Page 135 - 《应用声学》2021年第5期

第 40 卷 第 5 期 张波等： 三维声波测井探测特性分析与处理技术应用 779

2.2 单极子径向速度多波层析成像技术 别对纵波和横波进行如上分析，可得纵横波的径向
由于井孔释放了一部分地层压力，加上泥浆侵 速度变化剖面。
入的影响，井外的地层的声学性质常常是径向变化
的，一般而言，井眼附近地层声传播速度变小，而径 V 1 V 2 V 3 V n
向更深部的地层由于受影响较小而声传播速度相 H 1 H 2 H 3 H n
对较大。对单极声波测井而言，目前一般通过提取
纵波的首波到时，采用射线追踪方法来反演地层径
Ѭጸ
P 1 P 2 P n
向速度变化 [13] ，但该方法对纵波到时的准确性要求 ↼n/↽
较高，实际数据存在噪声情况下，首波检测方法往往
存在误差，而且也无法获取在纵波波列后到达的横
波到时，这些限制使得对径向变化地层的描述准确
度降低。 (a) ᫼ѵѬጸᇨਓڏ (b) य़Քԫӑڡࡏ࠱ጳ᡹य़
本文开发了利用三维声波测井仪器的多声源
图 7 波形分组及径向变化地层射线路径 (根据文
特性对地层径向速度进行分步反演的技术 [14] ，其
献 [14])
主要内容为：将对应同一声源位置的至少两个单极
Fig. 7 Schematic diagram of receiver grouping
子声源的波形数据道集 (如图 2 中 T2、T3 和 T6 在 and the ray-path of a radial variation formation
仪器上提测量过程中会经过同一地层位置，每次 (Based on Ref. [14])
分别测量 13 道数据，而其源距范围互补) 合成为同
一井深位置处的单个单极子声源的波形数据道集 在分组波形的速度分析完成后，需要结合源距
(3 × 13 道数据)；将该波形数据道集分组并进行编 信息进行径向速度反演，以下说明反演步骤。如图7
号(如图7(a)所示)，求取各组慢度以获得速度-分组 所示的射线路径，设 z 为源距，H i 为不同层的厚度，
编号图，每组包含若干依次连续排列的接收器；根据 V i 为不同层的速度，根据射线追踪原理，求解源距
各组速度 -分组编号图中相邻间断点对应的源距和 和不同地层厚度及速度的关系，可得第 n 层的厚度
速度与层厚间关系反演获得径向速度剖面图 [14] ；分 与地层速度和源距关系如下 [14] ：

  √ √  /  √ 
n−1 2 2 V 2 − V 2 2 V 2 2
z z ∑ V n − V i n+1 i n+1 −V n
H n =  − + 2H i  −    , n=2, 3, 4, 5, · · · (6)
V n V n+1 V n × V i V n+1 × V i V n × V n+1
i=1
由于分组慢度曲线为相近多个接收器通过相 近似将 H n 按照公式 (7) 求出 (这里取公式两边的平
关法得到的不同位置的平均慢度，因而为阶梯状特 均值) [14] ：
征，经过进一步推导，可以利用阶梯状曲线的间断点

√  √
   / 
n−1 √ 2 V 2 − V 2 2 2
2
z n ∗ z n ∑ V − V i n+1 i 2 V n+1 − V n
∗
n
 − + 2H i  −   
V n V n+1 V n × V i V n+1 × V i V n × V n+1
i=1
  √ √  /  √ 
n−1 2 2 V 2 − V 2 2 V 2 2
z n ∗∗ z ∗∗ ∑ V n − V i n+1 i n+1 − V n
n
< H n <  − + 2H i  −    , (7)
V n V n+1 V n × V i V n+1 × V i V n × V n+1
i=1
其中，z 和 z ∗∗ 是分组速度曲线上相邻间断点对应 而且由于采用相关法而不是到时来进行求取，在获
∗
n
n
的源距，对每一个间断点求取对应的层厚，就可以 得纵波径向慢度的同时也可获得横波的径向慢度
将分组的速度剖面转化为径向速度剖面，而分组时 变化。
采用不同的接收器组，可以得到不同分辨率的结果。