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近年来,多极子阵列声波测井技术在石油勘探和开发等领域得到了重要的应用。该技术可提供任意地层的纵波、横波和斯通利波慢度和衰减,其另一主要应用是利用斯通利波结合其它测井资料能够评价地层的渗透性与横向各向同性。利用频散分析技术可区分地层的渗透性与横向各向同性,进而确定渗透率和横向各向同性的大小等。
本文从多极子声源在孔隙渗透性地层和横向各向同性地层充液井孔中的声场理论出发,对多极子声波测井资料的处理及应用进行了较深入研究,并开发了相应的处理软件。主要表现在:
1、讨论了多极子声源在孔隙地层和横向各向同性地层充液井孔中激发的斯通利波传播理论,在此基础采用实轴积分法与牛顿-拉夫森数值解法数值模拟孔隙地层与横向各向同性地层中斯通利波的时域波形与频散慢度曲线。数值结果表明,在孔隙地层与横向各向同性地层,斯通利波存在频散现象,且在低频范围内相速度与幅度随频率变化明显,数值模拟为利用斯通利波反演渗透率与横向各向同性提供了可靠的理论分析依据。
2、利用Radon变换法对多极子阵列声波测井数据进行波场分离,得到只受地层渗透性与横向各向同性影响的的直达斯通利波;采用加权频谱相关法从频散斯通利波中提取相慢度频散曲线。这两种阵列声波测井的处理技术为斯通利波反演渗透率与横向各向同性奠定了技术基础。
3、通过分析对比各向同性非渗透性地层、横向各向同性非渗透性地层和各向同性渗透性地层中斯通利波的时域波形与频散慢度曲线变化特性,评价地层渗透性与横向各向同性:1).各向同性地层频散曲线重合;2).渗透性地层斯通利波时差增大;3).横向各向同性地层斯通利波时差减小。
4、提出了一种通过将理论模拟斯通利波频散曲线与现场提取的斯通利波频散曲线对比分析,进而同时反演地层渗透率与横向各向同性的方法。
5、开发了一套利用频散斯通利波反演地层渗透率与横向各向同性的软件,通过处理大量现场多极子阵列声波资料并与其它测井资料处理结果对比,验证了该软件算法的可靠性与稳定性。