正交偶极横波测井.docVIP

7．正交偶极声波测井 7．1 正交偶极声波测井仪器 图22 偶极声波测井仪器探头（下）和正交偶极声波测井仪器（上）探头比较 7．2 各向异性和横波分裂 物理性质随方向而变的介质称为各向异性介质。对于均匀各向异性介质,一个主轴方向就是物理性质不发生变化的方向 (例如，在此方向上弹性波传播速度是常数). 正交各向同性地层可以由三个互相垂直的主轴方向描述. 物理性质仅随方位方向而变的介质称为方位各向异性介质（TI介质）。如图23所示，各向同性挠曲模式波从各向同性介质进入方位各向异性介质，将分裂成两个挠曲模式波。 两种模式波的极化（偏振方向）是正交的, 且平行于方位各向异性介质的主轴方向。每一个挠曲波以不同的速度传播：即快波 (FP)、慢波 (SP). 利用正交偶极子测井仪器我们可以确定正交各向同性地层的水平主轴方向。 理想情况下, 应用正交偶极子测井时，假设其中一个主轴平行井轴. 主平面 (对称面) 是跨越一对主轴的平面.如果一个主平面是各向同性, 即在这个平面上的任何一个方向都是主轴方向，我们就说 它是方位各向异性地层(TI地层)。 理想情况下, 含垂直裂缝系统的地层, 即裂缝面平行于井轴, 类似于TI介质(这时裂缝面是各向同性面)，声波在沿井轴方向传播就类似于在TI地层中传播。 然而,在实际中有多种地质特征导致声波在这些介质中传播类似于在正交各向同性或TI介质中传播(见图23). 垂直TI介质中的横波分裂是方位各向异性地层中的偶极横波测井的理想模型. 仪器激发的偶极横波将分裂成两个沿井轴传播的快波和慢波。 图23横波分裂红色轴表示快主轴、蓝色轴表示慢主轴. 极化(振动方向)就是轴的方向. 蓝色平面是裂缝平面. 引起横波分裂的地质特征： 裂缝 (裂缝系统), 垂直或准垂直. 构造活动区的现场主应力 地层层面不垂直于井轴. 7．3 各向同性介质、TI介质中的挠曲模式波测量 图24 各向同性介质、TI介质中的挠曲模式波测量 各向同性地层: X发射X接收(XX):测量一个速度为c的水平极化横波 Y发射Y接收(YY):测量一个速度为c的水平极化横波 X发射Y接收(XY): 除了噪声什么都测不到 Y发射X接收(YX): 除了噪声什么都测不到 正交各向同性/TI地层（X和Y分别与主轴x1’ 和 x2’ 一致） X发射X接收(XX):测量一个速度为c1的水平极化横波(x1’ 方向） X发射X接收(XX):测量一个速度为c2的水平极化横波(x2’ 方向) X发射Y接收(XY): 除了噪声什么都测不到 Y发射X接收(YX): 除了噪声什么都测不到 当 X和 Y方向分别与 x1’ 和 x2’ 不平行. 将会测到两个主横波四个分量(XX, YY, XY 和YX) 的叠加，测量的速度在c1 和 c2之间. 图25 TI介质中的挠曲模式波测量的4个分量。 XMAC仪器与MAC相比, 就单极测量来说,是一种更好的仪器,对于偶极测量更是如此. 因为XMAC设计的接收器固定的安装在仪器心轴上,与仪器的心轴是去耦的,因此比MAC相比有更好的信噪比. 常规MAC偶极测井时常常出现的仪器模式对于XMAC已不复出现. 使用XMAC技术,可以获得高质量的横波慢度,最大可达到 1100 us/ft. 这样,使声波偶极测井的应用扩展到所有慢地层范围。 7．4 正交偶极子测井资料处理 常规处理: 各向异性和快波角度 ?旋转四分量数据到地层的主轴方向, 则能量交叉最小方位角指明快行波和慢行波方向 (Alford 旋转扫描技术). ?对旋转准直波型（主波）进行速度分析，确定快慢横波、各向异性参数(确定快慢横波的方向). 常规处理的缺点： 如果各向异性(快慢波速度差异)超过速度分析的误差总和时,这种方法将不能凑效， 在各向异性不显著的情况,两个慢度比较接近时,可能会出现将慢波方向指示成快波方向,反之亦然； 角度的多解性。 图25清晰的示范了常规处理方法的缺点。 给出快横波和慢行波(主波)的误差椭圆图（红色），处理后所确定的慢度（白色星状）可能比真正的慢度大或小. 因此在这种情况下,导出的快横波慢度比真快横波慢度大,比处理确定的慢行波慢度大(如图所示),是我们将快波角指示为慢横波角,反之亦然. 图25 常规处理的缺点 改进处理方案： ?旋转四分量数据获得每个接收器的两个主波； ?利用所有接受信号联合,对第m个接受器的慢主波（SP）时移去匹配第n个接收器的快主波(FP)； ?针对不同角度和各向异性参数重复上述过程，叠加所有接受器信号，使时移的SP波和FP波之间的残差极小化； ?对一个波行平移后,取两个波形的差值再取平方, 然后对所有接受器上的波形求和, 在整个时间窗积分（见图26）。 图26 正交偶极子测井资料反演分析 图27. 与各向异性和快波角度为变量的误差函数（目