应用声波测井仪对苏里格地区岩石可钻性分级.pdf

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1、32一■技术交流石20油与化工设备．10年第13卷应用声波测井仪对苏里格地区岩石可钻性分级刘新田，李泰武，钟吉彬，汤宏平(1．中国石油大学(华东)地球资源与信息学院，山东东营257061)(2．长庆油田勘探开发研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西安710018)(3．中国石油测井长庆事业部，陕西西安710021)[摘要]本文分析研究了测井资料与岩石硬度、强度及其可钻性的关系；现场实时钻井钻速与声波时差的关系，分析结果表明声波时差大的岩石可钻性级值明显高于声波时差小的岩石的可钻性级值，机械钻速也随声波时差的变化而变化。文章对鄂尔多斯盆地苏里格地

2、区现场测井资料进行了统计分析，对计算岩石可钻性的数学模型进行了修正，并与岩芯实测岩石可钻性进行了对比分析，结果误差在6％左右。[关键词】声波测井；可钻性分级；钻速；数学模型声波测井是目前最常用的岩性、孑L隙度测井来，就是声波测井。接受器、声源统称为声系，方法之一，应用在不同钻压下建立声波时差与钻根据声系排列尺寸的不同，声波测井仪可分为补速模型，对钻井工程与钻头选取提供支持。偿测井仪(BHC)、长源距声波测井仪(LSS)和阵列声波测井仪。声波在井内地层中传播由于地岩石可钻性表达的是岩石硬度及岩石抗压强层岩石成分、结构、孔隙中流体成分的变化，其度，在钻井过

3、程中的体现就是岩石破碎的难易程波速、幅度甚至频率都会发生变化。只记录声波度，岩石可钻性是钻井工程进行钻头选型的重要速度变化的称为声速测井(AC)，记录声幅变化依据。的称为声幅测井。声波速度测井中短源声系仅记岩石硬度是岩石表面对工具压入的反抗特录纵波(即首波)传播时差，长源距声系可记录性。衡量单位是Pa或MPa。纵波、横波、伪瑞利波、斯通莱波等各种波列的岩石抗压强度是岩石整块抗破碎的阻力，根传播时差，所以又称全波声波测井，而阵列声波据理论分析，岩石抗压入硬度为单向抗压强度的仪由于声系复杂既可记录纵波声速，又可记录全(1+2n)倍。试验表明，压入硬度与单向

4、抗压强波列声速，还可记录声幅。度之比在5～20之间。传统的岩石可钻性分级是用岩芯做力学性质、实钻速度、微钻速度或碎岩比功等四种试验来进行。用岩芯做试验是直接的方法，可靠性比较高，但是，取岩芯不仅费用高，而且不可能连续取芯，实现起来难度较大。一些学者在研究岩石力学时，发现声波测井接牧羹(纵波时差)、密度测井与岩石的岩性、弹性模量有着密切关系，利用测井资料研究岩石力学给岩石可钻性分级。另外电阻率测井、中子测井、自然咖玛、自然电位测井也与岩石可钻性有着间嚣射●接的关系。1声波时差与岩石力学性质间的关系1．1声波测井原理图1补偿声波测井仪示意图将一受控声波振源

5、放入井中，声源发出的声1．2补偿声波测井仪器的基本原理波引起周围质点的振动，在地层中产生体波即纵目前测井主要应用的双发双收补偿声波测波和横波，在井壁一钻井液界面上产生诱导的界面波即伪瑞利波和斯通莱波。这些波作为地层信作者简介：刘新田(1970__)，男，陕西西安人，在读研究生，测息的载体，被井下接受器接受，送至地面记录下井工程师，从事现场测井和测井资料解释工作。第5期刘新田等应用声波测井仪对苏里格地区岩石可钻性分级一33一井仪，声系如图1所示，由两个压电陶瓷发射器=【0．008^+0．0045g0一)]ge(12)(声源)T1、T2和两个压电陶瓷接收器

6、R1、R2式中：为岩石泥质含量，为扬氏模量。组成。T1到R1的间距称为源距。Tl、T2轮流发射对于内聚强度Cb-0．25×10时，岩石的抗压声波；T1发射后，R1和R2分别接收并经首波到时检测，得到纵波到时tl1和t21。在图1中，发自T1强度恰好是抗张(拉)强度的十倍。的声波，到达R1和R2的传播路径分别为ABCE和O"s：—西一g【Io．008~,^+0．0045g(1一V,h)J】JABDF，旅行时间(到时)分别为：(13)ABBCCEfll——+——+——(I)抗张强度可通过抗压强度来估计：、f、c、fG=o／12(14)声波到R2和R1的时间

7、之差为：Ati=tll—t21(2)1．5声波时差与岩石可钻性的关系同理，发自T2的声波~lJR1和R2的时间之差有学者用微型模拟钻头对不同声波时差的岩为：——————：q2-122：+—D'F'-C'E'(石，在不同钻压下进行实验，结果发现，声波时—At。==——+——(3)差大的岩石的钻速明显高于声波时差小的岩石，而可钻性级值明显小于声波时差小的岩石。由此在钻井液中，D—iEt．~．瓦而=可见，通过实际测井资料和钻井资料的统计分析面，故可得到平均的时间之差为：{己而建立岩石可钻性与岩石声波时差的关系模型。=；=)=詈+j=CD岩石可钻性的地质因素与

8、声波时差具有密切的关系：此即补偿声波时差。(1)岩性：现场和室内实验表明，不同岩性岩由上可见，