偶極子聲波成像儀(DSI)

1、偶極子聲波成像儀（DSI）Dipole Shear Sonic Imager工作原理：單極聲波測井只能在聲波傳播速度大于井眼流體傳播速度的地層（硬地層）中測取橫波，偶極聲波則克服了這一缺點，在軟地層中象在硬地層中一樣測取地層的橫波。DSI具有八個陣列接收器，一個單極發(fā)射器和兩個偶極發(fā)射器。接收器陣列對傳播波場進(jìn)行廣泛的空間采樣，進(jìn)行全波列分析。DSI使用了具有方向性的發(fā)射器和接收器。偶極發(fā)射器使井眼一側(cè)的壓力增加，而使另一側(cè)的壓力減小，引起井壁出現(xiàn)小的擾動，這樣就在地層中直接激發(fā)出縱波和橫波。這些撓曲波的傳播與井眼同軸，而其質(zhì)子振動方向與井軸垂直，與換能器的發(fā)射方向一致。換能器的工作頻率很低，

2、通常低于4千赫。DSI的一個新功能是低頻發(fā)射功能，其發(fā)射頻率低于一千赫，在這種工作模式下，信噪比最大可提高20分貝，因此在大井眼井段和速度非常慢的地層中，也可得到很好的測量結(jié)果。應(yīng)用：1 機(jī)械特性分析： 井眼穩(wěn)定性分析確定合適的泥漿柱壓力以保證鉆井過程中的井眼保持穩(wěn)定。 射孔穩(wěn)定性分析或出砂分析識別在生產(chǎn)過程中可能出砂的層位和臨界出砂壓降的定量預(yù)測。 壓裂高度預(yù)測準(zhǔn)確計算水力壓裂高度，確定壓裂液的體積和泵壓參數(shù)。2 地層評價： 氣層探測用p/s與 t 的交會圖來確定。 天然裂縫探測和評價用單極斯通利波測量數(shù)據(jù)來評價。 定量指示滲透率用斯通利波測量數(shù)據(jù)來計算滲透率。3地球物理解釋： 振幅異常用縱

3、波和橫波速度計算出來的泊松比可幫助地球物理家識別與氣有關(guān)的幅度異常。 合成地震及對地面地震進(jìn)行刻度使用橫波來合成比用縱波要好得多。4地層各向異性： 橫波各向異性測量 分別以縱軸為對稱軸和以水平方向為對稱軸的橫向各向同性。 各向異性的確定和分布。質(zhì)量控制DSI儀器的工作模式有幾種，它們可以任意組合，來采集數(shù)字化波形，其縱向分辨率為6英寸，用12字節(jié)的動態(tài)范圍同時對八道信號進(jìn)行數(shù)字化。 上偶極和下偶極模式：來自任一個偶極發(fā)射器的8列偶極波形，從發(fā)射時刻起開始采樣，每個樣的采集時間為40微秒，每個波形采512個樣。 交叉偶極模式：對兩個交叉偶極發(fā)射器來說，總共采集32列標(biāo)準(zhǔn)的波形。 斯通利波模式：共

4、采集8列波形，每列波形都是從低頻脈沖激發(fā)單極換能器的時刻開始采集，每個樣的采集時間為40微秒，每列波形采512個樣。 P和S模式：共采集8列波形，每列波形都是從高頻脈沖激發(fā)單極換能器的時刻開始采集，每個樣的采集時間為10微秒，每列波形采512個樣。 首波檢測模式：采集由高頻脈沖驅(qū)動單極發(fā)射器所獲得的與閾值交叉的數(shù)據(jù)，共有8組數(shù)據(jù)，主要用于提取單極縱波時差值。在現(xiàn)場可以得到的信息是：STC實時處理結(jié)果： 由偶極上行波/下行波得到的橫波時差 在快地層中從P&S模式中得到的橫波時差 從P&S模式中得到的縱波時差 斯通利波時差 縱波速度/橫波速度比Vp/Vs、泊松比DFMD 實時處理結(jié)果： 用DFMD

5、得到的縱波時差波形的質(zhì)量：DSI儀器是一種全波儀器，實時監(jiān)測全波的波形是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制的一個重要步驟。波形評價需要經(jīng)驗，但對照下列幾點看波形將有所幫助。確保以下幾點： 背景干擾低，無周期性干擾； 首波清晰； 無波形平頭；注意：盡量增加信/噪比。對所有的模式：1.一定要顯示井徑曲線和GR曲線2.一定要顯示W(wǎng)CIn(n=1，2，3，4，5，X)曲線以保證沒有結(jié)構(gòu)重復(fù)發(fā)生，確保WCIn曲線沒有臺階。有臺階說明處理使用了重復(fù)波形并寫入數(shù)據(jù)文件。3.圖頭包括所有采集參數(shù)。4.一定要每十英尺用紅色顯示VDL圖與實際的波形相對比，在下井和測量時觀察波形數(shù)據(jù)的相關(guān)性并確保背景干擾低，檢查所有八個接收器的信號質(zhì)量

