２０１２年第４期 外测井技术 Ａｕｇ．２０１２ ２０ 总第１９０期 Ｗ０ＲＩＪ）ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩＮＧ ＴＥＣＩＩＮ０Ｌ０ＧＹ Ｔｏｔａｌ ｌ９Ｏ ・基础科学・ 一种声波时差测井曲线的校正方法 刘思慧 首祥云 １．吉林大学地球探测科学与技术学院２冲国石油大学 摘要：因为钻井过程中，井眼跨塌和井壁的凹凸不平使声波在井内传播的实际路径发生了改变， 使声波时差测井曲线受到影响从而降低解释资料的精度，所以对声波时差进行校正是数据处理的 一个重要环节。本文介绍了一种声波时差校正的方法：首先做井径与声波时差的散点图利用统计 建模的方法回归出井径与声波时差的关系式，然后找出一种能有效地对声波测井资料进行校正的 方法，最后声波时差求地层孔隙度，并对校正前后计算的孔隙度进行了对比和分析。 关键词：声速测井；井径；声波时差；校正方法 ０引言 的泥岩时差增大的结论，给出了围岩满足Ｆａｕｓｔ公式 时的声的传播方法。刘中奇、王莹等给出了用漫发 在钻井过程中，由于有些砂泥岩地层比较疏松， 射声路法计算井径变化造成的声波时差补偿量的方 再加上泥浆滤液的长时间浸泡，很容易发生跨塌引 法。朱家俊等给出了泥岩速度金牌时间变化的趋势 起井径变化。裸眼井声速测井测量的是由发射器发 图，浸泡后的泥岩声波时差呈增大趋势最大可增加 射的到达不同距离的两个（或多个）接收器的沿井壁 １ ８０ ｓ／ｍ。隋志强根据声波时差测量结果受井径扩 传播的滑行纵波的时问差。因此，无论是ｍ发双收 径和岩性变化的双重影响，设计了一种砂泥岩剖而 声波测井仪还是双发双收补偿声波测井仪都会因为 的变井径、变岩性模型，分析了补偿声波测井产生的 井眼跨塌和井 的凹凸不平而不可避免地给声波时 滑行波传播路径，按照赞马时间最小原理推导出了 差测井曲线带来一定的影响。尽管补偿声波测井仪 同时考虑井径变化和岩性变化的声波时差补偿计算 对－Ｊ 艮有…・定的补偿作用，但这种补偿作用是十分 公式 ］。 有限的。 以｝ 都是从不同角度利用不同的研究方法得ｆ＝“ 罔内已有很多专业人士对声波时差的校正进行 的声波时差校正方法，本文是根据井径对声波时差 了研究，校正方法也逐渐优化。李丽提｝ｊＪ了一种均 的影响利用统计的方法得出的声波时差校正公式对 匀设计声波时差校正算法，该算法利用均匀设计方 声波时差进行校正的方法。 法确定候选解，利用模拟退火规则来选择候选解，同 时提出了退火温度和过程的选取方法，便该算法具 １声速测井的基本原理 有自适应的特点。刘浩等列举和图示了扩径时测量 声波速度测井简称声速测井，测量滑行波通过 的声波时差与实际地层的声波时差的关系，给出了 地层传播的时差。是目前用以估算孔隙度、判断气 利用测点贡献段平均井径与测点井径之差进行校正 层和研究岩性等的主要测井方法之一。它的下井仪 的公式。李洪奇等用声波射线理论数值模拟法得ｌ｛Ｊ 器主要由声波脉冲发射器和声波接收器构成的声系 了与几何声学一致的结论，并给出了不同扩径范围 以及电子线路组成。声系主要有三种类型，单发射双 和扩径深度段对应的测量值变化表。陈刚花等研究 接收声系和双发射双接收及双发射四接收声系 。声 了泥浆浸泡对泥岩波时差重构的作用，得Ｈ＝｛浸泡后 波速度测井测量的是由发射器发出的沿井壁传播的 基金项目：国家自然科学基金（４１１７４０９６）和国家重大专项（２０１１ｚｘ０５００９、２Ｏ１１ｚｘＯ５Ｏ４４）联合资助。 作者简介 刘￣（１９９０一），女，硕士研究生，所学专业为地球探测与信息技术，主要从事测井解释方面的研究。 ２０１２年第４期 刘思慧，等：一种声波时差测井曲线的校正方法 ２１ 滑行纵波到达远、近接收器的时问差。为了校正仪 器记录点深度与真实深度之问的偏差，声波Ｎ－Ｊｔ：仪 ２井径对声波时差的影响 器一般都采用双发双收补偿声系。 图１声波测井的双发双收声系的补偿原理图 图１（ａ）为声波ｉ贝４井的双发双收补偿声系示意 ｝冬ｊ，ｒｒｌ和Ｔ 为发射器阵列，Ｒ 和Ｒ：为接收器阵列。 两个接收器在中间，上下各有一个发射器，源距相 同。由Ｔ 一Ｒ 一Ｒ 构成下发射声系，Ｔ 一Ｒ 一Ｒ 构成上 发射声系 。根据滑行纵波在地层中的传播规律和 双发双收声系的特点可得： ＡＣＩＥ１ ＥｊＦＩ—Ｃ１Ｄ ｔＩ一——一十———— Ａｔ２：—ｔ２ ：——Ｃ２Ｅ２Ｅ２Ｆ２－Ｃ—－————２Ｄ２４－———— （２）Ｌ２Ｊ ｖ ｖｆｎ １， 、 Ａｔａ＝二Ｉ２ Ａｔ ＋Ａｔ ） （３） 式中，Ｃ Ｄ 、Ｅ Ｆ。、Ｃ：Ｄ 和Ｅ：Ｆ：表示距离Ａｔ 和Ａｔｚ 分别为下、上发射声系所测得的时差；Ａ ｔ 为两种声 系的平均时差；Ｖ和Ｖ 分别为地层速度和泥浆速 度。从上面的公式可以看Ｉ叶ｌ声速测井得到的声波 时差是ｒｆ１上发声系和下发声系测得的声波时差的 平均值。 从上面的双发双收补偿声波测井的补偿原理 ｝冬１中我们可以看出，当扩径时上发下收得到的声波 时差比真实值小，因为此时Ｅ Ｆ：＜Ｃ Ｄ ，Ａｔ 变小了， 而下发上收得到的声波时差比真实值大，因为此时 Ｅ Ｆ ＞Ｃ。Ｄ ，／ｘｔ 变大了，由于井眼的扩径部分比较 规则，两个时差的变化偏差相同但变化方向不同， 所以取两者的平均值后偏差正好抵消，声波时差没 有受到井径变化的影Ⅱ向。这就是双发双收声系的 补偿原理。 声波时差曲线主要反映地层的岩性、孔隙度和 孔隙流体性质，但也受到其他一些因素的影响 。 井径的变化和地层厚度及岩性等测井环境都会对 声波时差曲线产生一定的影响，其中井径的影响比 较大。在一些砂泥岩的分界面，常常发生井径的变 化，砂岩一般缩径而泥岩扩径，下面主要介绍了扩 径对声波时差的影响。 图２显示了上行测井仪器在通过井径扩大段时 声波传播路径的变化。图中①—⑦分别是声波测 井仪器经过井径扩大层段时声系所处的不同位 覆。Ｔ 和Ｔ２为发射器，Ｒ 和Ｒ：为接收器。Ｔ】和１ｒ２为 发射器，Ｒ 和Ｒ 为接收器。Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 和Ａ】Ｂ Ｅ。Ｆ 为下 发射声系声波传播路径，Ａ Ｂ：ｃ：Ｄ 和Ａ：Ｂ Ｅ Ｆ 为上发 射声系声波传播路径。 图２井径扩径引起的声波传播路径发生改变 由 ２和式（１）、（２）、（３）可得到井径变化引起 的声波时差变化情况： 图中①ｃ Ｄ ＝Ｅ Ｆ ，Ｃ Ｄ ＝Ｅ Ｆ：，测得的声波时差等 于真实时差； 图中②Ｃ Ｄ ＝Ｅ Ｆ，，Ｃ Ｄ ＞Ｅ Ｆ：，测得的声波时差小 于真实时差； 图中③ｃ Ｄ ＜Ｅ Ｆ ，Ｃ Ｄ ＝Ｅ Ｆ：，测得的声波时差 大于真实时差； 图中④Ｃ Ｄ Ｅ。Ｆ ，ｃ Ｄ Ｅ：Ｆ ，测得的声波时 差约等于真实时差； 图中⑤ｃ Ｄ ＜Ｅ Ｆ，，Ｃ：Ｉ）：＝Ｅ Ｆ ，测得的声波时差 大于真实时差； 图中⑥Ｃ，Ｄ。＞Ｅ Ｆ。，Ｃ Ｄ ＝Ｅ：Ｆ：，测得的声波时差 小于真实时差； 图中⑦ｃ Ｄ ＝Ｅ Ｆ ，Ｃ：Ｄ：＝Ｅ Ｆ ，测得的声波时差 等于真实时差； ２２ 国外测井技术 【ｌｊ以 Ｌ分析可以看出，当测井声系通过井径的 扩径层段时，测量的声波时差会出现或大或小的偏 ３５ｅｍ为分界线划分为两部分，上半部分的点的声波 时差值比真实值大，而下半部分的点的声波时差值 比真实值小。