Question

声波成像测井技术

Answer 1

目前的声波成像测井主要有超声波成像和偶极横波成像两种类型，它们可以在不同程度上揭示潜山基岩的储集空间，所以在复杂储集层段中的应用越来越广。

超声波成像测井采用旋转式超声波换能器对井周进行扫描，并记录反射回的波形信号；将测量得到的反射波振幅和传播时间等信息进行一系列处理，按井周360°方位将处理结果显示，就得到整个井壁高分辨率的超声波成像。

具有代表性的超声波成像测井仪有两种：超声波成像测井仪USI和井眼超声波成像测井仪UBI（均为斯伦贝谢制造），它们具有多种提高信噪比和分辨率的技术。

1.USI测井仪的原理

探头是由不同尺寸的旋转换能器组成的，它可以测量各种尺寸的套管井和裸眼井，其发射的超声波脉冲频率介于195～650kHz之间。换能器也是接收器，它首先探测到的是高振幅的反射首波信号，然后是以指数衰减的信号。USI仪有一个旋转换能器（图4-8），它具有两种操作方式：标准测量（逆时针旋转、换能器面向井壁或套管测量）和流体性质测量（顺时针旋转、换能器面向仪器内的反射板测量）。USI常用于套管井的测量和水泥固井质量的分析。

图4-7 0.2ms横波时窗归一化得到的横波幅度曲线（示裂缝强度）

USI测量到的信息常用称为T³的技术进行处理。处理过程包括3阶段：①测井仪实际处理阶段，通过快速傅里叶变换将收到的信号转换成频率信息；②制作模型阶段，对反射首波选择标准化窗口，使得温度、压力、钻井泥浆等引起的波谱变化降低到最低点，并产生一个脉冲响应谱，以便计算出声阻抗；③刻度阶段，将计算出的参数与测量得到的参数进行对比，如果不匹配，就改变窗长等参数通过模型再做一遍，产生一套新的参数再进行对比，重复这个过程直至完全匹配为止（通常需要重复处理、对比3次）。

图4-8 USI测井仪示意图

2.井眼超声波成像测井仪UBI

上述USI使用的是不聚焦换能器，UBI使用的是高分辨率聚焦裸眼换能器。这种换能器有两种固定发射频率：250kHz和500kHz，高频换能器可以给出较高分辨率的图像，低频换能器在高发散钻井液中可提供更好的测量结果。由于低分辨率换能器可以获得套管壁厚谐振，而高分辨率换能器不能获得套管壁厚谐振，所以高分辨率的UBI井眼超声波成像可以代替FMI地层微电阻率扫描成像，尤其是在油基泥浆条件下FMI不能测量时UBI更能发挥独特的优势。UBI还能提供准确的井眼横截面信息，这样可以得到井眼垮塌或井眼稳定性数据。

UBI换能器的聚焦性能越好，其成像的分辨率越高，其主要技术指标见表4-3。

表4-3 UBI测井仪技术指标