聲波測(cè)井技術(shù)的分類及發(fā)展分析

孫佳偉 張鵬程

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，聲波測(cè)井技術(shù)已然獲得了相應(yīng)發(fā)展。就某一層面而言，把聲波技術(shù)和測(cè)井技術(shù)兩者有效融合已然成為現(xiàn)今社會(huì)測(cè)井作業(yè)發(fā)展的必經(jīng)路徑，因聲波存在的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可促使測(cè)井技術(shù)具備極強(qiáng)的科學(xué)性。基于此，本文針對(duì)聲波測(cè)井技術(shù)的類型與其發(fā)展進(jìn)行了相應(yīng)探討。

關(guān)鍵詞：聲波測(cè)井技術(shù)；分類；發(fā)展

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

聲波技術(shù)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已然成為現(xiàn)今社會(huì)常用的測(cè)井手段，是物理測(cè)井作業(yè)的核心技術(shù)要點(diǎn)。當(dāng)前，因社會(huì)科技的持續(xù)推進(jìn)，在很大層面促使油氣勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)含量與日俱增，在探測(cè)技術(shù)上提出了更為嚴(yán)格的要求。而聲波測(cè)井技術(shù)這一油氣勘探開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)，其有效應(yīng)用不但對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度具有直觀影響，也與企業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益密切相關(guān)。因此，相關(guān)企業(yè)必須對(duì)聲波測(cè)井技術(shù)給予足夠重視，將其合理應(yīng)用，從而對(duì)工程質(zhì)量予以保證，并相應(yīng)推動(dòng)聲波測(cè)井技術(shù)獲得更進(jìn)一步的發(fā)展。本文正是在此背景下，先對(duì)聲波測(cè)井技術(shù)分類進(jìn)行了闡述，而后介紹了其原理及具體應(yīng)用，最后對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了相應(yīng)探討。

1 聲波測(cè)井技術(shù)的類型分析

當(dāng)前，聲波測(cè)井技術(shù)具體可分為如下類型。

1.1 單極子聲波測(cè)井技術(shù)

單極子聲波測(cè)井技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)為單極子聲源與接收，其中單極子聲源即圓管類型的壓電振子，在輻射聲波波長(zhǎng)大幅度超過(guò)壓電振子尺度的時(shí)候，后者就如同脈動(dòng)球源，通過(guò)該聲源能促使其與各方井壁輻射的聲波能量相等，以此獲取井壁整體信息?，F(xiàn)階段，此技術(shù)通常在電纜聲波測(cè)井與隨鉆聲波測(cè)井作業(yè)中使用。

1.2 多極子聲波測(cè)井技術(shù)

對(duì)多極子聲波測(cè)井技術(shù)加以研究，主要是因借助單極子聲波無(wú)法獲知可靠的滑行橫波波速所致。因多極子聲源里面具備偶極子、四極子聲源，將其應(yīng)用到充液井空里面能夠形成多極子波，都是頻散波，速度較之地層橫波波速要小。經(jīng)由探索可得，借助多極子聲波測(cè)井器具能直觀獲知地層橫波，且結(jié)果具備有可靠性?，F(xiàn)階段我國(guó)已開(kāi)發(fā)出多極子陣列聲波測(cè)井儀，借助此儀器能在充液井空中與多極子聲波測(cè)井一同使用，以獲知地層信息。

1.3 相控聲波測(cè)井技術(shù)

目前，方位聲波測(cè)井是近幾年剛開(kāi)發(fā)的高新測(cè)井技術(shù)，在水平井等油氣井的地層、裂縫評(píng)價(jià)等方面具有顯著效用。而相控聲波測(cè)井技術(shù)便是方位聲波測(cè)井的核心要點(diǎn)，其聲波輻射器較之以往應(yīng)用的聲波輻射器而言，存在較大差異，其主要通過(guò)若干振動(dòng)元件組成，陣元能隨意布局，使用期間僅需面向陣元發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，便能達(dá)成聲波定向輻射的目的?，F(xiàn)階段，相控聲波測(cè)井技術(shù)已然成為聲波測(cè)井技術(shù)的新型研究課題。

2 聲波測(cè)井技術(shù)的原理與應(yīng)用

2.1 聲波測(cè)井技術(shù)的原理

聲波是借助機(jī)械振搗形成的運(yùn)動(dòng)方式之一，與載體彈性、聲波在其間的傳輸具有密切關(guān)聯(lián)。在聲波測(cè)井的時(shí)候，因聲波能量小且具有高效性，故巖石便能視為彈性體，依照彈性波特性對(duì)傳播過(guò)程、規(guī)律加以研究。最初的聲波測(cè)井技術(shù)具體為聲速與聲幅測(cè)井，其所應(yīng)用的工具為聲波測(cè)井儀，借助其形成的聲波對(duì)井下巖石性質(zhì)加以探測(cè)，預(yù)估地層孔隙度，是運(yùn)用面積最廣的聲波測(cè)井手法。

聲波測(cè)井系統(tǒng)具體通過(guò)井下?lián)Q能器、地面控制器與相關(guān)處理記錄設(shè)備組成。地上記錄設(shè)備具體對(duì)二次接收換能器的中點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行記載，并非聲波信號(hào)到達(dá)期間的時(shí)間，如此便會(huì)防范較大誤差出現(xiàn)，使結(jié)果具有較強(qiáng)的可靠性。在未測(cè)試時(shí)，應(yīng)對(duì)聲波居于巖體里面的傳輸速度加以測(cè)量，而后求得換能器間距和傳輸時(shí)間的商，便能獲知介質(zhì)里面的傳輸速度并進(jìn)行記錄。

