井中偶极声源激励下的反射横波实验研究

doi:10.3863/j.issn.1674–5086.2013.06.001

摘要/Abstract

摘要：

针对偶极横波远探测测量模式开展相关的实验研究，模拟研究了井中偶极声源激励下来自井旁地层界面的反
射横波，分别测量了不同声源位置、不同声源振动方向和不同地层界面特性下的地层和井孔全波。实验结果表明：井中
偶极声源除了激发出沿井传播的直达弯曲波之外，还会向地层中辐射SH 和SV 两种类型的横波。随着偶极声源振动方
向与地层界面走向的夹角从0° 增至90°，反射横波幅度逐渐减小，验证了偶极声源对于井旁反射体具有明显的方位指向
特性，可以用来反演井旁反射体的走向。在固–液或固–气地层界面特性下，SH 波在界面处会发生全反射，而SV 波则会
在界面处发生模式转换，SH 反射横波更有利于进行远探测反射波成像，尤其对于井旁裂缝研究具有独特的优势。

关键词: 偶极声源, 反射横波, 物理模拟, 振动方向, 界面特性

Abstract:

Through related experimental studies on dipole shear wave remote detection measurement-mode，we study shear
wave reflection of a borehole dipole source excitation from near-borehole formation interface，and measure full waveform inside
and outside borehole under different source positions，different polarization directions and different formation interface
characteristics. The experimental results show that a dipole source in a fluid-filled borehole excites direct flexural wave propagating
along borehole and outside borehole，but also radiates two types of shear wave，which are SH-wave and SV-wave，
respectively. Along with the dipole polarization direction from 0° to 90°，reflected shear wave amplitude gradually decreases，
and verified that the dipole source for near-borehole reflector has obvious azimuthal directivity characteristics，which can be
used for determining near-borehole geological structure strike. Under the solid-liquid or solid-gas formation interface characteristic，
total reflection of SH-wave at the reflector interface will happen，and mode conversion occurs to SV wave，so SH-wave
reflection helps to remote detection imaging，and has unique advantages for fractures.

Key words: dipole source, reflected shear wave, physical simulation, polarization directions, interface properties

魏周拓，陈雪莲. 井中偶极声源激励下的反射横波实验研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), DOI: 10.3863/j.issn.1674–5086.2013.06.001.

Wei Zhoutuo, Chen Xuelian. Experimental Study on Shear Wave Reflection of a Borehole Dipole
Source Excitation[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), DOI: 10.3863/j.issn.1674–5086.2013.06.001.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://journal15.magtechjournal.com/Jwk_xnzk/CN/10.3863/j.issn.1674–5086.2013.06.001

