利用全波波形探测井旁裂缝理论基础

2359测井解释

碳酸盐岩地层的非均质性使得探测井旁裂缝十分重要,但大多数测井仪受径向探测深度的限制,解决这一问题非常困难。随着声波技术的发展,目前已有人用模型实验的方法成功地证明了利用全波波形中出现的反射P波能探测到井旁裂缝或孔洞。

1、模型实验

用纵、横波速度与密度等参数与碳酸盐岩非常接近的圆柱体模拟碳酸盐岩地层,模拟井径按一定比例缩小,井内流体为水,模型外侧分别为水和空气。

2、实验结论

模拟实验的结果证明:无论模型外侧为水,还是空气,接收到的全波波形中,纵波首波的幅度总是最小,横波幅度明显大于纵波幅度。在横波之后,信号的幅度迅速增大,为导波(伪瑞利波和斯通利波),并且纵、横波信号在全波列上是分离的,随源距的增大,纵、横波分离得越开,同时在纵波和横波之间能观测到一个较强的信号,用符号PP表示(图1)。该信号幅度大于纵波幅度,与横波幅度相近或略小。

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理论计算证明,此信号是来自模型外侧为空气时的反射纵波,简称反射P波。在源距为190、210、230、250、270mm时,模型外侧为空气时的反射P波幅度比外侧为水时的反射P波幅度要大,增大率分别为22%、21%、22%、24%、22%。并且,随源距的增加,反射P波与横波分离得越开。当源距为130、170mm时,反射P波与横波出现迭加的现象,不易被观测到。一般径向上反射P波的反射点距井轴大约为源距的√3/2倍。

以上结论使利用全波波形探测井旁裂缝有了充分的理论依据,根据理论模型可知,井旁裂缝中含气比含水产生的反射P波清晰,XMAC和DSI的单极全波模式的源距分别为3.28和3.54米,因此,可直接根据全波列上的反射P波探测到距井轴约3米以内的裂缝。

3、使用条件

由实验模型不难知道,反射P波主要探测的是与井壁不切割的裂缝或溶洞,该方法探测井旁裂缝只适用于井壁周围的地层为致密层或孔洞型、孔隙型储层,而当井壁周围的地层为裂缝型、孔洞-裂缝型储层,并且低角度裂缝发育时,往往在其全波波形中看不到反射P波,这是因为裂缝型储层使纵、横波幅度发生不同程度的衰减,特别是低角度裂缝使横波幅度衰减较大,这样与横波幅度相近甚至还小的反射P波不易被识别,因此不能用反射P波探测低角度裂缝。

4、区分反射P波的方法

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在实际测井中,由于受到测井条件、地层条件等多种因素的影响,接收到的全波波形与模型实验的全波波形有一定的差别。图a、b、c、d分别为一口井不同深度的全波波形,如何从各种各样的全波波形中分辨出反射P波是十分重要的。这主要从两个方面来把握:第一:从幅度的大小来区分,反射P波幅度明显大于纵波首波幅度而小于横波首波幅度;第二:从时间域上来区分,XMAC和DSI的全波模式中出现的反射P波与横波首波在时间域上一般相差200μs,与纵波首波相差600μs以上,较易区别(图d)。