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近年來(lái)，偶極子聲波測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用逐漸增加，目前具有代表性的儀器有斯倫貝謝偶極子橫波成像測(cè)井儀DSI、阿特拉斯多極子陣列聲波測(cè)井儀XMAC 和哈利伯頓交叉偶極子聲波成像測(cè)井儀器 WSTT。中石化江漢工程公司先后引進(jìn) WSTT 和 XMAC-II 儀器，并對(duì)兩種儀器進(jìn)行分析，總結(jié)出相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以便其他企業(yè)作為應(yīng)用參照。
 
與常規(guī)聲波測(cè)井相比，交叉偶極子聲波測(cè)井可實(shí)現(xiàn)常規(guī)聲波測(cè)井無(wú)法實(shí)現(xiàn)的對(duì)軟地層的橫波測(cè)井。橫波測(cè)井已有近三十年的歷史， 測(cè)量橫波有兩種方法，一是間接橫波測(cè)井法，即從常規(guī)聲波測(cè)井的全波列中提取橫波，或者根據(jù)斯通利波速度反演求得橫波速度；另一種是用偶極子橫波測(cè)井直接激發(fā)作為在特定條件下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換橫波的直接橫波測(cè)井法。前一種方法使用的是傳統(tǒng)的單極子聲源的聲波測(cè)井儀，只能在快速地層中產(chǎn)生轉(zhuǎn)換橫波，在慢地層中不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換橫波，而用斯通利波反演橫波則會(huì)受到井眼條件、地層密度等諸多因素影響，可靠性差， 且提取斯通利波也十分困難，很難獲得準(zhǔn)確的橫波信息。因此建議采用偶極子橫波測(cè)井方法。
 
WSTT 與 XMAC-II結(jié)構(gòu)的異曲同工之處
 
交叉偶極子聲波測(cè)井的基本原理是利用偶極子源的頻率響應(yīng)特性——橫波在低頻處有傳播特征頻率，而縱波在低頻處無(wú)傳播特征頻率的聲波傳播的基本特性，采用發(fā)射中心頻率為低頻的偶極子源可以有效地抑制縱波，在井壁附近產(chǎn)生撓曲波，通過(guò)對(duì)撓曲波的測(cè)量來(lái)計(jì)算地層的橫波速度，從而達(dá)到測(cè)量橫波的目的。交叉偶極子聲波測(cè)井儀通過(guò)利用單極縱波和偶極橫波測(cè)量的組合在硬地層和軟地層中都能測(cè)得基礎(chǔ)的聲波數(shù)據(jù)以及縱、橫波和斯通利波等特征參數(shù)。
 
哈利伯頓交叉偶極子聲波成像測(cè)井儀（以下簡(jiǎn)稱 WSTT）由四部分組成：傳輸控制部分、發(fā)射器／隔聲體部分、接收探頭部分、主電子線路部分。阿特拉斯多極子陣列聲波測(cè)井儀（以下簡(jiǎn)稱XMAC-II）由五部分組成：發(fā)射控制短節(jié)、發(fā)射探頭短接、隔聲體短接、接收探頭短接和數(shù)據(jù)采集短節(jié)。兩款測(cè)井儀有三點(diǎn)相同之處。第一，撓曲波激發(fā)方式相同。WSTT 與 XMAC-II 測(cè)量的均是撓曲波的速度，并且激發(fā)撓曲波聲源的壓電換能器都是板狀結(jié)構(gòu)。在激發(fā)的主頻上，均選擇在 7KHz 以下的低頻。第二，WSTT 與 XMAC-II 儀器本身不帶有井斜方位和井徑數(shù)據(jù)，因此要獲得地層的各向異性，須與能提供井眼幾何結(jié)構(gòu)和定位信息的儀器組合下井。第三，為了獲得優(yōu)質(zhì)的測(cè)井曲線質(zhì)量，WSTT 與 XMAC-II 在測(cè)井時(shí)必須居中良好，所以在儀器體上適當(dāng)位置必須加裝橡膠扶正器。 如果儀器不居中，則測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)不能用于各向異性的確定，但時(shí)差的測(cè)量有效。 WSTT 與 XMAC-II應(yīng)用的不同之處
 
交叉偶極子聲波成像測(cè)井是一種測(cè)量地層巖石聲學(xué)信息的測(cè)井新技術(shù)，WSTT 與 XMAC-II 在構(gòu)造和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，它們能有效獲得地層縱波、橫波和斯通利波，在確定現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向及裂縫系統(tǒng)的走向，尋找有利儲(chǔ)層，以及分析地層各向異性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。以下著重對(duì)比了 WSTT 與 XMAC-II 的不同之處。在傳輸模式上，WSTT 采用ADSL傳輸模式， 能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，最大上傳輸速率可以達(dá)到 800KBps，而 XMAC-II 使用曼徹斯特碼模式，傳輸速率可達(dá) 93.75KBps。WSTT 比XMAC-II 的傳輸速率要高很多。從探頭來(lái)看，WSTT 探頭長(zhǎng)度要小于XMAC-II 的探頭長(zhǎng)度，但 XMAC-II的源距更長(zhǎng)，它所能取得的地層資料將更全面。
 
