现代声波测井技术及其发展特点
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作者:肖勇
摘 要：随着科技的发展，声波探测技术几经波折，在理论与实际应用的结合下，取得了客观的成果。声波探测技术的发展趋势及其特点也成了行业内深度研究的课题之一。该文着重分析现代声波测井技术的原理以及声波速度测井、全波列测井、多极子阵列声波测井、超声波井壁成像测井等技术的探测方法，分析声波测井技术的现状及其发展，对以上问题深入分析并为探索现代声波测井技术及其发展特点做参考。
关键词：测井技术 发展 声波 地质
中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（a）-0057-02
声波测井技术自20世纪50年代起，历经几十年的发展，目前已成为油气勘探、储量测评、完井及开采油气等多个地质工程不可或缺的科学技术，该技术的发展同时也是物理测井学科的重大突破与贡献。现代科技发展与电子信息时代的到来使声波探测技术不断完善与创新，出现了一大批先进的探测技术。现代测井技术的前行使油气勘探与工程领域得到更全面精确的参数信息，并能根据这些信息展开深度研究。
1 现代声波测井技术的原理、方法及影响因素
1.1 技术原理
声波测井技术利用声波的机械振动能量小作用大的性质特点，通过岩石进行传播并测量。这项技术是物理测井最常用的方式，对地质岩石的探测与井壁侧岩的测评都有极大的作用[1]。声波利用自身的频率、速度、能量变化的显著特征等通过岩石获取参数，并判断井壁侧岩中水、油、气层含量和分类的性质作用。
1.2 操作方法
将声波探测仪器深入指定的测量井内，通过仪器产生的沿井壁传递的声波，传出再传回信息，取得岩石的参数信息，并进行计算考量。
首先是井眼补偿的声波速度测井方式。通过发射器发出的声波沿井壁传递直至接收器接收会产生时间差，为了缩小误差，声波探测器采用井眼补偿的形式探测。这种探测方法主要用在划分致密地层、利用井眼缝隙的大小确定岩石性质、方便物理计算地层密度、识别地层的裂缝、地震标记、地质异常情况等多方面。
声波全波列测井是在发射声脉冲后再进行对横渡、滑行纵波到达接收器后的依次记录，主要侧重于速度和偏幅程度研究。这种声波探测方法可以直接获得横纵波速度的数据及对比，进而对岩石进行识别。
超声成像测井对地质整体的图像处理有利，可以通过声波传递的信息经过图片处理得到二维、三维图像，深度更強。形成彩色图像时按照黑、棕、黄、白的顺序进行数据筛选，可以得到质量较好的薄储层[2]。
多阵子阵列声波测井是由纵横波与导波组成。大多声波只能通过硬地层传递信息，而多阵子阵列声波可以通过软地层测量，这也是新一代技术的结合成果。
1.3 影响因素
现代声波测井技术的影响因素主要分为地层厚度、“周波跳跃”现象、井径、盲区等。
1.3.1 地层厚度
地层厚度的大小是相对声速测仪的间距来说，因此地层厚度分为厚层、薄层、薄互层这3种。厚层是在地层中时差曲线导致的平直段，称其为地层时差值，而当地层岩性或井的空隙不均匀分布时，位于地层上下界面半幅点的时差曲线一有波动，便要获取地层中部时差曲线的平均值作为地层的时差值。目的层时差受到相邻地层时差的影响正相关增加或减少[3]。在确定地层界面时不能使用曲线的半幅点确定。当间距大于薄互层厚度时，测井值并不能反映地层的准确速度。
1.3.2 “周波跳跃”现象的影响
通常情况下，接收两个换能器的声速测速仪被同一脉冲首次触发，地层吸收大声波往往有明显衰弱，而这时首波信号只能触发到路径最短的接收器线路。当线路只能被续至波触发时，首波便不起作用，在声波时差曲线上出现幅度较大的不稳定的时差运动变化，被称为周波跳跃。
1.3.3 井径
井径在扩张时声波时差发生变化，时差曲线会出现假象异常现象。
