油气田声波测井技术

单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极
子声波测井技术已经进入产业化进程。已经成为石油勘探开发过程中的重要技术手段，通过
以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域
内取得的进步。

 

　　随着石油勘探开发的需要，测井技术发展已愈来愈迅速，高分辨阵列感应、三分量感应
和正交偶极声波等新型成像测井仪为研究地层各向异性提供了强有力的手段新的过套管井
测井仪器，如电阻率、新型脉冲中子类测井仪、电缆地层测试及永久监测等现代测井技术可
以在套管井中确定地层参数，精细描述油藏动态变化；随钻测井系列也不断增加。通过介绍
国外如斯伦贝谢、哈里伯顿、阿特拉斯、康普乐、俄罗斯等测井新技术的测量原理和部分仪器
结构，寻求我国测井技术的差距和不足，这对于我国当前的科研和生产具有指导和借鉴作
用。

 

　　从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动
模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可
用来计算岩石的弹性参数（杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等）；计算岩石的非弹性参数
（单轴抗压强度、地层张力等）；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力
和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模
量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与
stoneley 波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo
问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为
一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代
测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等
领域发挥着越来越重要的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测
井方法之一。

 1、声波测井技术的发展现状 

　　声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信
息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、
偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量
地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断
减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分
辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频
和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测
井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处
理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等
方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控
制声束指向性的基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐
射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主
办的《环球市场信息导报》杂志

http：//www.ems86.com 总第 535 期 2014 年第 03 期-----转载

须注名来源从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和
振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。

 2 单极子声波测井技术 

　　声波测井仪器的声系一般由声波发射探头、隔声体和声波接收探头等部件构成。在井下
采用单极子声源（对称声源）及单极子接收技术的声波测井技术称之为单极子声波测井技
术或者为对称声波测井技术。井下的单极子声源采用圆管状结构的压电振子，其在沿径向膨
胀和收缩的振动过程中始终保持圆管状的对称外形不变。当圆管状的压电振子所辐射声波的