偶極聲波測井儀器及其在緬甸D區(qū)塊的測井應(yīng)用

趙　雷

(中石化西南石油工程有限公司測井分公司　四川　成都　610100)

?

偶極聲波測井儀器及其在緬甸D區(qū)塊的測井應(yīng)用

趙雷

(中石化西南石油工程有限公司測井分公司四川成都610100)

摘要：緬甸地區(qū)隨著勘探開發(fā)測井作業(yè)深入，偶極聲波測井成為了測井作業(yè)重點項目。論述了慢速地層測量橫波的由來，以及偶極聲波測井儀(WaveSonic)的特點、儀器工作模式、測井?dāng)?shù)據(jù)采集方法。分析了緬甸D勘探區(qū)塊YAxx井偶極聲波成功的測井應(yīng)用，闡述了在緬甸D勘探區(qū)塊偶極的發(fā)射頻率應(yīng)該比西南地區(qū)測井工作頻率低，選用1.2kHz的工作頻率適宜。偶極聲波測井比常規(guī)縱波測井能獲取更多地質(zhì)資料，該方法為緬甸D區(qū)塊，尤其是新區(qū)塊在評價地層滲透性、分析地層各向異性、鉆井工程應(yīng)用等方面發(fā)揮著極其重要的作用。

關(guān)鍵詞：聲波測井；橫波；工作頻率；滲透性；各向異性

0引言

緬甸D區(qū)塊面積12 384 km2,為MAHUDAUNG 構(gòu)造，位于緬甸伊洛瓦底盆地西緣D區(qū)塊中部,地質(zhì)上稱為第三系沉降盆地、中央沉降帶或伊洛瓦底第三系盆地。

該區(qū)塊已經(jīng)成功完鉆多口井，完鉆測井作業(yè)主要測量工程資料、電阻率資料和地層孔隙度資料，常規(guī)的曲線資料已經(jīng)能判斷地層巖性、地層礦化度以及地層孔隙度等，對地質(zhì)油氣儲藏含量已經(jīng)能進(jìn)行判斷，但對各項異性分析、滲透性、以及鉆井工程應(yīng)用等還缺乏資料，常規(guī)的測井方法不能滿足新區(qū)勘探的需要。對于聲速測井來說，僅縱波時差遠(yuǎn)不能滿足勘探需要，應(yīng)用偶極聲波測井，不但能測量縱波時差，而且能測量偶極橫波，能獲得更多地層資料，為工程應(yīng)用以及探明油氣藏儲量取得更多重要信息，在新區(qū)塊的勘探作業(yè)中值得應(yīng)用及推廣。

1偶極橫波的描述

1.1慢速地層不能接收橫波信號

聲源發(fā)射全波信號，其中包括縱波、橫波、斯通利波。聲波通過快速地層，接收晶體可以得到橫波信息；慢速地層不具備直接接收橫波的條件，不能直接從全波信號中得到有用的橫波信號。從理論上分析，只有當(dāng)橫波時差小于 189μs/ft(1 ft=304.8 mm)時才能直接測量到橫波[1]，硬地層橫波能直接接收，而軟地層能接收到縱波和斯通利波，但不能接收到橫波?？炻貙訖M波接收情況如圖1所示。

圖1　快慢地層橫波接收情況

1.2慢速地層如何實現(xiàn)橫波信號的接收

HALLIBURTON公司生產(chǎn)的偶極聲波測井儀(WaveSonic)的偶極聲波發(fā)射器能產(chǎn)生兩個正交方向的井眼撓曲波，當(dāng)偶極子聲源振動時，很像一個活塞，能使井壁一側(cè)的壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，使井壁產(chǎn)生撓動，形成輕微的撓曲，這種由井眼撓曲運動產(chǎn)生的撓曲波具有頻散特性，在適當(dāng)?shù)牡皖l范圍內(nèi)該撓曲波的傳播速度趨近于橫波，其傳播方向與井軸平行，撓曲波在低頻以橫波傳播速度傳播到接收晶體，從而實現(xiàn)了無論是快速地層或者慢速地層都能接收到橫波信號[1、2]。

1.3偶極聲波儀器介紹

偶極聲波測井儀器主要由發(fā)射器部分、接受器部分、隔聲體部分和儀器程序控制等4部分組成，采用三發(fā)射和八接收陣列[2-3]。三發(fā)射包括1個單極發(fā)射器和2個偶極發(fā)射器(X和Y兩個方向)。8個接收陣列中的每個接收陣列均有4個正交排列的接收器，依次為A、B、C、D。其中A—C接收器沿偶極發(fā)射器的X方向排列，B—D沿偶極發(fā)射器的Y方向排列。

1.4數(shù)據(jù)采集模式

該儀器的數(shù)據(jù)采集模式主要由偶極發(fā)射源的頻率、發(fā)射器的能量及遙測模式3個因素控制。井眼周圍的巖石的物理特性決定了選擇最優(yōu)化的偶極發(fā)射源的工作頻率，比如致密的巖性與較高頻率的聲信號產(chǎn)生較強(qiáng)的剪切波，因此就相應(yīng)地選擇1.8～2.5 kHz的偶極發(fā)射頻率。目前最常用的偶極工作頻率有2.2、1.5、1.2 kHz等3種。發(fā)射器的能量有高、中、低之分，其選擇的標(biāo)準(zhǔn)是使波的輸出信號最強(qiáng)、噪音最小，遙測模式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)的傳輸方式。確保采集到最優(yōu)質(zhì)的橫波資料，操作者在選擇測量模式時，必須選擇適合于目的層最佳的頻率。

