Page 59 - 《应用声学》2020年第1期

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第 39 卷第 1 期杨岩等：井外溶洞储层的偶极横波反射特征研究 55

diﬃculties to the later imaging processing. Finally, the application of dipole remote detection technology in
the orientation identiﬁcation and size estimation of karst caves is further studied.
Keywords: Karst cave reservoirs; Finite-diﬀerence time-domain; Reﬂected wave ﬁeld; Orientation identiﬁcation

况下偶极远探测中井外缝、洞的反射波响应特征及
0 引言逆时偏移成像方法。

随着计算机的发展，三维有限差分 (Finite-
碳酸盐岩缝洞型油气藏是我国重要的油气藏
diﬀerence time-domain, FDTD)技术成为了研究偶
类型之一，具有广阔的勘探和开发前景。由于其非
极反射声波测井的主要工具。何峰江 [7] 综合运用
均质性强，埋藏较深，尺度分布不均，给储层识别带
二维与三维数值模拟方法，系统研究了反射波的幅
来了挑战。其中溶洞体在地震资料上常表现为多个
度随声源频率、源距和反射界面位置变化的关系。
强能量团的串珠状响应特征 [1−2] ，但受到地震勘探
Wei 等 [8] 采用三维有限差分对偶极声源的辐射特
分辨率的限制，一些尺度较小的溶洞往往难以识别。
性、SH 反射波与 SV 反射波的幅度特性、反射波幅
利用阵列声波测井中记录的反射波来进行井
度与界面方位的关系等问题进行了系统研究。前人
旁构造成像的远探测声反射成像测井技术是近年
在研究远探测响应特征一般都采用无限延伸的平
来声波测井领域的重要进展之一，它可以探测裂缝、
面裂缝模型，或者在二维坐标系下的简化模型，而针
溶洞等储层在井外的扩展情况，以及水平井的储层
对井外溶洞型储集体的声波测井响应研究还较少，
边界，还可以识别地震勘探无法探测到的小构造如
尤其是随深度连续变化的偶极横波，这是由于考虑
小断层和岩丘等 [3] ，目前逐渐成为复杂油气藏勘探
了井孔在内，井周三维大尺度范围内的远探测模拟
的有力手段。由于低频偶极源有较好的辐射特征及
计算量较大。本文基于三维有限差分及并行计算方
对反射方位的敏感性，利用正交偶极声波测井仪测
法，研究了不同尺寸以及离井眼不同距离的溶洞体
量的反射横波来进行反射体成像及方位识别的技
的偶极横波反射特征，尤其是 SH 反射横波的特征。
术近年来发展迅速，在碳酸盐岩等非均质储层勘探
研究结果为实际的现场资料解释工作提供了必要
中发挥着越来越重要的作用。Tang 等 [4] 于 2009 年的理论基础。
提出采用偶极声源激发的横波进行反射声波测井，
通过对比分析，指出辐射的 SH 横波在井孔所在的 1 方法
垂直平面中有较好的辐射覆盖及较高的反射灵敏
度，可以得到有方位性的更加清晰的声成像结果。在直角坐标系中，对于各向同性介质，一阶应
2012年，唐晓明等 [5] 论述了偶极反射声波测井技术力与速度方程可以写为

的基本原理与方法，主要指出快地层中 SH 型横波  ∂v x = ∂τ xx + ∂τ xy + ∂τ xz ,
 ρ

 ∂t ∂x ∂y ∂z
具有较宽的辐射覆盖与反射灵敏度，慢地层中偶极 



∂v y ∂τ xy ∂τ yy ∂τ yz
辐射的纵波具有较好的探测特性。偶极横波远探测 ρ = + + , (1)
 ∂t ∂x ∂y ∂z

技术的发展使得反射声波测井的探测范围从几米 

 ∂v z ∂τ xz ∂τ yz ∂τ zz


延伸到了几十米甚至上百米。Li等 [6] 研究了二维情  ρ ∂t = ∂x + ∂y + ∂z ,
   
∂τ xx ∂v x
∂t    
   ∂x 
   
  C 11 C 12 C 12 0 0 0  ∂v y  g xx
∂τ yy
       
∂t    
   ∂y 
  C 12 C 11 C 12 0 0 0   g
   yy 
   ∂v z 
∂τ zz    
   
 C 12 C 12 C 11 0 0 0   g 
∂t    zz 
   ∂z 
   .    , (2)
=  + 
   ∂v z ∂v y 
 0 0 0 C 44 0 0   g 
 ∂τ yz   + 
   yz 
   ∂y ∂z 
   
 ∂t   
   
  0 0 0 0 C 44 0   g
  ∂v x ∂v z  xz 
 ∂τ xz   + 
   ∂z ∂x 
 ∂t  0 0 0 0 0 C 44   g xy
   
∂τ xy ∂v x ∂v y
+
∂t ∂y ∂x

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