专利名称：补偿法高分辨声波测井方法及声系的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿场地球物理技术中的一种补偿法高分辨声波测井方法及声系，特别适用于石油开采中的测井作业。
在现有技术中，通常采用的是单发双收或双发双收井眼补偿声波测井及高分辨声波测井。前者是根据声波测井原理在常见地层下和泥浆中为满足测量误差和划分地层最小厚度的综合要求，确定源距为1米，两接收器间距L为0.5米，其声系结构为T11.0R10.5R2或T11.0R10.5R21.0T2。在此间距下其分辨率为1L～2L，不能有效地划分出0.5米以下的薄层，对厚0.7米以下的层不能获得地层的真值。而后者通过缩小两接收器的间距来提高分辨率，这种方法是直接测量声波到达两缩小了间距的接收器的时间差，由此再换算成标准声波时差，这会带来很大的误差。对分辨率低的声波测井曲线进行反褶积提高其分辨率造成的误差就无法估量了。
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提出一种补偿法高分辨声波测井方法，实现通过对相对厚地层的声波时差测量来获得相对薄地层的声波时差值的目的。
实现本发明目的的技术方案是设地层中A、C两点间距为h，B是h中的一点，设A、B两点间距为i，B、C两点间距为(h－i)，滑行波从A传播到B的时间为ti，从B传播到C的时间为t(h－i)，从A传播到C的时间为th，则th＝ti＋t(h－i)(1)设地层AB、BC、AC的标准声波时差分别为Δti、Δt(h－i)、Δth，由声波时差的定义有th＝Δth×h，ti＝Δti×i，t(h－i)＝Δt(h－i)×(h－i)，将上列各式代入式(1)得
Δth×h＝Δti×i＋Δt(h－i)×(h－i)∴Δt(h－i)＝Δth＋(i/(h－i))×(Δth－Δti)(2)令Z＝i/(h－i)，称Z为补偿系数。
由式(2)可知，(h－i)段地层的声波时差可由i段和h段地层的声波时差获得，而无需直接测量声波通过(h－i)段地层的时间差。本发明所提出的测井方法就是通过i段和h段地层的声波时差Δti和Δth来求得(h－i)段地层的声波时差Δt(h－i)，并通过调节(h－i)的值来改变补偿系数Z，从而可获得不同分辨率的地层声波时差。(h－i)段的范围为1～15cm，大了会失去高分辨效果，太小了误差很大且仪器难以实现。
本发明提出的补偿法高分辨声波测井方法所采用的三收声系，是在现有单发双收或双发双收声系上进行的改进，即仍由一个接收器T1或两个接收器T1及T2、两个发射器R1及R2组成，但在两个发射器R1和R2之间增加了一个发射器R3，其相邻发射器和接收器之间均用声波衰减层S隔离开，其声系结构式一般为T11.0R10.4R30.1R2或T11.0R10.4R30.1R21.0T2。
采用本发明进行声波测井，可以提高地层的分辨率，保证测量误差且误差大小在许可范围之内。对0.2米厚以上的地层能测得真值，能分辨出0.1～0.2米厚的地层。本发明所提出的三收声系是在现有单发双收或双发双收声系基础上作出的改进，因而仪器生产的投资也比较少。
下面结合附图对本发明的实施例进行详述。
图1为目前所采用的双发双收声系结构图；图2为本发明所提出的一种双发三收声系结构图；图3为双发三收声系测量地层声波时差的原理图。
参见图1，上发射器T1工作时，记录滑行声波到达接收器R1R2之间的时间差Δt上；下发射器T2工作时，记录滑行声波到达接收器R1R2之间的时间差Δt下，然后取Δt上和Δt下的平均值作为对应地层的声波时间差，消除了井眼对测量结果的影响和记录点的深度编移。其声系结构为T11.0R10.5R21.0T2。
