【摘要】：正交偶極子陣列聲波測井技術是用來提取地層橫波各向異性信息的有效方法,其對于油氣田的勘探與開發(fā)具有重要意義。聲波測井所檢測出的各向異性可以用來識別裂縫、評價壓裂效果、進行地應力的檢測以及井壁穩(wěn)定性分析以及完井施工方案等,也可以為地震數(shù)據(jù)反演輔助指導。在各向異性地層中,偶極子聲源發(fā)射的聲波信號會在各自的傳播方向上產生兩個速度不同的彎曲波,即“橫波分裂”現(xiàn)象。利用這兩個彎曲波慢度上的差異,可以定量計算地層環(huán)向各向異性(HTI)參數(shù)。在正交偶極子橫波各向異性反演中,通常先利用波形反演法得到各向異性目標函數(shù),再采用二維的全局尋優(yōu)方法來求取地層方位橫波各向異性參數(shù),但對于低各向異性地層,存在搜索效率低、低精度解的問題。針對這些存在的問題,本文提出了一種改進的橫波各向異性反演方法。本文首先對于多極子的井孔波動特征開展了實軸積分和三維有限差分方法的使用和研究,以及使用了完全匹配吸收邊界條件來消除有限差分方法中反射波的外部邊界。前者運用實軸積分模擬了VTI介質中的彈性波動特征,后者則運用時間域的三維有限差分方法模擬了正交偶極子聲源在環(huán)向表征各向異性地層中的彎曲波響應特征,后者模擬結果表明該情況下存在橫波分裂現(xiàn)象。其次,本文討論了Alford旋轉分析法的影響因素對方位角計算的影響以及校正方案:兩方向上發(fā)射信號的幅度差越大,不同時刻所計算的方位越分散,不易得到準確值;激勵時間的不同也會對方位角影響更加嚴重。又利用波形匹配反演法構造各向異性目標函數(shù),結合Alford旋轉分析法和波形匹配反演法,根據(jù)經驗規(guī)律,以兩個分別沿著方位軸和各向異性參數(shù)軸的一維搜索代替了原有的二維搜索方法,這種一維搜索方法使用布倫特(Brent)算法有效地實現(xiàn)對各向異性參數(shù)的最優(yōu)化搜索。使用該方法處理了現(xiàn)場測井數(shù)據(jù),我們獲得了和原先的二維搜索方法相似的結果。新方法的優(yōu)點是很大程度上提高了數(shù)據(jù)處理的效率和魯棒性。最后,利用本文方法進行了一些現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)的處理。利用正交偶極反演的橫波各向異性可以分析工區(qū)的現(xiàn)今地應力,從而更好的判斷有效裂縫;將該方法應用于致密氣層的壓裂效果評價,結果表明可以很好的反映壓前、壓后的井改造效果;另外,在頁巖氣儲層中利用該方法反演地層的環(huán)向各向異性,可以為探測排烴裂縫提供有利依據(jù),為下一步鉆井定位做好準備。通過這些現(xiàn)場實際處理例子可知,本文的方法可以滿足現(xiàn)場各向異性數(shù)據(jù)處理的要求,具有一定的應用價值。
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P618.13;P631
【圖文】：

方程中 Q 的行列式，得到 VTI 介質中的聲波頻散方程D ( k , ω ) = det Q( k, ω) =0 I 介質模型下的響應特征說明 VTI 對聲測井波形的影響，模擬了 VTI 介質中單極子源地震波形圖。單極子和偶極子聲源的中心頻率分別為 8kHz 和型的地層參數(shù)如下表 2-1 所示。模型示意如下圖 2-1。表 2-1 VTI 介質參數(shù)、井內流體的模量fK 及井的半徑11c(GPa)33c(GPa)13c(GPa)44c(GPa)66c(GPa)fK(GPa)23.87 15.33 9.79 2.77 4.27 2.25 15.33 15.33 9.79 2.77 2.77 2.25

