一种利用声波测井定量洞穴充填程度的方法

摘要

本发明涉及一种利用声波测井定量洞穴充填的方法，属于石油与地质领域，其方法包括以下步骤：1、建立地层模型：模拟实际井筒声波仪器的真实环境，地层为灰岩，其纵波时差为154μs/m，密度为2.7g/cm3；2、声波数值模拟：得到不同充填程度的声波全波列数据及模拟的声波全波列曲线；3、声波时差数据的提取，计算出不同充填程度的声波纵、横波时差；4、声波时差与充填程度的响应规律分析；5、建立洞穴充填程度的定量计算模型，分析不同充填程度对声波时差的响应特征及其规律。本发明通过对裸眼井内声场的数值模拟，建立的充填程度计算模型，定量评价洞穴型储层的不同充填程度，实用性较强，且有较好的推广应用价值。

主权项

一种利用声波测井定量洞穴充填的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：①建立地层模型：为了模拟实际井筒声波仪器（4）的真实环境，建立模拟的地层模型如下：地层（1）为灰岩其纵波时差为154μs/m，密度为2.7g/cm3。其中有一溶洞，直径为0.6m，井眼（2）穿过溶洞，井中流体为水，密度为1g/cm3，溶洞中充填泥质，泥质纵波时差设定为400μs/m，密度为2.3g/cm3；②声波数值模拟：为了得到洞穴（3）不同充填程度的声波波列信息，利用交错网格的有限差分方法，考虑充填程度分别为25％、50％、75％和100％等四种情况的洞穴（3），对不同充填程度的洞穴模型采用交错网格的有限差分方法对波动方程进行数值模拟，将速度（应力）对时间的奇数阶高阶导数转化为应力（速度）对空间的导数，从而在不增加所需内存量的前提下，将交错网格和高阶差分法有机结合，运用到求解横向各向同性（TI）介质一阶速度—应力弹性波方程中；有限差分求解偏微分方程定解问题，首先要用网格线将定解区域化为离散点集，在此基础上，把偏微分方程离散化为差分方程，通过求解代数方程组， ρ ∂ v x ∂ t = ∂ τ xx ∂ x + ∂ τ yx ∂ y + ∂ τ zx ∂ z - - - ( 1 ) ρ ∂ v yx ∂ t = ∂ τ xy ∂ x + ∂ τ yy ∂ y + ∂ τ yz ∂ z - - - ( 2 ) ρ ∂ v z ∂ t = ∂ τ zx ∂ x + ∂ τ yz ∂ y + ∂ τ zz ∂ z - - - ( 3 ) 且 ∂ τ xx ∂ t = ( λ + 2 μ ) ∂ v x ∂ x + λ ∂ v y ∂ y + λ ∂ v z ∂ z - - - ( 4 ) ∂ τ yy ∂ t = λ ∂ v x ∂ x + ( λ + 2 μ ) ∂ v y ∂ y + λ ∂ v z ∂ z - - - ( 5 ) ∂ τ zz ∂ t = λ ∂ v x ∂ x + λ ∂ v y ∂ y + ( λ + 2 μ ) ∂ v z ∂ z - - - ( 6 ) ∂ τ xy ∂ t = μ ( ∂ v x ∂ y + ∂ v y ∂ x ) - - - ( 7 ) ∂ τ xz ∂ t = μ ( ∂ v x ∂ z + ∂ v z ∂ x ) - - - ( 8 ) ∂ τ yz ∂ t = μ ( ∂ v y ∂ z + ∂ v z ∂ y ) - - - ( 9 ) 得到数值解，即得到不同充填程度的声波全波列数据及模拟的声波全波列曲线（5）；③声波时差数据的提取：利用慢度—时间相关法在一组全波波列中开设时窗，以一定的慢度（时差）移动时窗来寻找纵波、横波和斯通利波，通过计算数值模拟所得到的一系列波形数据的相关系数，其相关系数的计算公式如下： ρ 2 ( s , τ ) = 1 M ∫ 0 Tw { Σ m = 1 N r m [ t + s ( m - 1 ) Δz + τ ] } 2 dt Σ m = 1 N ∫ 0 Tw { r m [ t + s ( m - 1 ) Δz + τ ] } 2 dt 0≤ρ≤1（10）由此计算出不同充填程度的声波纵、横波时差；④声波时差与充填程度的响应规律分析：根据STC处理得到的不同充填程度的声波时差数据，分析洞穴（3）充填程度与声波时差之间的关系，建立声波时差与洞穴（3）填充程度的响应规律，分析认为，发现不同充填程度的洞穴（3）与声波曲线异常段的长度有较好的相关性，即对于泥质充填的洞穴（3），随着充填程度的增高，声波时差曲线异常响应段的长度会随之增大；⑤建立洞穴（3）充填程度的定量计算模型：根据数值模拟声波时差与洞穴（3）充填程度响应规律，利用实际的声波测井资料，对不同充填程度的声波测井曲线，提取声波时差异常段长度，这里定义声波异常段相对值为洞穴（3）100％充填的声波异常段长度与洞穴（3）部分充填时的声波异常段长度之差再除以洞穴（3）100％充填的声波异常段长度；随着充填程度的增加，声波时差异常段相对值逐渐减小；利用回归分析方法，建立实际测井曲线的洞穴（3）充填程度的计算模型如下：I=‑0.8404×D+92.806 （11）式中：I为充填程度，％；D为声波时差异常段相对值，％。