[發(fā)明專利]隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器以及聲波測(cè)井方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610688658.5
• 申請(qǐng)日: 2016-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN107762494A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李希強(qiáng);鮑雪山;馮杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司;中油測(cè)井技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 閆小龍,杜荔南

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隨鉆聲波測(cè)井儀器，特別是涉及一種專門針對(duì)慢速地層（即，地層橫波速度小于井內(nèi)泥漿聲速）橫波測(cè)量并且在發(fā)射探頭和接收探頭之間不需要做隔聲處理的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器以及聲波測(cè)井方法。

背景技術(shù)

在電纜測(cè)井時(shí)，單極子聲波測(cè)井技術(shù)無法獲取慢速地層的橫波速度，所以，人們發(fā)明了偶極聲波測(cè)井技術(shù)，以期利用彎曲波的速度在其截止頻率附近等于地層橫波速度這一特性進(jìn)行慢速地層橫波速度測(cè)量。隨鉆測(cè)井技術(shù)是近年來在電纜測(cè)井技術(shù)和鉆井工程基礎(chǔ)上迅速發(fā)展和成熟起來的先進(jìn)測(cè)井技術(shù)，在大斜度井和水平井測(cè)井、疏松地層、高壓地層以及非常規(guī)油氣藏測(cè)井等方面發(fā)揮著越來越大的作用。在隨鉆測(cè)井技術(shù)中剛興起時(shí)都采用如下結(jié)構(gòu)，即，例如，在采用偶極子的情況下，將偶極子（即，發(fā)射換能器和接收換能器）安裝于鉆鋌外壁上進(jìn)行隨鉆測(cè)井，并且，隨鉆單極子、四極子聲波測(cè)井都是采用這種結(jié)構(gòu)，但是，后來隨鉆偶極子被證明測(cè)井結(jié)果有誤，無法直接應(yīng)用，因而使隨鉆偶極子聲波測(cè)井技術(shù)被“擱置”（用四極子代替偶極子）。具體地說，與傳統(tǒng)的電纜偶極聲波測(cè)井不同，隨鉆偶極聲波測(cè)井技術(shù)不能直接用于測(cè)量慢速地層的橫波速度，這是因?yàn)榈皖l全波列中鉆鋌彎曲波和地層彎曲波嚴(yán)重混雜且不易區(qū)分，同時(shí)為了保證鉆鋌的剛度，不能像電纜測(cè)井儀器那樣刻大量的槽來隔聲，而且即便隔聲效果非常好，但因地層彎曲波相速度與地層實(shí)際橫波速度相差較大，所以，獲得的速度非常不準(zhǔn)確。另外，隨鉆測(cè)井時(shí)的鉆井等環(huán)境噪聲集中在低頻段，這對(duì)利用低頻偶極彎曲波進(jìn)行地層橫波測(cè)量也非常不利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是為了克服現(xiàn)有成熟的偶極聲波測(cè)井技術(shù)無法應(yīng)用于隨鉆測(cè)井環(huán)境的不足而提出的,其目的在于提供一種隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器以及聲波測(cè)井方法，在本發(fā)明中，不需要在發(fā)射換能器和接收換能器之間的鉆鋌上做刻槽等隔聲處理，就能夠獲得準(zhǔn)確的慢速地層橫波速度，并且，由于所采用的聲源頻率高于一般意義的偶極儀器的低頻，所以也避開了環(huán)境噪聲。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器，其特征在于，具備：

鉆鋌，由中空的柱狀管構(gòu)成；

隔開規(guī)定的距離安裝在所述鉆鋌的外壁上的發(fā)射換能器和接收換能器；以及

數(shù)據(jù)處理裝置，用于對(duì)由所述隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器測(cè)量得到的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，

在所述發(fā)射換能器和所述接收換能器之間的所述鉆鋌上未作隔聲處理。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

所述接收換能器對(duì)從所述發(fā)射換能器發(fā)出并且穿過了地層的聲波進(jìn)行接收，從而得到井孔聲場(chǎng)全波列波形，

所述數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)所得到的所述井孔聲場(chǎng)全波列波形提取第一階彎曲波相速度，并且，根據(jù)所述第一階彎曲波相速度得到地層橫波速度。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

在所述數(shù)據(jù)處理裝置中利用STC方法根據(jù)所述井孔聲場(chǎng)全波列波形提取所述第一階彎曲波相速度。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

在所述數(shù)據(jù)處理裝置中，利用如下公式得到地層橫波速度的值，

，

其中，x為地層橫波速度，y為彎曲波相速度，a、b是對(duì)應(yīng)于所述鉆鋌的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)理論巖心數(shù)據(jù)計(jì)算得到的彎曲波相速度值進(jìn)行線性擬合時(shí)得到的常數(shù)。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

在所述數(shù)據(jù)處理裝置中，利用如下公式得到地層橫波速度的值，

，

其中，x為地層橫波速度，y為彎曲波相速度，c、d是對(duì)應(yīng)于所述鉆鋌的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)室?guī)r心測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到的彎曲波相速度值進(jìn)行線性擬合時(shí)得到的常數(shù)。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

選擇實(shí)際測(cè)井區(qū)塊的巖樣參數(shù)重新計(jì)算上述公式，然后根據(jù)新得到的上述公式來計(jì)算實(shí)際地層橫波速度，在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)塊巖樣數(shù)據(jù)難以獲取的情況下，直接使用上述公式來進(jìn)行操作。

此外，在本發(fā)明的隨鉆偶極聲波測(cè)井儀器中，

所述發(fā)射換能器發(fā)出的聲波的中心頻率為6kHz以上。

此外，本發(fā)明提供一種聲波測(cè)井方法，其特征在于，具備如下步驟：

發(fā)射換能器發(fā)出測(cè)井聲波；

接收換能器對(duì)從所述發(fā)射換能器發(fā)出并且穿過了地層的所述測(cè)井聲波進(jìn)行接收，從而得到井孔聲場(chǎng)全波列波形；以及

根據(jù)所得到的所述井孔聲場(chǎng)全波列波形提取第一階彎曲波相速度，并且，根據(jù)所述第一階彎曲波相速度得到地層橫波速度。

此外，在本發(fā)明的聲波測(cè)井方法中，