c.偶極子各向同性模型 d.偶極子 VTI 模型圖 2-2 各向同性與 VTI 地層充液井孔中的單極子、偶極子理論波形圖從上圖可以看出，圖 2-2b 理論模擬的 VTI 地層充液井孔中的單極子波形與各向同性介質類似，存在泄漏 P 波（前一個波包）和斯通利波（stoneley wave）波包（后一個波包）。通過比較圖 2-2a 和圖 2-2b，我們知道兩種情況下泄漏 P 波均是以垂直向傳播的速度PV33v = c ρ傳播，而在 VTI 介質中，stoneley 波存在一定的頻散特性，即低頻波速大于高頻波速；偶極彎曲波的傳播特征如圖 2-2c和 2-2d 所示，可以發(fā)現(xiàn)，它們的首波均是以垂直向橫波速度PH11v = c ρ傳播。整個模擬結果表明，VTI 介質中的單極、偶極子聲波測井只能測量垂直向傳播的縱、橫波速度，只有斯通利波的強頻散特征顯示出對介質的 VTI 特征比較敏感。2.2 方位各向異性地層中彎曲波的傳播特征

圖 2-3 裂隙地層橫波分裂示意在測井過程中，正交偶極子陣列聲波測井儀通常采集四個分量數(shù)據(jù)，即 XXY、YX、YY，其中每一個分量的前一個字母為偶極子聲源的指向（或聲源振動方向），后一個字母為陣列接收器的指向。也就是說，當 X 方向聲源發(fā)射號，X 方向接收器記錄的波形數(shù)據(jù)是 XX 分量，Y 方向接收器記錄的波形數(shù)據(jù)XY 分量；同理，Y 方向聲源發(fā)射信號可以產生 YX 分量和 YY 分量。通過對分量數(shù)據(jù)做 Alford 角度旋轉可以得到任意角度下兩個快、慢主波，通過一些學變換，計算這兩個快、慢主波在方位各向異性地層中慢度的差異，來定量表地層各向異性的程度。2.3 方位各向異性地層井孔聲場模擬2.3.1 直角坐標系中的三維有限差分方法在很多實際情況下，井孔聲場較為復雜，無法理想化的得到解析解，這樣

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 Du Xingxin ,汪鵬程;洛杉磯盆地的橫波分裂[J];地球物理學進展;1991年02期

2 克蘭平;洛弗爾;柳百琪;;地殼內橫波分裂的十年:它意味著什么?能用它做些什么?下一步該怎么辦?(之二)[J];國際地震動態(tài);1992年05期

3 Marshall.A.Martin;申志文;孫忠勤;;橫波雙折射——評價裂隙油藏的新方法[J];國外油氣勘探;1988年06期

4 Marshall A.Martin;Thomas L.Davis;馮炳全;陳正華;;橫波雙折射:一種評價裂隙性油藏的新方法[J];石油物探譯叢;1988年04期

5 曾成;王有學;熊彬;蔣嬋君;王心宇;張琪;胡錦峰;;天然地震的橫波分裂及其應用[J];工程地球物理學報;2018年03期

6 陳天長，李志君，張潤生，杜國光，彭萬星;1989年6月9日石棉5．2級地震后橫波分裂的時間變化[J];地震學報;1995年01期

7 克蘭平和洛弗爾;柳百琪;;地殼內橫波分裂的十年:它意味著什么?能用它做些什么?下一步該怎么辦?(之一)[J];國際地震動態(tài);1992年04期

8 候安寧，馬在田;垂直地震剖面橫波分裂的理論研究[J];同濟大學學報(自然科學版);1996年05期

9 克蘭平;洛弗爾;柳百琪;;地殼內橫波分裂的十年:它意味著什么?能用它做些什么?下一步該怎么辦?(之三)[J];國際地震動態(tài);1992年06期

10 曹占寧;李向陽;孫紹寒;秦喜林;;基于巖石物理模型的轉換橫波分裂在碳酸鹽巖裂縫儲層預測中的應用[J];石油科學通報;2018年01期

相關會議論文 前10條

1 全紅娟;朱光明;李桂花;;裂隙介質中橫波分裂現(xiàn)象的影響因素分析[A];2014年中國地球科學聯(lián)合學術年會——專題22：煤炭資源與礦山安全勘查技術論文集[C];2014年

