Page 35 - 应用声学2019年第2期

第 38 卷 第 2 期 王文文等： 基于纵波三维层析成像技术的压裂检测方法 181

质首波到时，红线为速度变化模型条件下，井孔中
̌
ߘ 所接收到的全波波形，源距范围为 1.0∼5.05 m。可
以看出：整个源距范围内存在三个不同斜率的首波
到时，随着源距增加，斜率逐渐增加，即速度逐渐增
ଌ ງ
ஆ ˗ ᦊ 大；均匀地层的波形到时滞后径向速度变化地层的
٨ ู ᦊ
᫼ ᦊ 到时。据此，可以初步认识到：全波中包含了地层径
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向速度变化的信息，径向速度变化会影响接收阵列
ܦ
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的走时。
R df
R mf
R sf 为了进一步认识径向变化地层条件下，不同
R bf
源距时对应的地层速度变化情况，绘制了不同源
图 1 径向速度变化地层模型及声波射线路径
距下的纵波速度变化关系图，如图 2(b) 所示。图
示意图
中绿色线条为均匀地层条件下的地层纵波速度为
Fig. 1 First-arrival ray paths for the case of veloc-
2400 m/s，绿色点线为计算模型预设的地层纵波速
ity variation zone extending some radial distance
from the borehole 度值 (表 2)，红点蓝线为通过波形计算得到的地层
纵波速度。可以看出，从全波波形中得到的纵波速
图 2(a) 给出了对应上述模型下井孔中不同源 度和正演计算中设置的纵波速度基本一致，提取的
距处接收到的全波波形，黑线是在均匀浅部地层条 纵波速度很好地反映出地层的径向变化，进一步证

件下井孔全波波形，绿色直线标出了对应的均匀介 明全波中记录了地层径向速度扰动变化的信息。

3600
5.05
4.60 3400
4.15
3.70 ᮕ᝺
ູᡰ/m 3.25 ᤴए/(mSs -1 ) 3200 ᝠካ
3000
2.80
2.35 2800
1.90 2600
ک᠏
1.45
2400
1.00
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
௑ᫎ/ms ູᡰ/m
(a) Лฉԣࠫऄᄊᯫฉ҂௑ڏ (b) ˀՏູᡰࠫऄᄊᤴए

图 2 单极子纵波径向层析成像模拟
Fig. 2 Simulation of P wave velocity radial profile

上述模拟结果表明，不同接收器接收的声波的 就是在该软件上处理的。为节省篇幅和保持论文的
径向穿透深度有所不同，因而可以探测到地层速度 完整性，这里简要给出该方法的原理及成果图说明。

的径向剖面变化，从而利用不同源距的速度测量结 在进行层析成像之前，先采用简易的方法判断地层
果或者首波到时进行地层纵波速度径向成像。 在径向上是否存在不均匀，其方法为对阵列曲线，用
阵列相关的方法提取的视速度即视为波在阵列中
2 纵波三维层析成像方法原理 传播的平均速度，用此速度来计算波到第一接收器
上的走时，并将其定义为参考走时TT ref ，即有 [6]
文献 [6] 给出了基于单极子纵波首波进行层析 ∫ r 1 dz
TT ref = + TT f , (1)
成像的方法，并开发形成了相应的软件，本文的实例 s v(z)