淺談長源距聲波在火成巖中的應(yīng)用
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論文導(dǎo)讀：長源距聲波介紹�；鸪蓭r介紹�；鸪蓭r，長源距聲波在火成巖中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：長源距聲波，火成巖
一、長源距聲波介紹
儀器原理
長源距聲波儀器的結(jié)構(gòu)見圖1。其組合方式為：T1發(fā)射R2接收，波形WF1，源距8ft；T1發(fā)射R1接收，波形WF2，源距10ft；T2發(fā)射R1接收，波形WF3，源距為12ft；T2發(fā)射R2接收，波形為WF4，源距為10ft，即2-8-2結(jié)構(gòu)。采樣間隔2微妙，記錄長度4毫秒。
TT1、TT2、TT3、TT4分別是T1和T2 發(fā)射到大R1 和R2的聲波旅行時間，這樣的聲系還可以補償井徑變化的影響，儀器源距有8ft、10ft、12ft。
除四條旅行時間曲線和全波列圖外，還可紀(jì)律以顏色深淺反映波的幅度大小的變密度圖，還可給出橫波時差DTS等其他曲線。
圖1 儀器結(jié)構(gòu)及全波列波形圖
二、火成巖介紹
火成巖（IgneousRock）由巖漿（Magma）直接凝固而成。高溫之巖漿在從液態(tài)冷卻中結(jié)品成多種礦物，礦物再緊密結(jié)合成火成巖�；瘜W(xué)成分各異之巖漿，最後成為礦物成分各異之火成巖，種類繁多，細分之有數(shù)百種。如依其含硅量之高低做最簡明之分類，火成巖有酸性（Acidic二氧化硅的含量大于65%）、中性（Intermediate二氧化硅的含量為52%～65%）、基性（Basic二氧化硅的含量為45%～52%），及超基性（Ultrabasic二氧化硅的含量小于45%）四大類。同時火成巖之晶體，因結(jié)晶時在地下之深度不一亦有粗細之別；將此分別代表深淺之粗細做為礦物成分以外之另一分類依據(jù)，火成巖可分成如次之種類：晶體粗大之酸性火成巖為花岡巖（Granite），細小至肉眼不能辨識者為流紋巖（Rhyolite）；晶體粗大之中性火成巖為閃長巖（Diorite）細小者為安山巖（Andesite）；晶體粗大之基性火成巖為輝長（Gabbro），細小者為玄武巖（Basalt）；晶體粗大之凝灰?guī)r（Tuff）超基性火成巖為橄欖巖（Peridotite），此種火成巖無晶體細小者。晶體特大之火成巖統(tǒng)稱偉晶巖（Pegmatite），但應(yīng)指明其為偉晶花岡巖、偉晶閃長巖，或偉晶輝長巖。此外，不論其成分如何，巖漿在地面凝固時通常不暇結(jié)晶。此等不結(jié)晶火成巖均為火山巖，或成塊狀無結(jié)構(gòu)之玻璃，酸性及中性者成黑耀石（Obsidian）或浮石（Pumice），基性者成玻璃質(zhì)玄武巖（BasalticGlass），或在噴發(fā)時破碎成火山角礫巖（VolcanicBreccia）或。
三、全波的應(yīng)用[1]
(一) 彈性模量計算
1．泊松比：定義為橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比：
(1)
2．切變模量：定義為施加的應(yīng)力與切應(yīng)變之比：
(2)
3．楊氏模量：定義為施加的軸向應(yīng)力與法向應(yīng)變之比：
(3)
4．體積模量：定義為靜水壓力與體積應(yīng)變之比：
(4)
5．體積壓縮系數(shù)（有孔隙情況）：為體積模量的倒數(shù)：
(5)
6．巖石骨架壓縮系數(shù)（無孔隙情況）：定義為骨架體積變化與靜水壓力之比：
(6)
公式中的a為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。如果密度單位為g/cm3，時差單位為μs/ft，彈性模量單位為psi(或b/in2)，則a=1.34×1010；如果密度單位為g/cm3，時差的單位為μs/ft，彈性模量單位為GPa(或109N/m2)，則a=9.29×104。如果密度單位為g/cm3，時差的單位為μs/m，彈性模量單位為GPa(或109N/m2)，則a=106。博士論文，火成巖。
(二) 確定地層孔隙度
用縱、橫波時差確定地層孔隙度是最常見的用途。這方面的研究工作非常多，如威利時間平均公式以及各種改進型公式。
(三) 氣層識別
由于氣比油或水易于壓縮，只要巖石孔隙流體中含有少量的氣體，巖石的縱波速度就會顯著減小。因此，縱波速度對孔隙中是否含氣非常敏感。而橫波速度主要沿巖石骨架傳播，與孔隙流體性質(zhì)關(guān)系不大，所以縱、橫波速度因含氣存在較大差異。
然而，任何一種測井方法都不可能是萬能的，但每一種測井方法都能夠提供不同的信息，對儲層評價提供更多的資料，而盡量減小多解性。在用全波測井資料識別天然氣也不例外。博士論文，火成巖。將天然氣在各種測井曲線上的響應(yīng)特征綜合在一起，效果則比較好。博士論文，火成巖。
