孔隙地层井孔声场模拟与斯通利波衰减拾取渗透率

【摘要】：油储资源勘探和地球科学探测是地球物理重要的分支学科,其中广泛采用声波测井技术。声波测井技术是石油测井的重要方法之一,其物理基础是井孔声波理论。由于它携带地层信息量多、与油储参数有直接关系、提供的井点数据是地震勘探所必需的，长期以来一直是地球物理测井研究中最活跃的领域。深入理解井孔中声波的激发特性、传播特性、和接收特性，是声波测井仪器设计和测井数据处理的基础。当仪器在井下发射一个时间脉冲后，其接收器就记录到一个脉冲响应信号（声全波波形）。全面了解井孔中声场的最有效办法是对井孔声场进行数值模拟。本文利用完整的Biot孔隙介质声学模型模拟实际的流体饱和孔隙介质，在井孔居中点声源激发时井孔内、外声场理论与数值研究基础上，研究利用斯通利波衰减拾取储层渗透率的方法。 首先，利用完整的Biot孔隙介质声学模型模拟实际的流体饱和孔隙介质地层，以渗透性的孔隙介质波动理论Biot模型为基础，给出流体饱和孔隙介质包围的流体井孔体系声场理论解。介绍Biot波动模型，简要分析模型主要参数及物理意义，介绍动态渗透率的概念。针对居中点声源激发时Biot孔隙地层包围井孔声场问题，通过引入位移势函数，详细地推导了井孔流体中的声场表达式及井外地层中的声场表达式，利用边界条件给出解答，为井孔内外声场的数值模拟提供理论模型的计算公式。 其次，依据井孔内外声场的理论公式，独立编制相应的全波模拟程序。通过对井孔内、外声场的数值计算考查，对井孔内外声场的特点有了又进一步认识。计算考查表明，井内外，渗透率对全波中的斯通利波的衰减影响最大。因此进一步证实可以利用斯通利波幅度衰减间接求取地层渗透率。 最后，针对阵列声波测井的情况，建立了基于物理统计方法的利用斯通利波幅度衰减反演地层渗透率之线性化最小二乘反演模型。分别对多道谱比采用均值和取中值的方法，独立编制计算程序，运用两种方法分别对理论合成数据进行处理，结果表明，谱比的均值和中值的方法大体上都使渗透率的反演误差变小，但是均值不稳定，中值方法比均值方法有更好的稳定性和可操作性，说明统计中值法的方法可行。这种方法也可用于其它导波（如弯曲波、螺旋波等）衰减反演（各向异性）渗透率的处理过程。方法的实际有效性，还有待于处理实际资料并与岩心资料对比。