http://journal15.magtechjournal.com/Jwk_xnzk/CN/Y2013/V35/I6/1

参考文献

[1] Hornby B E. Imaging of near-borehole structure using
full-waveform sonic data[J]. Geophysics，1989，54（6）：
747–757.
[2] Esmersoy C，Chang C，Kane M R，et al. Sonic imaging：
a tool for high resolution reservoir description[C]. SPE
1997–0278，1997.
[3] Yamamoto H，Watanabe S，Mikada H，et al. Fracture
imaging using borehole acoustic reflection survey[C].
Tokyo，the 4th SEGJ International Symposium，1998：
375–382.
[4] Tang X M，Zheng Y，Patterson D. Processing array acoustic
logging data to image near-borehole geologic structures[
J]. Geophysics，2007，72（2）：87–97.
[5] 魏周拓，陈雪莲，范宜仁，等. 井旁裂缝的声场模拟及
反射波提取方法[J]. 石油地球物理勘探，2010，45（5）：
748–756.
Wei Zhoutuo，Chen Xuelian，Fan Yiren，et al. Sonic field
simulation for borehole side fracture and reflection wave
extraction method[J]. Oil Geophysical Prospecting，2010，
45（5）：748–756.
[6] Chabot L，Henley D C，Brown R J，et al. Single-well
imaging using the full waveform of an acoustic sonic[C].
SPE 2001–0420，2001.
[7] Coates R，Kane M，Chang C，et al. Single-well sonic
imaging：high definition reservoir cross-sections from
horizontal wells[C]. SPE 65457，2000.
[8] Li Y，Zhou R，Tang X M，et al. Single-well imaging
with acoustic reflection survey at Mounds，Oklahoma，
USA[C]. Florence，Italy：64th EAGE Conference & Exhibition，
2002.
[9] 王乃星，苏华，刘文明，等. 声波全波列测井中反射波
成像分析[J]. 测井技术，1998，22（4）：278–283.
Wang Naixing，Su Hua，Liu Wenming，et al. Analysis of
reflection image in sonic full waveform logging[J]. Well
Logging Technology，1998，22（4）：278–283.
[10] Bradley T，Patterson D，Tang X M. Applying a throughcasing
acoustic imaging technique to identify gas migration
paths in a salt body[J]. First Break，2011，29（7）：
75–84.
[11] Al Rougha H A B，Sultan A，Haldorsen J，et al. Integration
of microelectrical and sonic reflection imaging around
the borehole-offshore UAE[C]. SPE 11021，2005.
[12] 柴细元，张文瑞，王贵清，等. 远探测声波反射波成像
测井技术在裂缝性储层评价中的应用[J]. 测井技术，
2009，33（6）：539–543.
Chai Xiyuan，Zhang Wenrui，Wang Guiqing，et al. Application
of remote exploration acoustic reflection imaging
logging technique in fractured reservoir[J]. Well Logging
Technology，2009，33（6）：539–543.
[13] 张承森，肖承文，刘兴礼，等. 远探测声波测井在缝洞
型碳酸盐岩储集层评价中的应用[J]. 新疆石油地质，
2011，32（3）：325–328.
Zhang Chengsen，Xiao Chengwen，Liu Xingli，et al. Application
of remote detection acoustic reflection logging
to fractured-vuggy carbonate reservoir evaluation[J]. Xinjiang
Petroleum Geology，2011，32（3）：325–328.
[14] Tang X M. Imaging near borehole structure using directional
acoustic wave measurement[J]. Geophysics，2004，
69（6）：1378–1386.
[15] Patterson D，Tang X M，Ratigan J. High-resolution borehole
acoustic imaging through a salt dome[C]. SEG Annual
Meeting Extended Abstracts，2008：319–323.
[16] Tang X M，Patterson D. Single-well S-wave imaging using
multi-component dipole acoustic log data[J]. Geophysics，
2009，74（6）：211–223.
[17] 唐晓明，魏周拓. 声波测井技术的重要进展–偶极横波
远探测测井[J]. 应用声学，2012，31（1）：10–17.
Tang Xiaoming，Wei Zhoutuo. Significant progress of acoustic logging technology：single-well acoustic reflection
imaging of a dipole acoustic system[J]. Applied
Acoustics，2012，31（1）：10–17.
[18] 唐晓明，魏周拓. 利用井中偶极声源远场辐射特性的远
探测测井[J]. 地球物理学报，2012，55（8）：2798–2807.
Tang Xiaoming，Wei Zhoutuo. Single-well acoustic reflection
imaging using far-field radiation characteristics
of a borehole dipole source[J]. Chinese Journal of Geophysics，
2012，55（8）：2798–2807.
[19] 魏周拓. 反射声波测井数值与物理模拟研究[D]. 青岛：
中国石油大学（华东），2011.
[20] 魏周拓，唐晓明，庄春喜. 慢速地层中具有方位指向
性的偶极纵波远探测测井[J]. 石油学报，2013，33（5）：
905–913.
Wei Zhoutuo，Tang Xiaoming，Zhuang Chunxi. P-wave
remote acoustic imaging of a borehole dipole source radiation
in an acoustically slow formation[J]. Acta Petrolei
Sinica，2013，33（5）：905-913.
[21] 周继宏. 探测井附近裂缝及其中流体性质的实验初
探[J]. 测井技术，1999，23（1）：6–8.
Zhou Jihong. A preliminary laboratory experiment on detection
of near borehole fractures and their fluid properties[
J]. Well Logging Technology，1999，23（1）：6–8.
[22] 车小花，乔文孝，杜光升. 利用反射纵波评价裂缝倾角
的模拟实验研究[J]. 测井技术，2001，25（5）：324–326.
Che Xiaohua，Qiao Wenxiao，Du Guangsheng. Experimental
investigation on evaluation of dips of fracture using
reflected compressional waves[J]. Well Logging Technology，
2001，25（5）：324–398.
[23] 车小花，乔文孝，李刚，等. 井旁裂缝几何特性模拟实
验研究[J]. 石油大学学报：自然科学版，2003，27（2）：
36–40.
Che Xiaohua，Qiao Wenxiao，Li Gang，et al. Experiment
on geometrical properties of fractures near borehole[J].
Journal of the University of Petroleum，China，2003，
27（2）：36–40.
[24] 乔文孝，车小花，李刚，等. 反射声波成像测井的物理
模拟[J]. 石油物探，2004，43（3）：294–297.
Qiao Wenxiao，Che Xiaohua，Li Gang，et al. The physical
modeling of acoustic reflection image logging[J].
Geophysical Prospecting for Petroleum，2004，43（3）：
294–297.
[25] Zhu Z Y，Toksoz M N，Burns D R. Experimental studies
of reflected acoustic waves received in a borehole[C]. SPE
2010–0578，2010.
[26] 楚泽涵，徐凌堂，尹庆文，等. 远探测反射波声波测井
方法实验研究进展[J]. 测井技术，2005，29（2）：98–101.
Chu Zehan，Xu Lingtang，Yin Qingwen，et al. Progress
of lab study on remote exploration acoustic reflection
logging methods[J]. Well Logging Technology，2005，
29（2）：98–101.