[發(fā)明專利]基于頻率域用偶極橫波測井資料計算各向異性方位角的方法

有效

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• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102830433A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 朱留方;吳海燕;翟勇;張晉言;沈建國;沈洪楚;孫清溪;閻招金;王志美;田艷;高娜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局測井公司;天津大學
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40;E21B49/00
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

該發(fā)明屬于聲波測井資料處理方法領域。發(fā)明涉及利用偶極橫波測井資料計算各向異性方位角的方法，在試驗的基礎上，研究了偶極X和Y方向激發(fā)波形幅度不一致對時間域各向異性方位角計算的影響，從而提出基于頻率域計算各向異性方位角的方法，計算的各向異性方位角集中在真實值附近，與時間域計算的方位角相比，其分布集中，受X方向與Y方向偶極激發(fā)波形幅度差異的影響較小。

背景技術

傳統(tǒng)的聲波速度測井只利用了縱波的速度信息，對于攜帶了大量地層信息的后續(xù)波沒有記錄，聲波全波列測井可以得到縱波、橫波、視瑞利波和斯通利波的速度信息、幅度衰減及頻率信息，這就使得聲波測井從地層中獲得的信息以及對信息的利用率大為增加。后來出現(xiàn)的長源距聲波和陣列聲波測井盡管各種性能得到了很大的改善，但在軟地層中橫波還是難以測量。20世紀80年代出現(xiàn)的偶極技術使得在軟地層中獲得橫波成為現(xiàn)實，于是多極子陣列聲波測井儀應運而生。斯倫貝謝公司在1990年推出了偶極橫波成像測井儀DSI，1992年阿特拉斯公司推出多極子陣列聲波測井儀MAC及隨后升級為正交多極子陣列聲波測井儀XMAC，哈里伯頓公司也推出了正交偶極子陣列聲波測井儀WaveSonic，2005年斯倫貝謝又推出了新的儀器聲波掃描儀SonicScanner，接收器及發(fā)射器的陣列化及方向性使得采集的信息更為豐富與準確。

偶極聲源是一種定向的壓力源，像一個活塞，使井壁一側(cè)的壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，引起井壁出現(xiàn)擾動，這種擾曲運動產(chǎn)生的剪切撓曲波具有頻散特性，在低頻時其傳播速度趨近于橫波。偶極聲源還有一個突出優(yōu)勢，因為是指向性的發(fā)射，因此可以用來測量波速隨角度的變化，從而評價地層的各向異性，在構造應力不均衡或裂縫性地層中，橫波在傳播過程中通常分離成快橫波、慢橫波，且快、慢橫波速度通常顯示出方位各向異性。由此出現(xiàn)正交偶極技術，沿兩個互相垂直方向分別向地層定向發(fā)射壓力脈沖，通過兩列接收波形的時間差和相位差，計算地層的各向異性方位角，并評價垂直微裂縫和地應力狀態(tài)。這一資料已經(jīng)在區(qū)域裂縫有效性判別，砂體追蹤、地應力分析、斷層確定以及區(qū)塊評價等等眾多石油地質(zhì)應用中發(fā)揮了重要作用，逐步成為測井跳出一孔之見走向區(qū)域和構造研究的一個關鍵資料。

ECLIPS-5700測井系統(tǒng)中的正交多極子陣列聲波測井儀（XMAC-II）是將一個單極陣列和一個偶極陣列正交組合在一起，兩個陣列配置是完全獨立的，各自具有不同的傳感器。單極陣列包括兩個單極聲源和8個接收器，聲源發(fā)射器發(fā)射的聲波中心頻率為8kHz。偶極陣列是由兩個正交擺放（相差90^o）的偶極聲源及8組正交擺放的偶極接收器組成。接收器間距為0.5英尺，每個深度點記錄12個單極源波形，其中8個為陣列全波波形，4個為記錄普通聲波時差的全波波形。每個深度點記錄32個偶極源波形，即每個接收器記錄XX、XY、YX、YY?4個偶極源波形，X、Y表示不同方位的發(fā)射器或接收器的方向。地層橫波各向異性方位角的信息耦合在這4個偶極波形中，通過建立目標函數(shù)進行聯(lián)合求解，將這32個波形中所包含的方位角信息進行綜合，取得了一定的效果，并且編成了商業(yè)軟件在實踐中大量的使用。

目前，正交多極子聲波測井儀器已經(jīng)開始國產(chǎn)化，通常情況下，用偶極波形XX或者YY計算地層橫波時差的問題并不突出，只需要解決好頻散對時差計算的影響即可，對激發(fā)探頭的要求比較少—只要滿足橫波激發(fā)的條件即可。但是計算地層的各向異性方位角則不然，方位角計算的精度大大依賴于X和Y方向激發(fā)探頭的一致性，或者說正交偶極子聲波測井對探頭的一致性要求很高。如若不一致，基于傳統(tǒng)時間域計算的方位角比較分散，誤差較大。

為了解決這一難題，一方面對偶極源探頭的制作工藝提出更高的要求，一方面從處理方法入手，研究偶極X和Y方向激發(fā)波形幅度不一致對時間域各向異性方位角計算的影響，提出基于頻率域計算各向異性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的：利用偶極橫波測井資料在頻率域計算地層的各向異性方位角，在試驗的基礎上，研究偶極X和Y方向激發(fā)波形幅度不一致對時間域各向異性方位角計算的影響，將偶極波形進行傅里葉變換后，在頻率域計算地層橫波各向異性方位角。

技術方案

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了利用偶極橫波測井資料基于頻率域計算各向異性方位角的方法，具體步驟如下：

步驟1、用時間窗選取偶極子橫波測井波形中橫波部分的波形，去掉波形中首波所包含的地層的縱波波形部分（不同方位所測量的波形中縱波波形基本上重合，橫波波形有相位差異）；對所有參與計算的波形，用固定窗去掉波形中的后續(xù)波成分。