6、。5.一定要以相同的比例尺顯示所計算的所有時差和組合圖。組合圖應(yīng)有縱波速度/橫波速度比（Vp/Vs）；泊松比。并檢查其相應(yīng)的數(shù)值。6.測井圖的備注欄：測井圖的備注欄必須有： 列出所有所測的模式以及原因(如模式3為了含氣砂巖的縱波時差；P&S為了縱波和橫波等等) 如果是現(xiàn)場決定的測量何種模式，要在備注欄里詳細(xì)說明。 測量上行偶極/下行偶極的源的類型(標(biāo)準(zhǔn)的或是低頻的) STC處理模式(接收器，發(fā)射器或是長源距) 在任何模式下對STC使用的濾波器(SFMn) 居中還是偏心的以及具體的居中和偏心的方法 列出使用的扶正器和扶正器之間的間距（包括儀器示意圖） 說明井眼條件和儀器是否有遇阻遇卡 描述所有圖

7、上顯示的曲線（如DT4P是模式4中井眼補償?shù)目v波時差） 測井中任何異常的響應(yīng) 列出對所有可疑層段計算的時差(如慢速地層，難以區(qū)分縱波的首波還是泥漿的首波) 刻度：DSI儀器不需要刻度。參數(shù)確定：SPM4/LPM4=DDBHC(設(shè)定P&S模式(模式4)使用井眼補償)SPM1/LPM1=接收器(設(shè)定下行偶極模式(模式1)不使用井眼補償)SPM2/LPM2=接收器(設(shè)定下行偶極模式(模式2)不使用井眼補償)SPM3/LPM3=接收器(設(shè)定斯通利波模式(模式3)不使用井眼補償)標(biāo)準(zhǔn)偶極（上行或下行）模式從上行或下行偶極波形的采集和處理來產(chǎn)生偶極橫波時差(聲波采集模式=SAM1下行偶極=SAM2上行偶極

8、)輸出：-PWF1,2八組波形每組512個采樣點-PWN1,2八組波形標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)BCR（各向異性）模式在激發(fā)偶極聲源時采集同軸和交叉軸上接收器信號以每組512個采樣點采集八組波形中的四組設(shè)定：SAMX=BCR(雙交叉接收器)輸出：-PWFX32組波形每組512個采樣點-PWNX32組波形標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)P&S模式從高頻單極波形的采集和處理來產(chǎn)生單極縱波時差和橫波時差(聲波采集模式=SAM4P&S模式)輸出：-PWF4八組波形每組512個采樣點-PWN4八組波形標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)斯通利波模式從低頻單極斯通利波波形的采集和處理來產(chǎn)生斯通利波時差輸出：-PWF3八組波形每組512個采樣點-PWN3八組波形標(biāo)準(zhǔn)化系

9、數(shù)DFMD模式從高頻單極門坎交叉波形的采集和處理來產(chǎn)生與STC得到的縱波時差近似相同的分辨率的縱波時差輸出：-PTX5八組門坎交叉時間-PTT5八組傳播時間-PTC5八組門坎交叉計數(shù)率DSI性能測量時差井眼尺寸平均重復(fù)性最差重復(fù)性DFMD縱波170s/ft17.5 in2%6%單極(P&S)縱波170s/ft17.5 in2%6%單極(P&S)橫波150s/ft17.5 in3%10%偶極橫波500s/ft17.5 in5%15%斯通利波700s/ft17.5 in3%10%縱波/橫波比Vp/Vs1.5 to 4.017.5 in4%15%氣的影響：在高孔隙度地層,巖石的孔隙空間里存在的氣與相

10、同的巖石飽含油或水相比將增加聲波的傳播時間。氣是可壓縮的，當(dāng)它取代了孔隙中的流體時，降低了它的密度，更大大降低了巖石的鋼性并降低了聲速。在深井和低孔隙度地層，其孔隙體積小，上覆壓力高，存在的氣較少，孔隙流體對巖石的鋼性和聲速的降低貢獻(xiàn)很少。波形處理： 慢度時間相關(guān)對比 是一種全波列分析處理技術(shù)，采用STC處理技術(shù)，主要用于在復(fù)合波形中計算出橫波、縱波和斯通利波的時差。 偶極波形處理：在處理偶極波形時，在相關(guān)系數(shù)高峰中總有一個峰對應(yīng)頻散的撓曲波，而這個峰的時差總是大于真實的橫波時差。在快速地層中，使用低頻帶通濾波器得到的相關(guān)系數(shù)高峰非常接近于真實的橫波時差；在慢速地層中，必須從撓曲波數(shù)據(jù)中提取地

11、層的橫波時差。在快地層中校正量很小，在慢速地層中平均大約為5%。 井眼補償：通過對接收器陣列波形和視發(fā)射器陣列波形處理的結(jié)果進(jìn)行平均來完成井眼補償功能。采用稱為MSTC的新技術(shù)。 數(shù)字首波檢測處理（DFMD）：DFMD是將每個接收波形與其閾值幅度交叉時的時間數(shù)據(jù)輸入到首波識別和首波示蹤的算法模型中。用最小二乘法對這些傳播時間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的最好擬合線的斜率就是首波時差。其縱向分辨率近似為3.5英尺。 6英寸tc：使用DFMD技術(shù)和各個不同的接收器對的組合，就可以得到縱向分辨率為6英寸的縱波首波時差。b. 儀器性能：名稱英制公制儀器外徑3-5/8英寸92毫米儀器長度51英尺15.5米儀器重量864磅1904公斤最大溫度350175最大壓力20,000 psi138兆帕最小井眼尺寸5-1/2英寸13