Page 167 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 吴柏志等： 声波远场三维成像测井技术及应用 1343

述，井中接收到的远探测声波遵循如下公式： 反射波幅度几乎为 0，这表明垂直于井筒的SV 入射
RF 波的反射波难以被接收。此外，反射波在地层传播
RWV(ω)=S(ω)RD(ω)RC(ω) e −ωT /2Q · , (1)
D 过程中发生衰减受两个因素控制：沿传播路径 D 的
式 (1) 中，RWV 为采集的反射信号；S 为声波测井
几何扩散路径 1/D 和衰减 e −ωT /2Q ，T 为沿传播路
仪器发射、接收系统传递函数；RD为声源辐射指向
径D 传播的总时间，Q为衰减因子。从式(1)可以看
性 [7] ；RC 表征反射波对井筒的响应 [8] ；RF 为反射
出，在一定声源辐射和接收条件下，如果记录到的波
系数。Tang 等 [9] 研究了其对反射横波远探测测井
形时间长度大于T，且反射波信号大于噪声信号，那
的影响。图 1 为直径为 0.2 m 的充液井筒在快地层
么就可以从偶极数据中提取反射波信号，并对井旁
条件下SH和SV波的接收特性。由图可知，SH入射
的反射体进行成像和追踪。以上是反射波成像的理
波在各方位均有响应，表明任意方位反射的 SH 波
论基础。
均可被接收，且幅度变化范围相对较小。而 SV 入
射波则截然不同，当其以 90 入射角入射到井筒时，
◦
2 远场反射横波三维成像方法
ࣨएඋ/௄᧚ጩ
К࠱ᝈ/(O)
0 15 SH 2.1 偶极反射横波方位识别方法
2.0 SV
30
1.5 45 建立如图2(a)所示的三维井筒-地层数值模型。
60 图中，同心圆内部黄色区域表示声波远探测测井仪，
1.0
0.5 75 深蓝色区域为泥浆，浅蓝色矩形区域为地层，绿色矩
形区域为反射体。远探测仪器三维结构见图 2(b)，
0 90
底部为发射声系，顶部为接收声系，二者非对称设
0.5 105
置，T1T3 和R1R3在水平面上的投影的夹角为45 。
◦
1.0
120
根据偶极横波远探测仪器几何尺寸设定仪器中心点
1.5 135
坐标 (0.4, 1)，仪器直径 0.1 m，间距为 0.15 m，最小
150
2.0
180 165 源距3 m，8道接收。偶极子声源主频为3 kHz，采用
雷克子波激励。当不存在反射体时，绿色矩形区域
图 1 SH 和 SV 入射波的井眼接收方位图 (修改自文献 [9])
Fig. 1 Azimuthal receiving characteristic diagram of 的地层模型参数与浅蓝色矩形区域相同，各介质的
borehole incident wave(Modified from Ref. [9]) 纵横波速度以及密度见表 1。利用有限差分方法分

Ϧ
ౝ
૱
ᑟ
0.2 Ԧ
R2 R1 ٨
0.4 R3 R2 R1 ଌ ࠱
R4 ႍ
ஆ
0.6 ᫼ ᭧
Ϧౝଌஆ ѵ
0.8 R3 R4 ૱ᑟ٨
y/m 1.0
T2
1.2 T3 T2
T1
T4
1.4
T3 T1 Ϧౝԧ࠱
1.6 ૱ᑟ٨
1.8
T4
2.0
1 2 3 4 5 6
x/m
(a) വیο᜽ڏ (b) ́٨ፇ౞ᇨਓڏ
图 2 含反射界面的偶极横波远探测井筒 -地层有限差分正演模型
Fig. 2 Dipole S wave remote detection borehole and formation finite difference forward model with reflective interface