的關(guān)系，然而，對(duì)于“周波跳躍”可以結(jié)合實(shí)際情況，采取措施避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。相比之下，“提前觸發(fā)干擾”形成的原因較為復(fù)雜，在一些特殊情況下，此現(xiàn)象是無(wú)法避免的。若想消除或者減少“提前觸發(fā)干擾”以及“周波跳躍”的現(xiàn)象，具體可以從以下方面著手:

1)保證聲波發(fā)射功率，確保接收器收到聲波信號(hào)。

確保聲波發(fā)射功率以及接收器對(duì)聲波信號(hào)的有效接收。在信號(hào)缺失的情況下，記錄將變成“0”或者是其它“死”數(shù)字;此外，如果信號(hào)不夠強(qiáng)，接收器產(chǎn)生“飛點(diǎn)”的機(jī)率會(huì)較高，或者在其它聲源觸發(fā)的情況下，發(fā)生超前觸發(fā)、雙收時(shí)差增大等異常跳變［4］.

2)適當(dāng)調(diào)整儀器的放大倍數(shù)。

調(diào)整儀器的放大倍數(shù)有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，但在具體調(diào)整過(guò)程中，宜綜合考量地層特點(diǎn)來(lái)決定具體放大的倍數(shù)，一旦放大倍數(shù)過(guò)高，產(chǎn)生“提前觸發(fā)干擾”的機(jī)率也會(huì)增大，如果放大倍數(shù)過(guò)低，則發(fā)生“周波跳躍”的機(jī)率會(huì)增加。

3)扶正探管，避免碰撞。

在聲速測(cè)井的過(guò)程中，要采取措施，對(duì)探管進(jìn)行扶正處理，以免其與井壁碰撞。此外，還應(yīng)避開電焊機(jī)以及鉆機(jī)采油機(jī)的干擾，以此提升測(cè)量效果。還應(yīng)改變儀器的測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)不同源距的單收時(shí)差曲線的同步測(cè)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在聲速測(cè)井的過(guò)程中，測(cè)量結(jié)果容易受到一系列因素的影響。因此，應(yīng)通過(guò)加大源距，避免“周波跳躍”假異常狀況的發(fā)生;此外，還可以適當(dāng)提高儀器的放大倍數(shù)，以降低特定條件下“周波跳躍”發(fā)生的機(jī)率。還應(yīng)對(duì)聲速測(cè)井的速度引起重視，將速度保持在9～12 m/min，在具體使用聲速探管的過(guò)程中，一定要采取相應(yīng)的扶正措施，以免探管碰撞到井壁，從而使曲線產(chǎn)生較大波動(dòng)，還應(yīng)遠(yuǎn)離一切干擾因素，以此降低“提前觸發(fā)干擾”發(fā)生的機(jī)率，從而提升測(cè)量效果。

［1］張?jiān)?聲速測(cè)井的測(cè)量條件與影響因素的分析［J］.煤礦現(xiàn)代化，2012(3):58－61.

［2］柯 擎，朱艷山，王成杰，等.聲速測(cè)井的影響因素分析［J］.石油儀器，2010，24(6):52－53.

［3］左 田.淺談聲速測(cè)井的應(yīng)用［J］.大科技，2014(5):196－196.

［4］衛(wèi) 鋼.聲速測(cè)井技術(shù)方法和應(yīng)用研究［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2014(29):1320－1320.