2 侯安寧;馬在田;金勝汶;雷兵;曹景忠;;橫波分裂參數(shù)的遺傳算法反演[A];1995年中國地球物理學會第十一屆學術年會論文集[C];1995年

3 侯安寧;馬在田;;三分量VSP資料確定的地下裂縫[A];1997年中國地球物理學會第十三屆學術年會論文集[C];1997年

4 薛梅;;橫波分裂方法研究[A];中國地球物理學會第二十四屆年會論文集[C];2008年

5 洪啟宇;田鑫;;龍門山斷裂帶及其鄰區(qū)橫波分裂的頻帶相關性[A];2017中國地球科學聯(lián)合學術年會論文集（二十六）——專題51：高壓實驗與計算地球科學、專題52：地幔和地核的物質組成、結構特征和動力學過程、專題53：殼幔介質地震各向異性[C];2017年

6 李閩峰;姚陳;;橫波分裂快慢波相對到時差的理論計算[A];1991年中國地球物理學會第七屆學術年會論文集[C];1991年

7 姚陳;郝重濤;;地方震的橫波分裂和橫波多次分裂[A];2018年中國地球科學聯(lián)合學術年會論文集（二十）——專題41：地幔地球化學與鎂鐵質-超鎂鐵質巖石成因、專題42：地震波傳播與成像[C];2018年

8 姚陳;王培德;陸玉美;陳運泰;;大同地震橫波分裂隨時間的變化[A];1991年中國地球物理學會第七屆學術年會論文集[C];1991年

9 姚陳;熊揚武;;橫波分裂觀測記錄的合成地震圖波形擬合[A];1992年中國地球物理學會第八屆學術年會論文集[C];1992年

10 王培德;姚陳;熊揚武;;利用橫波分裂參數(shù)提取裂隙和應力變化的信息[A];1992年中國地球物理學會第八屆學術年會論文集[C];1992年

相關博士學位論文 前5條

1 黃周傳;利用天然地震研究地球內部結構與動力學[D];南京大學;2011年

2 全紅娟;裂縫介質地震波場特征研究[D];長安大學;2015年

3 洪啟宇;地震波在粘彈性各向異性地殼介質中的傳播及其應用研究[D];中國地震局地球物理研究所;2016年

4 常利軍;基于橫波分裂、GPS和斷裂第四紀滑動速率數(shù)據(jù)研究中國大陸及鄰區(qū)巖石圈/軟流圈動力學特征[D];中國地震局地球物理研究所;2014年

5 黃暉;下?lián)P子及鄰區(qū)的地殼上地幔結構與各向異性[D];南京大學;2013年

相關碩士學位論文 前9條

1 劉開明;偶極橫波各向異性處理方法及應用研究[D];中國石油大學(華東);2017年

2 劉廷;基于橫波分裂方法的各向異性研究[D];吉林大學;2017年

3 卞龍;橫波分裂及應用研究[D];長安大學;2013年

4 陳華;塔里木盆地沙48井區(qū)奧陶系灰?guī)r儲層預測研究[D];中國地質大學(北京);2015年

5 潘博;裂縫性各向異性模型的多波響應分析[D];中國地質大學(北京);2017年

6 任駿聲;利用高性能大規(guī)模計算平臺進行三維地震波模擬及各向異性反演[D];中國地震局蘭州地震研究所;2015年

7 王喬;基于HTI介質模型的電磁波超聲波聯(lián)合模擬及裂縫屬性研究[D];吉林大學;2013年

8 王凱;HTI介質中橫波分裂現(xiàn)象正演模擬及裂縫屬性識別研究[D];吉林大學;2012年

9 （艸問）元鵬;巖石應力測量的聲彈法研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

本文編號：2780909