计算所有的校正点对应的声波时差， 然后与井径为３５ｃｍ时对应的声波时差做差，使差值 为正。让上半部分的点的原始声波时差值减去对应 差。但是图中④偏差很小，因为扩径地层厚度较大， 两个接收器都在扩径区域，所以当扩径地层厚度远 大于两接收器的间距时，声波时差的偏差只出现在 井径突变的两端。同样，根据上述分析井径缩径时 测量得到的声波时差也会出现偏差。因此对于井径 的差值，下半部分的点的原始声波时差值加上对应 的差值，校正过程就完成了。若校正效果不好就需 要修改（补充或删除）或重新选择主要点，并确定校正 公式，一直重复该步骤直到得到好的校正结果为止。 变化引起的声波时差的变化我们必须寻求相应的方 法来予以消除 。 ３声波时差的校正方法 对声波曲线进行校正前首先要确定校正区域， 也就是确定声波时差的偏差范围和井径扩径和缩径 ４应用实例 图４是基于井径变化对声波时差影响的声波时 差的校正效果图（ＱＴ软件平台）嘲。为方便观察把井 径曲线隐藏了，但图５中有井径曲线。但是通过泥 质含量曲线和自然伽马、自然电位曲线也可以确定 缩径和扩径层段。通过上图可以看出，经基于井径 变化的时差声波时差进行校正后，由井径变化引起 的声波时差的正负异常都得到了很好的压制，由此 可以确定的是校正的结果是对的。在井径稳定的砂 的区域，用这两个条件再结合井径与声波时差的交 汇图来确定校正区域。因为声波时差的改变不仅仅 是井径的影响，所以如果只用声波时差来确定校正 区域是不准确的。同样的也不能只用井径来确定校 正区域，因为当扩径或缩径的厚度比较火时不会引 起声波时差的改变。又因为其他测井环境对声波时 差也有影响，所以还要结合井径与声波时差的交汇 找出偏离正常区域的点。 从交汇图中可以看出大部分点都集中在一个区 域（图３中圈出来的部分），而这个区域之外的点是 岩层段校正前后的声波时差曲线基本不发生变化， 需要校正的点。由图３可以看出校正区域的点大体 沿一条直线分布，说明随井径的改变声波时差是规 律性变化的，只要找出这种变化规律也就得到了声 波时差曲线的校正公式。 图４×井校正区域主要点的声波时差与井径的交汇图 蛳 ｎ一一～ — 图３×井的井径与声波时差的交汇图 要得到校正公式那就要把需要校正的点从原始 黎麟 图５ Ｘ井层段（１１４３—１２６３ｍ）声波时差 曲线的校正效果图（无井径曲线） 数据中筛选出来。由于原始数据太多，校正点又穿 插在正常点之间，难免会出现漏选的情况，保证选出 的点具有代表意义就可。根据筛选出来的主要点再 做声波时差与井径的交汇图，就可得到校正公式。 以该井的数据为例，把校正区域的点以井径为 （下转第２８页） 国外测井技术 点进行分析处理，其中中性安山岩样本点４个，中酸 性英安岩样本点３个，酸性粗面岩样本点７个，酸性 流纹岩样本点１４６个。通过交会图法、自组织神经 网络法、主成分分析法、模糊聚类法４种不同方法对 数据点进行处理，各方法同判正确率统计结果见 表４。 差（ＡＣ）４￣１常规测井曲线的响应关系。 （３）利用４种方法分别对１６０个判别样本和２０ 个预测样本数据点进行回判和预测，对比分析发现 自组织神经网络法识别效果最好。 参考文献： 【１】周波、李舟波、潘保芝，火山岩岩性识别方法研究Ｕ１，吉林 大学学报（地球科￣ｅ，ａ０，２００５，３５（３）：３９４－３９７． 同时将未参与判别的２Ｏ个已知岩性的薄片数 据点作为预测样本，其中ＧＲ—ＴＨ交会图版及自组织 神经网络预测符合率均为９５％，主成分分析预测符 合率为９０％，模糊聚类预测符合率为８５％。综合分 【２１潘保芝、李舟波、付有升等，测井资料在松辽盆地火成岩岩 性识别和储层评价中的应用Ⅱ】，石油物探，２００９，４８（１）： ４８－５２． 