最新声波测井-声波成像测井PPT课件.ppt

第一节第一节 声波井下电视声波井下电视三：三：BHTV的应用的应用1 划分高速、低速地层划分高速、低速地层裸眼井中：亮区，高速地层，暗区，低速地层裸眼井中：亮区，高速地层，暗区，低速地层2 确定灰岩剖面的裂缝、溶洞确定灰岩剖面的裂缝、溶洞裂缝或溶洞为暗色的条带裂缝或溶洞为暗色的条带如果裂缝与井眼相交，则可确定裂缝的倾角：如果裂缝与井眼相交，则可确定裂缝的倾角：h斜交逢斜交逢井眼井眼裂缝裂缝dharctg 求斜交裂缝的倾角：求斜交裂缝的倾角：h：黑色条带最高点至最低点的垂直距离。：黑色条带最高点至最低点的垂直距离。 d：井的直径：井的直径3 检查套管检查套管完好的套管为白色，孔洞为黑色，断裂为黑完好的套管为白色，孔洞为黑色，断裂为黑色的条带色的条带3 检查套管的损伤检查套管的损伤完好的套管为白色，孔洞为黑色，断完好的套管为白色，孔洞为黑色，断裂为黑色的条带裂为黑色的条带立体图 井径曲线 纵截面图 横截面图 3 检查套管的损伤检查套管的损伤完好的套管为白色，孔洞为黑色，弯曲完好的套管为白色，孔洞为黑色，弯曲断裂为黑色的条带断裂为黑色的条带纵截面图 水泥评价测井水泥评价测井CET下井仪下井仪器由器由8个超声换能器和一个参个超声换能器和一个参考换能器组成，见图考换能器组成，见图215。它不仅能反映套管井中两个声它不仅能反映套管井中两个声学界面的胶结情况，而且对管学界面的胶结情况，而且对管外水泥胶结具有圆周分辨力和外水泥胶结具有圆周分辨力和纵向分辨率。纵向分辨率。8个换能器按螺个换能器按螺旋形排列，相邻两个之间夹角旋形排列，相邻两个之间夹角为为45，各自探测套管的，各自探测套管的45角范围的空间。角范围的空间。1.水泥评价测井水泥评价测井CET和方位声波成像测井和方位声波成像测井SBT其他声幅测井方法其他声幅测井方法 方位声波成像测井仪方位声波成像测井仪SBT是贝克是贝克阿特拉斯公司阿特拉斯公司推出的水泥胶结评价测井仪。推出的水泥胶结评价测井仪。SBT同样是根据测量同样是根据测量回波的声幅变化来反映固井质量，但它提供回波的声幅变化来反映固井质量，但它提供井周每井周每60方位的水泥胶结质量状况。方位的水泥胶结质量状况。SBT测井仪具有测井仪具有6个推靠极板，个推靠极板，6个推靠极板呈间隔个推靠极板呈间隔60方位排列，方位排列，每个推靠极板上有一个声波传感器。测井时推靠极每个推靠极板上有一个声波传感器。测井时推靠极板将声波传感器推靠在套管壁上贴套管壁测井。板将声波传感器推靠在套管壁上贴套管壁测井。 SBT能够从每间隔60的方位对套管井井壁周围的水泥胶结情况进行测量，其发射和接收探头平面展布如图216所示。SBT环能同时提供声波变密度测井资料。 图图2-16 SBT声系结构平面展示图声系结构平面展示图图中最后一道中的6条灰色面积曲线为SBT6个声波传感器测量得到的6个扇形区域的套管波强度衰减曲线。所不同的是CBL直接输出声波幅度曲线，而SBT输出的是幅度衰减曲线。灰色灰色面积曲线的幅度越高，表明套管波面积曲线的幅度越高，表明套管波强度衰减越大，第一界面胶结越好强度衰减越大，第一界面胶结越好，如图中的X120X240井段，除局部井段（X170附近）外，声波强度衰减幅度都很高，表明该井段套管与水泥环胶结好，声波藕合好，大量的声波能量都藕合进入到了水泥环中。 井壁地层及套管技术状况评价测井井壁地层及套管技术状况评价测井 目前用于井壁介质（井壁地层或套管）状况评价的测井方法主要有目前用于井壁介质（井壁地层或套管）状况评价的测井方法主要有Schlumberger的的BHTV(Borehole Televiewer)和和UBI(UltraSonic Borehole Imager)以及以及Baker Altlas的的CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)等井等井壁成像测井仪。