2儀器頻率選擇及探討

井眼周圍巖石的物理特性決定了選擇最優(yōu)化的偶極發(fā)射源的工作頻率，致密的地層與較高頻率的聲信號產(chǎn)生較強(qiáng)的橫波，孔隙度發(fā)育的地層與較低頻率的聲信號才能產(chǎn)生較好效果的橫波信號，而緬甸D區(qū)塊從常規(guī)資料獲悉，地層較西南地區(qū)地層孔隙度發(fā)育，介于此在緬甸D區(qū)塊則應(yīng)該選擇較西南測井頻率更低的偶極工作頻率,西南地區(qū)測井通常選用1.5 kHz作為偶極的中心發(fā)射頻率[4]，在緬甸D區(qū)塊的交叉偶極聲波的測井中應(yīng)該選用1.2 kHz作為偶極的中心發(fā)射頻率，這樣測得的偶極資料效果會更好，該參數(shù)在緬甸D區(qū)塊的YAxx井測試，取得良好的效果。

3緬甸區(qū)塊測井應(yīng)用實例

YAxx井是布置在緬甸D區(qū)塊的一口定向勘探井，井深3 850 m，泥漿比重1.84 g/cm3,粘度為115 s，裸眼井段3 151～3 850 m,緬甸D區(qū)塊地層以沙泥巖為主，為軟地層，儀器加載扶正器下井后，通過啟動Excell2000測井采集系統(tǒng)調(diào)SRV2286服務(wù)表，并選擇1.2 kHz偶極發(fā)射頻率，進(jìn)入TOO工具命令集，下載該MIT到儀器，在開始啟動測井采集命令后即可獲得波列示意圖，如圖2所示。

圖2　偶極波列信號

儀器接收該橫波資料圖如圖3所示。

圖3　YAxx井 偶極聲波測井資料

由實例得出：

1)曲線深度頂部到3 225 m沙巖段，當(dāng)縱波時差小于90 μs/ft時能直接從單極全波波列中測量到橫波曲線，在第四道彩色圖中直觀到橫波彩圖。

2)在3 250～3 275 m這段泥巖段，當(dāng)縱波時差大于90 μs/ft時,不能從單極全波列里提取出橫波，在第三道彩色圖中看不到橫波彩圖；通過偶極聲波的8組接收晶體響應(yīng)偶極子發(fā)射晶體產(chǎn)生的撓曲波，得到如第五道所示連續(xù)的橫波資料，從而實現(xiàn)了在軟地層獲取橫波資料。

4結(jié)論

1) 從偶極聲波提取出縱波、橫波、斯通利波的時差及能量，利用縱橫波速度比與縱波時差交會圖對含氣性進(jìn)行識別，同時利用斯通利波衰減識別本井的主要滲透層段，以及地層的各向異性、泥漿密度安全窗。

2)多種偶極聲波的測量工作頻率使它適應(yīng)的地層條件更廣泛，在緬甸D區(qū)塊的勘探井中，偶極聲波測得了多方面的地層評價資料，諸如孔隙度評價、巖性判斷、油氣層識別、滲透性、各項異性分析等，在新區(qū)塊石油勘探測井中值得推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] HALLIBURTON公司.偶極橫波(WaveSonic)儀器原理[Z].2006.

[2] 張巍，楊帆.偶極聲波儀器淺析[J].國外測井技術(shù).2012,190(4):66-68.

[3] 李玉玲.哈里伯頓新一代交叉偶極聲波測井儀及其應(yīng)用[J].測井技術(shù),2004,28(4):348-351.

[4] 劉自卿，王廷茂，張瑞強(qiáng)，等.正交偶極子聲波測井儀原理簡介及應(yīng)用[J].國外測井技術(shù),2010,188(4):56-59.

[5] 中石化西南石油工程有限公司測井分公司.YAxx井測井總結(jié)報告[Z].2011.

Dipole Acoustic Logging Tool and Its Application in D Blocks in Myanmar

ZHAO Lei

(Well Logging Company,Southwest Petroleum Engineering Co.Ltd.，SINOPEC,Chengdu，Sichuan 610100，China)

Abstract：With the intensive exploration and development in Myanmar,dipole acoustic logging has been the major project of logging operation.This article discusses the origin of transverse wave measurement in slow formation,the instrument characteristics of dipole sonic tool (WaveSonic),the working patterns of the instrument and the data collecting methods of logging.It also narrates the successful logging application of dipole sonic measurement used in YAxx well in D block in Myanmar，elaborates that the emission frequency of dipole in D exploration area in Myanmar should be lower than the working frequency of logging in the area of Southwest,China.Therefore,working frequency of 1.2kHz is appropriate.There would be more geological data obtained through dipole acoustic logging than conventional wave logging for D block in Myanmar,especially those new blocks,which has very important effect on evaluating the formation permeability,analyzing anisotropy,drilling engineering applications and so on.

Key words：sonic logging;transverse wave;working frequency;permeability;anisotropy

第一作者簡介：趙雷，男，1981年生，工程師，2005年畢業(yè)于成都理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)在中石化西南石油工程有限公司測井分公司從事現(xiàn)場測井?dāng)?shù)據(jù)采集工作及管理工作。E-mail：41356662@qq.com

中圖法分類號：P631.8+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2096-0077(2016)03-0062-03

(收稿日期：2015-11-15編輯：姜婷)

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·