[发明专利]一种反演地层横波速度径向剖面的方法

说明书

技术领域

本发明属于应用地球物理声学测井领域，具体地，涉及一种反演地层横波速度径向剖面的方法。在随钻声波测井条件下，利用随钻四极子模式波的频散曲线反演地层横波速度径向变化剖面。

背景技术

由于地应力、泥浆侵入和钻井引起机械破损等原因均能导致井眼附近地层力学/声学参数改变，如地层横波速度径向发生变化。确定地层径向特性变化对评价井壁稳定性、估算地应力和优化油藏生产等非常重要。

迄今为止所有的地层径向速度变化剖面反演技术都是针对电缆声波测井。Sinha等人(Sinha B.K.,Burridge R.and Kane M.R.,1996,Sonic well logging for radial profiling,U.S.Patent6611761B)和Tang等人(Tang X.M.and Patterson D.J.,2010,Mapping formation radial shear-wave velocity variation by a constrained inversion of borehole flexural-wave dispersion data,Geophysics,75(6),E183-E190)分别发明了利用电缆偶极弯曲波的频散特征反演地层径向速度变化的方法，并且用来确定井眼附近地层横波速度径向剖面。但电缆声波测井具有以下局限性：

1、由于大斜度井、水平井和深海钻井等电缆测井成本高、风险大，偶极横波高端测井仪器的使用受到严重制约，无法获得地层横波速度剖面。

2、电缆测井受泥浆侵入影响较大，电缆偶极弯曲波反演的地层横波速度剖面不能真实反映地层原始状态。

随钻测井技术发展得很快，并被大量使用，且有替代电缆测井的趋势。目前，随钻四极子横波测井技术已经发展起来，并被大量应用于现场随钻测井测量地层横波速度。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明根据随钻四极子模式波频散曲线与地层速度及其径向变化的理论关系，提供了一种反演地层横波速度径向剖面的方法，用于在随钻测井中获得钻井附近地层横波速度径向变化信息，为井壁稳定性评价、泥浆侵入特性等研究提供指导。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种反演地层横波速度径向剖面的方法，其特征在于，工作流程如下：

步骤一、在深度区间内进行随钻声波测井、随钻地层密度测井和随钻井径测井，分别得到随钻单极子和四极子阵列声波全波列数据、随钻地层密度测井曲线及随钻井径测井曲线

步骤二、计算得到处理深度位置处的地层纵波速度、横波速度及提取随钻四极子波的相速度频散数据

步骤三、计算处理深度位置处的理论随钻四极子波频散曲线

步骤四、联合构建反演目标函数

步骤五、输出“等效”的蚀变速度大小dV和厚度dr

步骤六、计算连续变化的地层横波速度径向剖面

步骤七、重复步骤二到步骤六，直至整个深度区间处理完毕，获得随测井深度连续变化的地层横波速度径向剖面。

优选的，步骤一，具体为：

进行随钻声波测井，求取地层纵波速度、横波速度及随钻四极子波的相速度频散数据；

进行随钻地层密度测井，为理论的随钻四极子波频散曲线提供地层密度数据；

进行随钻井径测井，为理论的随钻四极子波频散曲线提供井径数据。

优选的，步骤二，具体为：

(1)、获得处理深度位置处的随钻声波波形数据，计算得到地层纵波速度和横波速度

(2)、获得处理深度位置处的随钻四极子声波波形数据，提取随钻四极子波的相速度频散数据

优选的，步骤三，具体为：

(1)、建立蚀变地层随钻声波测井模型

(2)、确定理论计算随钻四极子波频散曲线所需要的井径、仪器尺寸、仪器模量、泥浆密度和声速

(3)、计算理论随钻四极子波相速度频散曲线

优选的，步骤四，具体为：

利用高频随钻四极子波特征构造约束条件，约束条件是将两条频散曲线的高频部分匹配，获得如下约束反演目标函数，利用约束反演目标函数计算得到随△V和△r变化的变密度图。

优选的，步骤五，具体为：

观察该目标函数是否达到最小值，当上述目标函数达到全局极小值时，输出对应的待求目标参数值，即为蚀变速度大小dV和厚度dr；若不是，调整蚀变带速度大小△V和变化带半径△r，回到步骤三。

优选的，步骤六，具体为：