1.3.4 盲区
现代声波测井技术存在盲区的影响，仪器记录点周围一定厚度的地层对测量结果没有任何提供参数，被称为盲区。当测量的地层时差是上下两个发射器分离工作时，需要由两个接收器记录的首波到达时间的平均值计算得到。而计算的时差大小反映了接收器对应的地层速度，在低速层时，上下发射声波与实际的传播距离并不明显重合。因此现代技术存在的弊端需要更多的研究去修补探索。
2 声波测井技术的发展现状
基于现代化技术的发展，声波测井技术经过几十年的改进，在石油行业等领域体现了用途。以石油行业为例，测井技术的分辨率高、连续性好、节省成本等特点为石油行业带来了极大的需求满足。但是在更深层面的探测与评价中，现有的声波探测技术仍达不到，因此声波探测器仍需不断研发，提高其在成像测井、核磁共振测井、地层测试以及石油检测等领域的应用。
从近年来的研究内容上看，测井评价与石油储层的研究更加贴合，采集技术、物理研究方面不断优化。例如，哈里伯顿公司与Anschutz勘探公司的联合，利用微电阻成像和元素分析数据识别规薄层。数字岩石物理技术日新月异，发展迅猛，逐步受到行业重视。此项技术可以从一块岩芯中获得岩石的相互关系，而对于更多的岩芯可以通过成像细分等特征进行处理计算，逐渐被行业接受推崇。现代声波测井技术在国际上仍存有垄断现象，国际的大公司例如，贝克休斯仍旧在技术发展、研究、资金等方面起着主导作用。随钻测井技术也正在纵向深层次发展，测量更加完善。
地质储层的探测程序愈加复杂，同时加深了获取信息的困难，未来在地层测试技术方面的需求仍会不断增加，地质测试技术应用范围将会进一步扩大。在数年的发展当中，测井系统的深度和广度逐渐趋向多元化、立体方向发展，并着重加强岩石物理实验分析、硬件的结合密度分析，对储层进行具体的分析与测量得到更加利于实际发展的数据，这也成了未来发展的趋势之一。
3 声波测井的特点
3.1 声速曲线特征
储集层厚度较大，当声速曲线呈平缓起伏变化时，大概在2～3mm以内并读取曲线平均值。若储层内声速曲线内有显著的时差减小的凸点且位置和微电极等曲线电阻率增大的明显凸点相同，则这些凸点是致密夹层的标识，并不作为储层性质，应选取计算凸点后的曲线平均值。储层内声速曲线若表现出台阶的形状，应分段取值计算，而分段的最小厚度需要与声速测速仪的分层能力相同。
若储层厚度较小，没有显著的弯点，声速曲线在储层内没有相对平稳的曲线线段，此时选取弯点的数值。如果没有弯点，声速曲线显现凸形状态，根据操作经验，凸点的极值是可以被认为地层读数的，如果凸点数值失去代表性，则认为此层无法读数。
3.2 阵列化与集成化
阵列化囊括探测器数目、组波、信号采集的数字化、信息利用的全波化、应用领域的扩展化。集成化主要侧重于单级、偶级、四级源的组合化、多种探测的综合化、一体化等，主要是为了每一次下井探测可以获取多样化的声波参数，在不同角度识别与评价的复杂地层的属性是各不相同且在变化的，需要提供三维立体图像的辅助，从而提高探测的准确率和效率，减少不必要的成本输出。
4 结语
现代声波测井技术的发展为社会、科技等多个方面都做出了可观贡献，已然成为行业的领先技术。关注并不断创新声波测井技术，将会使人们更了解地质运动与构成，推动工业、石油、环境等多方面领域的发展。
参考文献
[1] 岳文正.高分辨率阵列声波测井反射成像储层识别方法[J].测井技术，2018，42（1）：29-34.
[2] 梁全印.声波测井技术的分类及发展探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018（3）：134-135.
[3] 卢炳文.现代声波测井技术应用分析与探讨[J].石化技术，2019（1）：208.
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