这些测井仪器既可应用于裸眼井中研究井壁表面特征，也可壁成像测井仪。这些测井仪器既可应用于裸眼井中研究井壁表面特征，也可应用于套管井观察套管内壁，仪器都包含声系、信号采应用于套管井观察套管内壁，仪器都包含声系、信号采集、信号传输与地面处理及显示集、信号传输与地面处理及显示4个组成部分。声系部分个组成部分。声系部分由一个能旋转的声波探头构成，该声波探头兼作发射探由一个能旋转的声波探头构成，该声波探头兼作发射探头和接收探头。测井时，声波探头以固定速率旋转，对头和接收探头。测井时，声波探头以固定速率旋转，对井眼的整个井壁进行井眼的整个井壁进行360扫描测量。由于声波探头旋转扫描测量。由于声波探头旋转测量的过程中，仪器也以一定的速率在井中上提，因此，测量的过程中，仪器也以一定的速率在井中上提，因此，仪器的记录点都为螺旋上升。仪器的记录点都为螺旋上升。 1 井周声波成像测井仪井周声波成像测井仪CBIL CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)是是Baker Atlas公司的井周声波成像测井仪，仪器公司的井周声波成像测井仪，仪器结构、测量原理与结构、测量原理与UBI等超声成像仪相似，在不同等超声成像仪相似，在不同的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作，的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作，以适应复杂的测井环境。不同的是以适应复杂的测井环境。不同的是CBIL的声波发的声波发射器由两个直径分别为射器由两个直径分别为1.5in和和2.0in的半球组成，的半球组成，声波发射器的发射频率为声波发射器的发射频率为250400kHz。测井过程。测井过程中，换能器以顺时针方向旋转，对整个井壁进行中，换能器以顺时针方向旋转，对整个井壁进行360扫描测量，其垂向分辨率可达扫描测量，其垂向分辨率可达0.762cm。 CBIL资料主要用于确定地层的构资料主要用于确定地层的构造特征、沉积环境，描述原生孔隙度造特征、沉积环境，描述原生孔隙度和次生孔隙度（如孔、洞、缝等），和次生孔隙度（如孔、洞、缝等），以及确定井眼的几何形态和井壁崩落以及确定井眼的几何形态和井壁崩落情况。情况。此外，它还能此外，它还能在套管井中确定在套管井中确定套管厚度，了解套管是否变形和损伤套管厚度，了解套管是否变形和损伤。图为某井段的图为某井段的CBIL输出的时间图像和输出的时间图像和幅度图像，由图可见，幅度图像比时幅度图像，由图可见，幅度图像比时间图像具有更高的分辨率。间图像具有更高的分辨率。 CBIL井壁成像测井资料包含的地层信息通过成像图上的颜井壁成像测井资料包含的地层信息通过成像图上的颜色、形态等反映出来。按图像颜色可分为色、形态等反映出来。按图像颜色可分为浅色、暗色及杂色浅色、暗色及杂色三类三类，分别代表了不同的地质意义，如高声阻抗、低声阻抗及声，分别代表了不同的地质意义，如高声阻抗、低声阻抗及声阻抗非均质地层。因此，凭借成像图上颜色的深浅变化可以对岩阻抗非均质地层。因此，凭借成像图上颜色的深浅变化可以对岩性、裂缝等进行识别。按图像形态分类，可分为块状、线状、条性、裂缝等进行识别。按图像形态分类，可分为块状、线状、条带状、斑状等模式，它们也分别表示不同的地质意义。