以往的聲波測(cè)井技術(shù)更注重井下聲波的傳播特性，未對(duì)地上接收記錄儀器及其對(duì)信號(hào)的影響給予足夠關(guān)注，而后在信號(hào)網(wǎng)絡(luò)這一概念被提出后，方將其引進(jìn)，才將聲波測(cè)井過(guò)程等效為信息網(wǎng)絡(luò)傳輸模型，以對(duì)井眼周圍的地質(zhì)狀況進(jìn)行有效探測(cè)。在某些長(zhǎng)源距等聲波測(cè)井里面，因聲波信號(hào)波動(dòng)明顯，接收器接收的第一波信號(hào)較差，故通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)模型能改善第一波信號(hào)的振動(dòng)幅度。

2.2 聲波測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)今社會(huì)中的聲波測(cè)井技術(shù)已然不同于以往，只是一項(xiàng)借助聲學(xué)發(fā)揮效用的技術(shù)，其已然引進(jìn)了聲學(xué)理論、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)等高科技測(cè)量技術(shù)，且其依舊在持續(xù)進(jìn)步，在地層評(píng)價(jià)、石油采掘等層面都具有不容忽視的作用。其具體應(yīng)用如下。

一是對(duì)地層加以劃分。其理論依據(jù)為聲波在各類型巖石里面具有不一樣的傳播速度，時(shí)差值也存在差異，如砂泥巖剖面，砂巖時(shí)差較之泥巖要小，但其間滲透性砂巖較之致密性砂巖時(shí)差要小，泥巖、致密性砂巖時(shí)差較為相近，這是由于泥巖里面存在鈣、石膏等物質(zhì)所致；而碳酸鹽巖剖面，依照周波跳躍情況能把其區(qū)分成石灰?guī)r、白云巖孔隙性及裂縫性，其間泥巖多的時(shí)差便愈高。概括來(lái)講，借助聲波時(shí)差可對(duì)巖石致密性予以體現(xiàn)，通過(guò)時(shí)差曲線能對(duì)地層比較、區(qū)分。

二是判定氣層與辨別裂縫。在某一特定的巖石性質(zhì)下，氣層段時(shí)差值較高，且具有周波跳躍情況，因此能斷定到底是油層或氣層。假設(shè)地質(zhì)層里面沒(méi)有含氣層，其不具備顯著的時(shí)差值變化以及周波跳躍情況，那么便可視為裂縫異常發(fā)育。

三是能對(duì)地層里面的巖石孔隙度進(jìn)行計(jì)算。因巖石孔隙度對(duì)巖石密度具有直觀影響，聲波居于巖石里面的傳播速度和巖石密度具有較大關(guān)聯(lián)，故能經(jīng)由聲波速度，對(duì)巖石孔隙度予以計(jì)算。

3 聲波測(cè)井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著聲波層技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)、健全與設(shè)備的更新，勢(shì)必迎來(lái)新的技術(shù)創(chuàng)新。在日后的測(cè)井作業(yè)里面，工作效率與成功率必定大幅提高。譬如，聲波探測(cè)技術(shù)方面，技術(shù)裝備會(huì)具有更強(qiáng)的精度、更高的效率，從而與各類型工程環(huán)境所提需求相符，其手法勢(shì)必朝著多元化方向發(fā)展，以增強(qiáng)對(duì)地層非均質(zhì)測(cè)量的準(zhǔn)確性以及聲波測(cè)井在井軸方面的測(cè)量分辨率等；位于信息接收層面，借助內(nèi)嵌中央處理器技術(shù)和大規(guī)模可編程電路等，促使聲波測(cè)井儀收集信息更智能化，以改善聲波測(cè)量質(zhì)量，提高結(jié)果的有效性，給探測(cè)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)張?zhí)峁┯辛χ?；位于儀器設(shè)備上，以往的聲波測(cè)井儀難以與社會(huì)發(fā)展步伐達(dá)成一致，日后的儀器設(shè)備勢(shì)必朝著可控制聲束指向性的基陣式換能器發(fā)展，其不但能夠改善某一方向的聲幅強(qiáng)度，提高可用信號(hào)能量，強(qiáng)化信噪比與探測(cè)水平，且其間的聲波探頭也能變革以往的振動(dòng)模式，縮減相鄰間隔，以與地層井孔里面測(cè)量地層縱橫波速等所提需求相符。概括而言，日后的聲波測(cè)井技術(shù)勢(shì)必更具科學(xué)有效性，在石油等工程探測(cè)方面具有無(wú)可比擬的作用。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)推進(jìn)，國(guó)家整體實(shí)力有了顯著提升，石油工程勘測(cè)等技術(shù)也獲取了較好發(fā)展，而聲波測(cè)井技術(shù)這一獲得了廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段，在該行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中更是具備不容忽視的效用。但目前較多地形、地質(zhì)愈加繁雜，故對(duì)聲波測(cè)井技術(shù)提出了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)的好壞勢(shì)必對(duì)探測(cè)結(jié)果具有直觀影響，不但與工程質(zhì)量密切相關(guān)，也與企業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益緊密相連?？梢?jiàn)，聲波測(cè)井技術(shù)極為重要。本文正是基于此對(duì)聲波測(cè)井技術(shù)的分類與其發(fā)展進(jìn)行了探索、討論，望經(jīng)由此推動(dòng)其今后獲得更好的發(fā)展。

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