CN1126792A - 补偿法高分辨声波测井方法及声系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿法高分辨声波测井方法及声系，特别适用于石油开采中的测井作业。其特点是在现有两个声波接收器(R1，R2)之间增设了第三个接收器(R3)，组成三收声系，通过对厚h地层的标准时差△t_h及厚h地层内厚i地层的标准时差△t_i进行测定后，可获得另一段厚(h-i)地层的标准声波时差△t_h-i，可以提高地层的分辨率，误差大小在许可范围之内，对0.2米厚以上的地层能测得真值，能分辨出0.1～0.2米厚的地层。

Description

补偿法高分辨声波测井方法及声系

本发明涉及矿场地球物理技术中的一种补偿法高分辨声波测井方法及声系，特别适用于石油开采中的测井作业。

在现有技术中，通常采用的是单发双收或双发双收井眼补偿声波测井及高分辨声波测井。前者是根据声波测井原理在常见地层下和泥浆中为满足测量误差和划分地层最小厚度的综合要求，确定源距为1米，两接收器间距L为0.5米，其声系结构为T₁1.0R₁0.5R₂或T₁1.0R₁0.5R₂1.0T₂。在此间距下其分辨率为1L～2L，不能有效地划分出0.5米以下的薄层，对厚0.7米以下的层不能获得地层的真值。而后者通过缩小两接收器的间距来提高分辨率，这种方法是直接测量声波到达两缩小了间距的接收器的时间差，由此再换算成标准声波时差，这会带来很大的误差。对分辨率低的声波测井曲线进行反褶积提高其分辨率造成的误差就无法估量了。

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提出一种补偿法高分辨声波测井方法，实现通过对相对厚地层的声波时差测量来获得相对薄地层的声波时差值的目的。

实现本发明目的的技术方案是：设地层中A、C两点间距为h，B是h中的一点，设A、B两点间距为i，B、C两点间距为(h－i)，滑行波从A传播到B的时间为t_i，从B传播到C的时间为t_(h－i)，从A传播到C的时间为t_h，则：

t_h＝t_i＋t_(h－i)                             (1)

设地层AB、BC、AC的标准声波时差分别为Δt_i、Δt_(h－i)、Δt_h，由声波时差的定义有：

t_h＝Δt_h×h，

t_i＝Δt_i×i，

t_(h－i)＝Δt_(h－i)×(h－i)，

将上列各式代入式(1)得：

Δt_h×h＝Δt_i×i＋Δt_(h－i)×(h－i)

∴Δt_(h－i)＝Δt_h＋(i/(h－i))×(Δt_h－Δt_i)    (2)

令Z＝i/(h－i)，称Z为补偿系数。

由式(2)可知，(h－i)段地层的声波时差可由i段和h段地层的声波时差获得，而无需直接测量声波通过(h－i)段地层的时间差。本发明所提出的测井方法就是通过i段和h段地层的声波时差Δt_i和Δt_h来求得(h－i)段地层的声波时差Δt_(h－i)，并通过调节(h－i)的值来改变补偿系数Z，从而可获得不同分辨率的地层声波时差。(h－i)段的范围为1～15cm，大了会失去高分辨效果，太小了误差很大且仪器难以实现。

本发明提出的补偿法高分辨声波测井方法所采用的三收声系，是在现有单发双收或双发双收声系上进行的改进，即仍由一个接收器T₁或两个接收器T₁及T₂、两个发射器R₁及R₂组成，但在两个发射器R₁和R₂之间增加了一个发射器R₃，其相邻发射器和接收器之间均用声波衰减层S隔离开，其声系结构式一般为T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂或T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂1.0T₂。

采用本发明进行声波测井，可以提高地层的分辨率，保证测量误差且误差大小在许可范围之内。对0.2米厚以上的地层能测得真值，能分辨出0.1～0.2米厚的地层。本发明所提出的三收声系是在现有单发双收或双发双收声系基础上作出的改进，因而仪器生产的投资也比较少。

下面结合附图对本发明的实施例进行详述。

图1为目前所采用的双发双收声系结构图；

图2为本发明所提出的一种双发三收声系结构图；

图3为双发三收声系测量地层声波时差的原理图。

参见图1，上发射器T₁工作时，记录滑行声波到达接收器R₁R₂之间的时间差Δt_上；下发射器T₂工作时，记录滑行声波到达接收器R₁R₂之间的时间差Δt_下，然后取Δt_上和Δt_下的平均值作为对应地层的声波时间差，消除了井眼对测量结果的影响和记录点的深度编移。其声系结构为T₁1.0R₁0.5R₂1.0T₂。