带状、斑状等模式，它们也分别表示不同的地质意义。 （1）块状模式。块状模式。指颜色较单一的均质块状结指颜色较单一的均质块状结构，代表一种块状沉积结构，表明沉积中不发育构，代表一种块状沉积结构，表明沉积中不发育裂缝、层理、孔洞等。亮色块状指示岩性较致密裂缝、层理、孔洞等。亮色块状指示岩性较致密的地层，如致密碳酸盐岩、致密火成岩、块状砂的地层，如致密碳酸盐岩、致密火成岩、块状砂岩等；暗色块状指示典型的泥岩及缝洞发育的碳岩等；暗色块状指示典型的泥岩及缝洞发育的碳酸盐岩和火成岩等。酸盐岩和火成岩等。 （2）条带状模式条带状模式。图像上显示为明暗相间的。图像上显示为明暗相间的条带状，指示为砂泥岩互层沉积环境。条带状，指示为砂泥岩互层沉积环境。 （3）线状模式。线状模式。图像上显示为线状，指在一图像上显示为线状，指在一定范围内由于声阻抗或电阻率的变化，而导致图定范围内由于声阻抗或电阻率的变化，而导致图像颜色突变。线状模式可指示裂缝、人工诱导缝、像颜色突变。线状模式可指示裂缝、人工诱导缝、层面、冲刷面、缝合线、不整合面、断层等不同层面、冲刷面、缝合线、不整合面、断层等不同特征。各种特征容易混淆，因此，正确识别它们特征。各种特征容易混淆，因此，正确识别它们是裂缝识别和计算的关键。是裂缝识别和计算的关键。 （4）斑状模式。斑状模式。成像图呈现为斑状，多为溶成像图呈现为斑状，多为溶蚀孔洞或井壁地层剥落（对声成像）等。当地层蚀孔洞或井壁地层剥落（对声成像）等。当地层有角砾或砾石存在时，图像呈亮色斑状。有角砾或砾石存在时，图像呈亮色斑状。 各种井下声波成像测井仪都可以同时输出一各种井下声波成像测井仪都可以同时输出一张反射回波幅度成像图和一张反射回波到达时间张反射回波幅度成像图和一张反射回波到达时间图，反射回波幅度成像图比反射回波到达时间图图，反射回波幅度成像图比反射回波到达时间图具有更高的精度。具有更高的精度。 反射回波幅度成像图一般通过颜色的明暗变反射回波幅度成像图一般通过颜色的明暗变化来反映测量介质的表面特征：化来反映测量介质的表面特征：井壁声阻抗大，井壁声阻抗大，反射波强，颜色亮；井壁声阻抗小，反射波弱，反射波强，颜色亮；井壁声阻抗小，反射波弱，颜色暗。颜色暗。 反射回波到达时间图一般也通过颜色的明暗反射回波到达时间图一般也通过颜色的明暗变化来反映测量介质的表面特征：井径大，颜色变化来反映测量介质的表面特征：井径大，颜色暗；井径小，颜色亮。暗；井径小，颜色亮。 输出图像资料的特点输出图像资料的特点处理成果处理成果: 声波回波幅度图像声波回波幅度图像 声波回波时间图像声波回波时间图像 详细井眼形状图详细井眼形状图 声波回波幅度、时间声波回波幅度、时间平均值曲线平均值曲线主要应用主要应用: 识别椭圆井眼、确定椭圆识别椭圆井眼、确定椭圆长轴方向长轴方向 井眼形状描述井眼形状描述,推算地应力推算地应力方向方向 裂缝、溶洞的识别裂缝、溶洞的识别 识别薄层识别薄层 地层评价地层评价 套管内径和厚度评价套管内径和厚度评价纵向分辨率纵向分辨率1-3cm,1-3cm,探测深度探测深度30cm30cm左右左右天然裂缝天然裂缝井眼崩落井眼崩落 与与BHTV相比，相比，UBI和和UST具有更高的测量精具有更高的测量精度和更好的图像质量，度和更好的图像质量，UBI的垂向的垂向分辨率变化范围分辨率变化范围0.20.4in（0.508-1.016cm）。）。UBI和和USI的探头结构的探头结构相似，（图中的探头适用于不同井相似，（图中的探头适用于不同井眼，根据井眼大小，眼，根据井眼大小，UBI和和USI仪器仪器的声波探头可以拆换）。的声波探头可以拆换）。 (b) 标准测量模式标准测量模式 （c）流体性质测量模式）流体性质测量模式仪器有两种工作状态，即流体性质测量和标准测量，如图仪器有两种工作状态，即流体性质测量和标准测量，如图222(b)、(c)所示。探头逆时针旋转用于测量套管和井壁所示。探头逆时针旋转用于测量套管和井壁的声波性质，为标准测量模式；探头顺时针旋转测量井内的声波性质，为标准测量模式；探头顺时针旋转测量井内流体的声学特性，为流体性质测量模式。流体的声学特性，为流体性质测量模式。 UBI可以在可以在250kHz和和500kHz两种声波频率下工两种声波频率下工作；作；USI可以在可以在195kHz、650kHz两种声波频率下两种声波频率下工作。根据钻井液类型、密度不同，可选取不同工作。根据钻井液类型、密度不同，可选取不同的工作频率。在高分散相钻井液体系中，采用较的工作频率。在高分散相钻井液体系中，采用较低频率的超声波能够得到更好的图像效果。低频率的超声波能够得到更好的图像效果。UBI has two operation frequencies, 250kHz and 500kHz. And USI, 195kHz, 650kHz. Based on mud type, density to select available frequency. 右图示意地给出了右图示意地给出了UBI幅幅度资料和井径度资料和井径(Borehole Radius)资料在井眼应力垮资料在井眼应力垮塌塌(Breakout)、键槽、键槽(Keyseat)等研究中的应用。等研究中的应用。从图上可见，应力垮塌出现从图上可见，应力垮塌出现在井壁的对称方位上；而键在井壁的对称方位上；而键槽仅在井壁的一个方位上出槽仅在井壁的一个方位上出现。现。井眼垮塌和键槽的井眼垮塌和键槽的UBI显示显示Corresponding to the ellipse borehole, breakout, keyseat and etc. UBI image shows dark points or black lines处理成果处理成果 STC纵波、横波、斯纵波、横波、斯通利波时差提取通利波时差提取 NDE声波能量损失处声波能量损失处理理 STFRAC斯通利波裂斯通利波裂缝分析缝分析 STPERM斯通利波渗斯通利波渗透率分析透率分析 ANISOTROPY 地层地层各向异性分析各向异性分析主要应用主要应用 确定孔隙度确定孔隙度 地层渗透性指示地层渗透性指示 气水判别气水判别 裂缝识别及有效性评价裂缝识别及有效性评价 地层各向异性预测主裂地层各向异性预测主裂缝走向及地应力方向缝走向及地应力方向温泉温泉1-11-1井斯通利波能量及波形变密度井斯通利波能量及波形变密度仪器深度参考点3-5/815.59+分隔器长度3.5BARS 仪器结构图仪器结构图6inBARS 在大斜度井中用反射波测量原理图在大斜度井中用反射波测量原理图8个阵列接收器反射器-接收器间距可变绝缘接头单极源反射信号井眼信号地层界面BARS 在垂直井中用折射波测量原理图在垂直井中用折射波测量原理图纵波首波横波首波斯通利波源源 接 收接 收器 间器 间距 ，距 ，英尺英尺观测系统建模得到的合成共炮点记录 小小 结结1.BHTV测井仪器结构和测量原理？测井仪器结构和测量原理？2. BHTV测井成像原理是什么？测井成像原理是什么？3.不同地层和井眼在不同地层和井眼在BHTV图像有什么特征？图像有什么特征？4.BHTV测井有什么应用？测井有什么应用？5.CBIL测井原理与应用测井原理与应用?6.UBI,USI测井原理与应用？测井原理与应用？7.声波成像测井资料有哪些应用？声波成像测井资料有哪些应用？43 结束语结束语