中国石油大学(北京) 乔文孝
4
MultiPole Acoustic Logging Tool
耐温、耐压： 150℃、100MPa
可测井眼范围： 114.3～533.4mm
单极子发射器： 1组（频率范围1～20kHz）
四极子发射器 ： 1组
正交偶极子发射： 2组（同深度）
多极接收站： 8组(单极和正交偶极接收)
6in
1990
9ft 11ft 11.5ft
中国石油大学(北京) 乔文孝
硬地层典型波形(DSI)
Lower Dipole Waveforms
PS
Stoneley
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
Time(ms)
0
PS波模式
2
4
6
8
10
12
14
Time (mS)
Stoneley波模式
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3
2012/12/16
Synthetic Waveforms
中国石油大学(北京) 乔文孝
Dipole Shear Imaging Tool
接
Receivers 收 阵
隔
Isolator 声 体
Monopole 单极发射 Dipole 上偶极发射
下偶极发射
42in
Schlumberger
接收声源的工作频率范围: 0.5～30kHz
单极模式源距：2587~4703mm
偶极模式源距：3120~4170mm
接收站间距： 152mm 仪器外径： 92mm
CNPC
最大外径： 最大测速：
99mm 512m/h
2007
数字化精度： 14位
时间采样间隔： 8～40μs
A/D通道：
8
中国石油大学(北京) 乔文孝
D
100
1.0
120
0.8 140
0.6
0.4 160 0.2
0.0 180
0.2 0.4 200
0.6 220
0.8
1.0
240
260
80 60 40
20
0
340
320 300 280
中国石油大学(北京) 乔文孝
Monopole Propagation in a Fast Formation
Fast: Vs > Vf
能量各向异性
MPAL-Soft Formation
Cross Dipole - Shear Wave Splitting
HTI介质
声波测井技术的演化
R
R2
R1
T
单发Байду номын сангаас收(1927)
T
测量结果与井液有关 单发双收(1954)
消除了井液影响，
但与井径有关
T2
接
R2
收
阵
R1
隔
声
T1
1980
体
双发双收(1965) 井径补偿
利用四极子声源可以在任意地层井孔中测量地层的横波波速
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多极子源的指向性图
100
80
1.0
120
60
0.8
140
40
0.6
0.4 160
20
0.2
00.0 180
0
0.2
0.4 200
340
0.6
220
320
0.8
240
300
1.0
Monopole
260
280
Dipole
Quadrupole
Tool Type Traditional tool
EVA DSI
MAC
Frequency range
15kHz~25kHz 1kHz~25kHz Monopole:5kHz~20kHz Dipole:1kHz~4kHz Monopole:2kHz~15kHz Dipole:1kHz~3kHz
Sampling time 5µs 5µs
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声波测井技术的应用
1927年第一台单发单收声速测井仪的出现只 是为了给地震勘探资料提供声速值以刻度反 射地震波波形。 半个多世纪以来，声波测井仪器除保留和增 强了这一原始功能外，在地层评价、石油工 程等领域均得到了广泛的应用。
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声波测井技术的功能
•
On-depth Bender Bar X-X and Y-Y Dipole
• Sensor Spacings: 0.5 ft (15 cm) between receivers
•
Dipole 9.2 ft (2.8 m) to 1st Receiver,
•
Monopole 10.2 ft (3.11 m) to 1st Receiver
Slow: Vs < Vf
817.241943
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
t(ms)
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偶极子声源(非对称声源)
声偶极子:相距为l(l<<λ), 振幅相等而振动位相相反的两 个点声源构成的振动系统.
e p ≈ kAl cosθ
j(ωt −kr + π ) 2
14
P
S
12
10
0
1000
2000
3000
4000
5000
时间 (us)
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四极子声源(非对称声源)
1.0
(c)
100 120
80
0.8 140
0.6
60 40
0.4 160
20
0.2
0.0 180
0
0.2
0.4 200
340
0.6
220
320
0.8
1.0
240
300
260 280
transmitter and two dipole transmitters. The receiver array consists of 32
receiver crystals arranged in eight co-planar rings.
• Source Type: Piezoelectric- Monopole
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
Time (mS)
下偶极模式
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MAC声系示意图
接 收 阵
隔 声 体
单极发射 上偶极发射 下偶极发射 单极发射
42in
6in
8ft 9ft 10ft
WEST ATLAS 1992
2.5ft
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LFD声系示意图
单极发射 偶极发射
Head waves
Compressional Shear
Stoneley
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Monopole Propagation in a Fast Formation
PS
S to n ele y
0.0
0.4
0 .8
1 .2
1 .6
2 .0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
T im e (m s)
单极子发射 上偶极发射
下偶极发射
42in
6in
9ft 11ft 11.5ft
中国石油大学(北京) 乔文孝
1990
5
2012/12/16
间距和源距变化趋势
• 间距变小→提高测量分辨率 • 源距变大→在时域分辨各种波动模式 • 接收探头个数变大→增加信息冗余、提高测
量的可靠性
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几种声波测井仪器源距对比
Tool type traditional
EVA
DSI
MAC
Spacing 5ft~12ft 3.3ft~41.8ft
9.2ft~15ft
8ft~14ft
Span-m 2ft 3ft
0.5ft
0.5ft
Remark
16 components T2-R12
Monopole:T1-R8 Dipole:T2-R8
10µs~40µs
8µs~32µs
Sampling length 512 2048
512~15000
512
工作频率范围降低 采样时间长度变大 能够得到良好的斯通利波甚至反射纵波资料
中国石油大学(北京) 乔文孝
中国石油大学(北京) 乔文孝
6
11.14' 11.14'
隔
LFD
声
体 Halliburton
12''
单
极
接
收 12''
1994
偶 极 接 收 中国石油大学(北京) 乔文孝
WaveSonic, Halliburton , 2001
• This tool utilizes three transmitters: one omni-directional monopole
• Source Characteristics:
•
Dipole 500 Hz to 3 kHz – programmable
•
Monopole 5-6 kHz center frequency, 1 kHz to 12 kHz band width