交叉偶極子聲波測井參數設置探討

劉宇++施鈺

摘要 XMAC-II是美國阿特拉斯公司新一代交叉偶極子陣列聲波測井儀，它可以同時進行偶極子和單極子的測量，提供了測量地層縱波、橫波和斯通利波的最好方法，在分析地層各向異性方面也具有獨特優勢。XMACII對采集到的波形進行全部數字化處理，由于采用了先進的工藝和技術，使該儀器的采集準確性大大提高。在測井過程中可根據實際需要，采集不同的測井數據，這些數據主要包括：聲波時差ΔT，單極全波列，偶極全波列等測井信息。為了使采集到的數據更加準確，必須根據實際情況設置適當的參數，并判斷采集到的信息是否正確。本文主要介紹XMAC-II測井原理及針對不同的參數設置對測井影響方面進行探討。

關鍵詞 XMAC-II 參數設置 ΔT質量控制 偶極子聲波 全波列

【分類號】：P631.81

一、 XMAC-II 儀器組成

XMAC-II交叉偶極子聲波測井儀將單極陣列與偶極子陣列交叉組合在一起，（結構見圖1）兩個陣列配置是完全獨立的，各自具備不同的傳感器。它由1677EA聲波采集線路、1678MB接收探頭、1678PA隔聲體、1678BA發射探頭、1678FA發射激勵線路組合而成。

二、 XMAC-II測井儀參數設置

1、采集程序的啟動

（1）、ECLIPS5700測井系統的核心是多臺HP工作站，軟件環境是UNIX系統加上由ATLAS開發的ECLIPS應用軟件。系統打開后程序進入井場信息管理狀態下，此時，操作員可根據實際情況錄入工作目錄和井場信息。

（2）、ECLIPS主程序啟動。

（3）、在儀器連接完畢后，應對儀器的外殼BODYMARK標記用井斜方位儀器進行刻度，計算出儀器外殼BODYMARK標記與井斜方位的夾角。由于BODYMARK標記于偶極的Y發射器相對應，因此只有在進行角度刻度后，才能準確的進行地應力方位的計算。

（4）、為井下儀器供電，調用自檢軟件。對儀器進行自檢。

2、 ΔT數據采集

（1）、ΔT數據采集的基本過程

XMAC-II儀器中存在有三組不同功能的發射器，分別是單極子發射器、偶極子發射器和四極子發射器，雖然這里記錄的是單極信號的ΔT，但該儀器在記錄ΔT時，并非是用單極子發射器來提供發射信號，而是在四極子發射器的四個獨立的發射部分上施加相同的高壓信號，使四極子的四個部分同時工作，產生徑向震動，這樣就形成了類似單極子發射的情況。

在進行ΔT測量過程中，雖然XMACII有八個接收器，但只應用了R1、R2、R3和R4四個接收器，這樣就可以提供相當準確的ΔT。

（2）、測量過程中的參數選擇

在進行ΔT測量的過程中需要調整的主要參數是在“ACOUSTIC PICK CONTROL”控制窗口中的參數，具體的參數含義為：DELTA-T REJECTION RANGE是用來設置采集到的ΔT的數值范圍，其中REJECTION Dtmin是用來設置ΔT的最小值，而REJECTION Dtmax是設置ΔT的最大值。由于XMACII在連接后較長，在測井的過程中，由于井眼等原因會發生與井壁碰撞等情況，使測量的ΔT發生跳變，在設定好最大和最小值后，如果測量到的ΔT的范圍超過設定范圍，所測量的值將不會被記錄。最大和最小值的設定一般根據井場的位置而定，設定的要求是應該將所有需測量的地層的ΔT包含在該范圍內。在江蘇范圍內，對該值設定的經驗值是最小值為40μs/ft，最大值為180μs/ft。

ΔT質量控制

由于ΔT的測量是不受某一對發射接收器的信號的跳變影響的，因此在判斷曲線是否存在質量問題時可由四個接收器測得的波至時間曲線進行分析，四條波至時間曲線的總體形態應該是一致的，當某一波至時間曲線受到外界的干擾而發生跳變時，可以將其排除在外，沒有影響到聲波時差的計算。