析得ｆ ＪＩ＇门组织神经网络方法识别岩性符合率最高， 因此实际处理时选用自组织神经网络方法。 表４四种方法回判正确率统计表 数据鼎数 性 ［３】张程恩、潘保芝、王飞等，利用测井方法识别火山岩岩相方 法【７１Ｉ世界地质，２０１ １，３０（４）：６７７—６８１． 【４】薛林福、潘保芝，用自组织神经网络自动识别岩相Ｕ】，长春 科技大学学报．１９９９，，２９（２）：１４４－１４８． Ｉ５１王玉娟、闫磊、张晓明等，松辽盆地东岭地区深层火成岩测 ｏＲ．ＴＩｔ变台隔版 准确苹 ％ 自组 神娃时络 准确率 ｌ００ 模糊聚樊 准确翠 １００ 主成茹特析 准确牟 井特征与岩性识别Ⅱ］，吉林大学学报（地球科学版），２００７， ３７（１１）：１４７—１４９． 壹山岩ｆ‘Ｉ｜性） 醚安岩神醒性、 疆面岩（ 性） ＃＊ｆ 性１ 愈计 【６王璞蹭、郑常青、舒萍等，松辽盆地深层火山岩岩性分类 ６】９５ ２Ｉ ２Ｓ 方案Ⅲ，大庆石油地质与开发，２００７，２６（４）：１７—２２． ６结论 （１）利用测井方法对松辽盆地南岭地区营 【７】潘保芝、闫桂京，对应分析确定松辽盆地北部深层火成岩 岩性Ｕ］，大庆石油地质与开发，２００３，２２（１）：７－９． 【８１黄布宙、潘保芝，松辽盆地北部深层火成岩测井响应特征 及岩ｌ陛划分『Ｊ】，石油物探，２００１，４０（３）：４２－４７． 城组火山岩，按二级分类类型即岩石化学成分进行分 类，主要岩胜包括安ｆ 岩、英安岩、粗面岩和流纹岩。 （２）采用了交会图、自组织神经网络、主成分分 析和模糊聚类４种方法进行火山岩岩性识别，建立 了不同岩性与自然伽马（ＧＲ）、钍（１’Ｈ）、钾（Ｋ）、声波时 （上接第２２页） 【９】张平、潘保芝、张莹等，自组织神经网络在火成岩岩性识别 中的应用ＵＪ，石油物探，２００９，，４８（１）：５３一一５６． ［１ｏ】张莹、潘保芝，多种岩性分类方法在火山岩岩性识别中的 应用Ｕ１，测井技术，２０１１，３５（５）：４７４—４７８． 【１１１张涛、莫修文，基于交会图与模糊聚类算法的复杂岩性识 别Ⅱ１，吉林大学学报（地球科学版），２００７，（Ｓ１）：１ｏ９－一１１３． ５结束语 根据井径对声波时差的影响，提出了利用统计 方式对声波时差校正的方法。这种方法简单、容易 ｉ弱 鬟 瓣： 实施，但也有一定的适用范围。它适用于处理有规 律性变化的并且离散程度小的数据资料，否则，校正 结果就不准确。 参考文献： 葺 图６×井层段（１１４３—１２０３ｍ）声波时差曲线的校正效果图 【１１隋志强，声波时差井径校正门ｌｑ￣ｈｔｔｐ：／／＆．ｗａｎｆａｎｇｄａｔａ．ｃｏｍ． ｃｎ／ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｙｑｄｚｙｃｓｌ２００８０１０１７．ａｓｐｘ． 【２】雍世和、张超谟，测井数据处理与综合解释，第一版，东营： 中国石油大学出版社，２００２：２２５－２２８． 【３】刘浩杰、王延光、王慧，基于井径变化的声波测井时差校正 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｃ８８．ｃｏｍ／ｐ～９１７９４１２９６０４．ｈｔｍ１． 而声波时差的极大异常是出现在泥岩段，经校正后 极大异常处的声波时差变小了而极小异常处的声波 时差变大了，并且校正处的的曲线也变圆滑了，这说 明了校正效果比较好。 『４１丁次乾，矿场地球物理锑二版，东营：中国石油大学出版 社．２００２：８８－９６． 【５】蔡志明、卢传富，精通Ｑｔ４编程，北京：电子工业出版社， ２００８：１４－２１１．