天然氣在多種常規(guī)測井曲線上有異常特征。針對密度測井，由于天然氣密度明顯低于油和水的密度值，表現(xiàn)在密度測井曲線上是ρb下降，而ΦD上升。針對中子測井，天然氣使中子測井讀數(shù)ΦN下降，‘挖掘效應(yīng)’明顯。
綜合指數(shù)法綜合了地層含氣對縱橫波速度影響的差異（地層含氣對縱橫波速度影響的差異用泊松比參數(shù)來體現(xiàn)），地層含氣對密度、中子測井的影響，儲層地層巖性特征（GR、SP測井）等信息，形成綜合判別指數(shù)法。
地層巖性變化，特別是泥質(zhì)含量的變化，對中子、密度測井響應(yīng)、以及對縱橫波速度也有影響，為了準(zhǔn)確識別天然氣儲層，必須突出地層富集天然氣因素的影響同時限制或抵消泥質(zhì)含量變化等干擾的影響。
天然氣富集在多種測井曲線上有異常響應(yīng)，但它不是影響此曲線變化的唯一因素，例如天然氣會引起密度測井值下降，而泥質(zhì)含量的增加也會引起密度測井值下降；時差的變化可能是天然氣引起的，也可能是孔隙度增加引起的，也許是泥質(zhì)含量增加引起的，也許是這些因素的綜合影響。因此，用單一的測井曲線判別天然氣，不論哪種方法都存在多解性、不確定性。
天然氣定量判別指數(shù)PBG能夠較好的指示氣層，PBG是泊松比（POIS）、自然伽馬（GR）、中子孔隙度（PORN）及密度測井（DEN）值的函數(shù)。
(四) 定性評價地層滲透性
判斷地層滲透性主要依據(jù)是斯通利波時差增大，在波形圖上表現(xiàn)為傳播到達時間滯后；斯通利波幅度衰減增大，特別是高頻成分能量衰減更大，低頻成分能量相對突出；斯通利波主頻明顯降低，表現(xiàn)為波形周期相對拉長。
由于斯通利波的傳播過程還受井眼幾何形狀、井內(nèi)泥漿、地層彈性性質(zhì)以及井壁泥餅等的影響，斯通利波的速度、衰減、頻率等參數(shù)與地層滲透率之間的關(guān)系是相當(dāng)復(fù)雜的。因此要較準(zhǔn)確評價地層滲透性需要參考井徑、自然伽馬等測井資料。
(五) 裂縫識別
在裂縫處，縱、橫波時差常出現(xiàn)跳躍性變化。由時差的跳躍可以較好地確定裂縫的深度位置。一般來說，在低角度裂縫中橫波的衰減比縱波大，在30°-70°的裂縫中縱波的衰減相對較大，橫波的衰減也較大。70°以上的高傾角裂縫對縱波造成的衰減并不明顯。博士論文，火成巖。由于裂縫充填的大都是碎屑、泥質(zhì)甚至流體，橫波的衰減往往特別突出，縱、橫波幅度比值可以指示裂縫。
疊加在斯通利波部分上的高頻成分相對于低頻成分的顯著衰減也是裂縫的反映。
(六) 巖石力學(xué)特性（地應(yīng)力）分析
在鉆井過程中，確定地層巖石機械特性，可優(yōu)化鉆頭、優(yōu)化泥漿。確保不漏失泥漿、不會造成井眼跨塌或井噴等現(xiàn)象。
在油氣田的勘探開發(fā)過程中，可根據(jù)力學(xué)特征確定壓裂規(guī)模，使壓裂縫徑向延伸，控制縱向壓裂高度，確保不壓穿鄰層，達到最佳壓裂效果，對酸化壓裂的壓力及壓裂層位進行設(shè)計。
在采油工程中，確定地層巖石機械特性，可預(yù)計油井開采時是否出砂，使油井在安全壓差下開采。
四、資料對比
常規(guī)測井中，在裂縫井段，聲波的首波時差增大，微電阻率測井曲線顯示為視電阻率低值，高阻剖面中含泥漿濾液或底層水的水平裂縫，在雙感應(yīng)—聚焦組合測井曲線上，將顯示為低電阻率，雙側(cè)向測井，在高阻剖面中的裂縫發(fā)育層段上，曲線呈現(xiàn)明顯的低電阻率異常。博士論文，火成巖。博士論文，火成巖。。
全波測井中，理論和實驗研究都表明，在聲波測井的全波波形中，縱波時差、橫波時差，縱波能量、橫波能量及斯通利波的能量能指示開放性、滲透性裂縫。
與成像資料對比，全波列解釋在對大的裂縫層段的識別上比較正確，但在有的裂縫層段識別能力不理想。
五、結(jié)論
由全波測井資料與常規(guī)測井資料對比可知，全波測井資料能獲得比常規(guī)測井更詳細的地層資料。在油氣識別上，全波比常規(guī)測井更能準(zhǔn)確反映油氣層；在裂縫識別上，全波比常規(guī)測井也能更好的反映裂縫。經(jīng)與成像資料對比可知，全波在火成巖地層能識別部分較大的裂縫。但長源距聲波也存在一些不足，長源距聲波只能反映部分裂縫，在對裂縫的識別上不如成像資料反映的準(zhǔn)確詳細，而且長源距聲波在測井過程中如果檔位和增益調(diào)節(jié)不合適會存在限幅的問題，影響全波資料的解釋，這些都是需要解決的問題。
參考文獻：
[1]王少鶴.微電阻率掃描成像處理成果圖.遼河石油勘探測井公司.2006
[2]王少鶴.CBIL井周聲波成像處理成果圖.遼河石油勘探測井公司.2006
[3]丁次乾.礦場地球物理.石油大學(xué)出版社.2002：245～246
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