但是如果同時有兩條波至時間發生跳變，可利用測井資料的回放功能，在資料的回放過程中在有問題的深度點上，調整各項參數，使首波的搜索能夠準確的完成，重新進行計算，得出正確的聲波時差。對于周波跳躍、錯誤的首波選擇以及其他的不規則變化，使用波形和測井顯示進行監測可以很好的進行識別。其中nrej和sddt曲線也可以用來監測測井質量，這兩條曲線在地層ΔT快速變化或井眼直徑變化時，讀數會變大。在統一的地層和好的井眼環境中nrej曲線的數值大多數時會在零值附近。數值發生周期的變化表明是周波跳躍，而穩定的非零值則表明在四個接收信號中的一個或多個的首波選取時沒有真正的鎖定在E2峰上。在井眼條件較好，并且ΔT變化較穩定時，sddt的數值一般都在10μs/ft以下，而在井眼粗糙或復雜巖性的地方，數值會高。

3、偶極子聲波的數據采集

（1）、采集的基本過程：交叉偶極陣列聲波數據的采集是XMACII最有價值的一方面，它可以在軟地層（橫波時差大于350微秒每英尺）進行聲波測量，測出其他儀器無法測量出來的橫波時差。由于XMACII在記錄偶極聲波信號時存在記錄CROSS-LINE和INLINE兩種方式的信號，因此在儀器進行安裝時，必須檢查發射器和接收器的對齊標記的位置一致，以獲得最佳的采集效果。在測井過程中地面系統向儀器發送采集控制表中的各個參數，控制儀器工作。在采集偶極聲波信號時，系統的采集子集為SUBSET10，在此采集子集中X、Y方向的偶極發射器也是采用分時發射的工作方式，當他們分別工作時，接收器中對應的X接收器和Y接收器分別接收波形信號，該信號在經過DSP數字信號處理之后，按WTS通訊方式的M5方式將信號以曼徹斯特碼格式傳送到地面系統記錄。

（2）、測量過程中的參數選擇

偶極子聲波測量記錄的是由偶極發射器激發的能量在井壁上產生的撓曲波，由于撓曲波是一種頻散波，它在低頻時的傳播速度是與橫波的傳播速度相同，為此在地層中激發撓曲波可以解決用長源距無法解決的軟地層的橫波測量問題。測量偶極時需要的主要參數表在格式上與測量全波列的控制表格式類似。

全波列質量控制

1、在井眼情況比較好時，兩組同向的發射接收對的信號（X發射、X接收和Y發射、Y接收）在增益、幅度、頻率上應該很相似。

2、相互正交的發射接收器對的信號（X發射、Y接收和Y發射、X接收）的增益應該比同向的發射接收信號的增益要高（12到20db），因為他們的方向成90℃。而激發的撓曲波是有方向性的。

在實際的測井過程中，儀器的參數不能是一成不變的，應該隨著地層結構的變化而變化，其中比較明顯的就是ΔT的測量記錄。聲波的傳播速度和地層結構緊密相關，在致密底層中，聲波傳播速度比較快，首波到達時間就比較早，此時AGC窗口的長度就要適當調小，如果AGC窗口長度過大，則有可能將橫波包含在內，由于橫波幅度比首波要大的多，會將首波幅度壓縮的非常小，不利于首波的確定。反之，在疏松地層中，聲波傳播速度比較慢，首波到達的時間就比較晚，此時AGC窗口的長度就需要適當加大，過小的AGC窗口長度會將首波排斥在搜索范圍之外，將干擾波當作首波。例如在聯38-2井測井過程中，該井井深3870米，井底3800米處地層軟硬度變化比較明顯，3800米以下地層結構比較致密，而往上地層結構則比較疏松。

三、結束語

XMAC-II測井在在江蘇油田測井取得很大成功，為解釋油層，判斷裂縫等起了很大作用，在實際測井操作中不僅要知道操作步驟，還要熟練掌握每個設定參數的含義以及它在系統中所起的作用，根據實際情況，正確的設定合理的各項測井參數，才能獲得真實可靠準確的測井資料。

參考文獻：

1、 Baker Atlas 培訓材料

2、 測井學. 北京：石油工業出版社，1998endprint