参见图2和3，T₁和T₂分别为上发射器和下发射器，R₁、R₂和R₃分别为三个接收器，S为声波衰减层。设R₃与R₂相间0.1米，R₃与R₁相间0.4米(或R₃与R₁相间0.1米，R₃与R₂相间0.4米)，即T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂(或T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂1.0T₂)。其工作特点：以接收器R₁和R₃测得的声波时差Δt₁和以接收器R₃和R₂测得的声波时差Δt₂，由式(2)可获得R₃与R₂所对应地层的声波时差

Δt₃＝Δt₂＋0.4/0.1×(Δt₂－Δt₁)

＝Δt₂＋4×(Δt₂－Δt₁)

其中补偿系数Z＝4，即高分辨声波时差Δt₃由分辨率不高的Δt₂通过4×(Δt₂－Δt₁)补偿获得。

参见图3，P为地层，Q为井眼，上发射器T₁工作时，设滑行声波从井壁到达发射器R₁、R₃和R₂的时间分别为a、b、c，滑行声波在接收器R₁和R₃、R₃和R₂之间所对应地层的传播时间差分别为d、e，则接收器R₁和R₃所测得的声波时差为Δt_13上＝d＋b－a，接收器R₁和R₂所测得的声波时差为Δt_12上＝e＋d＋c－a。下发射器T₂工作时，设滑行声波从井壁到达发射器R₂、R₃和R₁的时间分别为c′.b′、a′，滑行声波在接收器R₂和R₃、R₃和R₂之间所对应的地层的传播时间差分别为e′、d′，则接收器R₁和R₃所测得的声波时差为Δt_13下＝d′＋a′－b′，接收器R₁和R₂所测得的声波时差为Δt_12下＝e′＋d′＋a′－c′。

据双发双收声系的工作特点：接收器R₁和R₃所对应地层的标准声波时差

Δt₁＝((Δt_13上＋Δt_13下)/2)/0.4

＝1.25×(d＋d′＋b＋a′－a－b′)μs/m

接收器R₁和R₂所对应地层的标准声波时差

Δt₂＝((Δt_12上＋Δt_12下)/2)/0.5

＝(e＋d＋c-a＋e′＋d′＋a′－c′)μs/m

而在井眼规则、仪器居中条件下，a′＝a，b′＝b，c′＝c

因此    Δt₁＝1.25×(d＋d′)，

        Δt₂＝e＋e′＋d＋d′

由双发三收声系的工作特点可得接收器R₃和R₂所对应地层的标准声波时差

Δt₃＝Δt₂＋4×(Δt₂－Δt₁)

＝e＋e′＋d＋d′＋4×(e＋e′＋d＋d′－1.25×(d＋d′))

＝5×(e＋e′)

由此可见Δt₃取决于发射器T₁与T₂工作时滑行声波在接收器R₃与R₂所对应地层的传播时间，即由本方法得到的高分辨声波时差反映了接收器R₂和R₃对应的地层的声波特性，提高了声波测井的垂直分辨率。

Claims (5)

1、一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于：对厚h地层的标准时差Δt_h及厚h地层内厚i地层的标准时差Δt_i进行测定后，可获得另一段厚(h－i)地层的标准声波时差Δt_h－i。

2、根据权利要求1所述的一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于：Δt_(h－i)＝Δt_h＋(i/(h－i))×(Δt_h－Δt_i)。

3、根据权利要求1所述的一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于：通过调节厚(h－i)地层的厚度值，可获得不同分辨率的声波时差。

4、一种使用补偿法高分辨声波测井方法而专门设计的声系，主要由一个或两个声波发射器(T₁或T₁和T₂)、两个声波接收器(R₁和R₂)和声波衰减装置(S)组成，其特征在于：在声波接收器(R₁和R₂)之间增设了一个声波接收器(R₃)。

5、根据权利要求4所述的三收声系，其特征在于：所述声系结构为T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂或T₁1.0R₁0.4R₃0.1R₂1.0T₂。

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