参见图2和3，T1和T2分别为上发射器和下发射器，R1、R2和R3分别为三个接收器，S为声波衰减层。设R3与R2相间0.1米，R3与R1相间0.4米(或R3与R1相间0.1米，R3与R2相间0.4米)，即T11.0R10.4R30.1R2(或T11.0R10.4R30.1R21.0T2)。其工作特点以接收器R1和R3测得的声波时差Δt1和以接收器R3和R2测得的声波时差Δt2，由式(2)可获得R3与R2所对应地层的声波时差Δt3＝Δt2＋0.4/0.1×(Δt2－Δt1)＝Δt2＋4×(Δt2－Δt1)其中补偿系数Z＝4，即高分辨声波时差Δt3由分辨率不高的Δt2通过4×(Δt2－Δt1)补偿获得。
参见图3，P为地层，Q为井眼，上发射器T1工作时，设滑行声波从井壁到达发射器R1、R3和R2的时间分别为a、b、c，滑行声波在接收器R1和R3、R3和R2之间所对应地层的传播时间差分别为d、e，则接收器R1和R3所测得的声波时差为Δt13上＝d＋b－a，接收器R1和R2所测得的声波时差为Δt12上＝e＋d＋c－a。下发射器T2工作时，设滑行声波从井壁到达发射器R2、R3和R1的时间分别为c′.b′、a′，滑行声波在接收器R2和R3、R3和R2之间所对应的地层的传播时间差分别为e′、d′，则接收器R1和R3所测得的声波时差为Δt13下＝d′＋a′－b′，接收器R1和R2所测得的声波时差为Δt12下＝e′＋d′＋a′－c′。
据双发双收声系的工作特点接收器R1和R3所对应地层的标准声波时差Δt1＝((Δt13上＋Δt13下)/2)/0.4＝1.25×(d＋d′＋b＋a′－a－b′)μs/m接收器R1和R2所对应地层的标准声波时差Δt2＝((Δt12上＋Δt12下)/2)/0.5＝(e＋d＋c-a＋e′＋d′＋a′－c′)μs/m而在井眼规则、仪器居中条件下，a′＝a，b′＝b，c′＝c因此Δt1＝1.25×(d＋d′)，Δt2＝e＋e′＋d＋d′由双发三收声系的工作特点可得接收器R3和R2所对应地层的标准声波时差Δt3＝Δt2＋4×(Δt2－Δt1)
＝e＋e′＋d＋d′＋4×(e＋e′＋d＋d′－1.25×(d＋d′))＝5×(e＋e′)由此可见Δt3取决于发射器T1与T2工作时滑行声波在接收器R3与R2所对应地层的传播时间，即由本方法得到的高分辨声波时差反映了接收器R2和R3对应的地层的声波特性，提高了声波测井的垂直分辨率。
权利要求
1.一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于对厚h地层的标准时差Δth及厚h地层内厚i地层的标准时差Δti进行测定后，可获得另一段厚(h－i)地层的标准声波时差Δth－i。
2.根据权利要求1所述的一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于Δt(h－i)＝Δth＋(i/(h－i))×(Δth－Δti)。
3.根据权利要求1所述的一种补偿法高分辨声波测井方法，其特征在于通过调节厚(h－i)地层的厚度值，可获得不同分辨率的声波时差。
4.一种使用补偿法高分辨声波测井方法而专门设计的声系，主要由一个或两个声波发射器(T1或T1和T2)、两个声波接收器(R1和R2)和声波衰减装置(S)组成，其特征在于在声波接收器(R1和R2)之间增设了一个声波接收器(R3)。
5.根据权利要求4所述的三收声系，其特征在于所述声系结构为T11.0R10.4R30.1R2或T11.0R10.4R30.1R21.0T2。
全文摘要
本发明涉及一种补偿法高分辨声波测井方法及声系，特别适用于石油开采中的测井作业。其特点是在现有两个声波接收器(R1，R2)之间增设了第三个接收器(R3)，组成三收声系，通过对厚h地层的标准时差△t
文档编号E21B47/12GK1126792SQ9510959
公开日1996年7月17日 申请日期1995年11月13日 优先权日1995年11月13日
发明者董春旭 申请人:河南石油勘探局地球物理测井公司