WSTT 儀器偶極發(fā)射器外殼開(kāi)窗后有連接部分，見(jiàn)圖 1。該部分為儀器的主隔聲體，它還有一部分隔聲體放置在接收器的接收陣列之間，能夠最大限度的起到隔聲效果。該隔聲體能夠承受 100,000 磅的拉力或推力，還能在較寬頻率范圍內(nèi)隔離 90 分貝以上的聲波，其頻率可低到 500Hz~600Hz。但該節(jié)儀器的材質(zhì)軟，過(guò)度的彎曲會(huì)損壞內(nèi)部的密封而導(dǎo)致漏油。XMAC-II 的發(fā)射探頭及聲波隔聲體短節(jié)上有許多槽用來(lái)減少聲波在儀器體上的衰減，見(jiàn)圖 2。它的機(jī)械強(qiáng)度比外殼是實(shí)桿的儀器要低，因此避免對(duì)儀器施加過(guò)大的壓力。由于其機(jī)械強(qiáng)度不夠，XMAC-II 的聲波探頭及隔聲體短節(jié)在井下容易受壞損，進(jìn)行測(cè)井過(guò)程中要格外注意，高速下放遇阻就可能導(dǎo)致?lián)p壞，打撈時(shí)成為了弱點(diǎn)。但就儀器發(fā)射效果而言，XMAC-II偶極發(fā)射器外殼開(kāi)窗面積較大，發(fā)射時(shí)無(wú)遮攔物，發(fā)射效果較好。
 
XMAC-II 有上下兩組單極發(fā)射源（T1,T2），在單極全波記錄過(guò)程中，為了記錄到更多的信息，儀器的發(fā)射器到接收器的距離應(yīng)盡可能大，故用遠(yuǎn)單極子發(fā)射器 T1 發(fā)射，8 組接收器接收，然后將每一組中四片接收器的信號(hào)進(jìn)行累加形成所要記錄的單極全波列信號(hào)；四極子發(fā)射器 T2 主要用于時(shí)差的測(cè)量，另外該聲源在井眼中激發(fā)螺旋波，單一模式波及其高階模式，較低頻率的四極子源有抑制縱波的作用，對(duì)于橫波測(cè)井非常有利。WSTT 只有一組單極子發(fā)射源。在儀器連接上，WSTT 發(fā)射探頭在儀器串的頂部，接收陣列則在儀器的底部。而 XMAC-II 則正好相反，發(fā)射探頭在儀器串的底部，上部陣列接收。這樣 WSTT 相對(duì)于 XMAC-II 來(lái)說(shuō)增加了實(shí)際測(cè)井深度，可以盡量減少漏測(cè)。
 
在接收形式上，WSTT 中 X/Y 偶極發(fā)射器為板狀，接收器為柱狀，板狀發(fā)射柱狀接收；而 XMAC-II 發(fā)射器和接收器形狀相似均為板狀，板狀激發(fā)和板狀接收。由于相似性原理，XMAC-II 的接收波形則相對(duì)較好。在構(gòu)造上 WSTT 接收探頭采用了壓電陶瓷的晶體來(lái)直接接收聲波信號(hào)，它的偶極發(fā)射探頭外部則采用的是高強(qiáng)度peek 材料。這種結(jié)構(gòu)在測(cè)井時(shí)可以忽略腐蝕性氣體對(duì)儀器的影響，也不會(huì)被泥漿中的巖屑所損傷，能夠提高測(cè)井一次成功率。XMAC-II 則是壓電陶瓷晶片利用硅油耦合外包皮囊來(lái)實(shí)現(xiàn)偶極聲波信號(hào)的發(fā)射和接收，有一定優(yōu)勢(shì)。在接收陣列中，WSTT 儀器是一個(gè)共面環(huán)上有四個(gè)相差90°的圓柱狀接收器，每一組接收陣列都是一個(gè)獨(dú)立的帶有液壓平衡的小單元。XMAC-II 是四個(gè)單片的接收器作為一組接收器，其結(jié)構(gòu)與偶極發(fā)射器結(jié)構(gòu)類似，八組接收模塊都安裝在一個(gè)充滿硅油的皮囊里。因此WSTT 的接收探頭更為獨(dú)立，在維修時(shí)比較方便。
 
WSTT 與 XMAC-II 在焦石地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，目前兩種儀器在焦石總共上三十余井次，通過(guò)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，WSTT 主要是通過(guò)圖像特征來(lái)表征地質(zhì)現(xiàn)象，具有高分辨率、高的井眼覆蓋率和直觀可視等特征， 有利于裂縫評(píng)價(jià)、構(gòu)造識(shí)別、研究沉積環(huán)境、確定古水流方向及砂體延伸和加厚方向等方面的應(yīng)用研究。XMAC-II 可有效地檢測(cè)到慢地層的橫波信號(hào)，求取地層巖石彈性力學(xué)參數(shù)、進(jìn)行地層滲透率計(jì)算，在儲(chǔ)層地應(yīng)力分析、地層各向異性分析、最大水平主應(yīng)力大小及方向的分析等方面有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。