《隨鑽震電波傳播理論研究與地層縱橫波速度反演》是依託哈爾濱工業大學，由胡恆山擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：隨鑽震電波傳播理論研究與地層縱橫波速度反演
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡恆山
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在鑽井過程中測量地層的縱波速度和橫波速度對於實時確定地層的彈性模量、孔隙度以及實現鑽井地質導向具有重要意義。當前的隨鑽測量採用了聲學方法，但在測量信號中幅度大的鑽鋌波掩蓋了來自地層的彈性波信號，以致不能提取縱、橫波速度。本項目研究利用孔隙地層中伴隨彈性波的電磁場（簡稱'震電'）信號，實現對地層縱、橫波的測量。由於震電信號只產生於孔隙地層，且具有伴隨地層彈性波出現的性質，從測量到的隨鑽震電波信號中提取縱、橫波速度，不再受到鑽挺波的干擾。主要研究內容有：含液體、鑽鋌、孔隙地層的柱面分層介質中彈性波的傳播規律；孔隙地層中由於動電耦合產生的電磁信號的傳播特性；這種震電信號隨聲源激勵方式（單極源、偶極源、四極源）、激發頻率、地層彈性模量、孔隙度、孔隙流體礦化度的變化規律；為有效地測量伴隨彈性波的電磁場應採用的接收方式和接收距離；從接收震電波信號反演地層縱、橫波速度的信號處理和反演方法。
結題摘要
在鑽井過程中利用聲波獲取地層的縱、橫波速度是隨鑽聲波測井的目標，但前期研究表明幅度大持續時間長的鑽鋌波會掩蓋來自地層的縱波和橫波信號，使得對縱橫波的測量不能實現。本項目提出在鑽鋌上某高度位置發射聲波時，在另一高度位置上接收並處理來自地層的電磁場信號，該信號來源於孔隙地層中與淨剩電離子相關的動電效應，是地層中聲波引起的電磁信號。由於該信號未經過鑽鋌，因而可望避免鑽鋌波的影響。 為此，本項目從岩心動電耦合實驗、彈性-電磁耦合場的理論與數值模擬、模型井波場實驗觀測等方面開展了隨鑽震電測井研究。主要成果如下：1.岩石的動電耦合係數隨孔隙度和滲透率的增大而增大，隨孔隙流體的礦化度增大而減小。2. 鑽鋌-井孔流體-向外無限伸展的地層構成一個開波導結構，鑽鋌導波具有多階模式，其頻散曲線與置於無限大流體中的鑽鋌波頻散曲線幾乎一致，但各階模式導波的幅度會由於地層的存在而變化。3. 鑽鋌波既在鑽鋌中傳播，又在井孔流體和地層中傳播。因動電耦合效應，地層中以鑽鋌波速度傳播的聲波會在地層中引起電磁場。4. 理論和數值模擬表明，地層中以鑽鋌波速度傳播的聲波引起的電磁信號，遠小於地層縱波和橫波引起電磁信號。5. 模型實驗表明，測量記錄到的隨鑽聲波測井信號中，鑽鋌波信號幅度大且持續時間長，看不到地層縱波信號和橫波信號，而記錄到的隨鑽震電信號中，鑽鋌波信號幅度明顯降低，且持續時間減小，可提取出地層縱波信號和橫波信號。6. 實驗表明：隨著流體礦化度的增加，震電信號減弱，這與岩心實驗結果、理論模擬結果一致，表明震電測井對中、低礦化度地區適用，對高礦化度地區，我們基於波動理論和數值研究，提出了有效降低單極源鑽鋌波信號幅度的內刻槽方案。 通過本項目，我們還研究了層狀-孔隙地層彈性波場的互易性，研究了幾種非均勻孔隙介質有效體積模量和剪下模量的求取方法。
