凌佩杰，郭紅旗，金志剛

（勝利石油管理局 測(cè)井公司，山東 東營(yíng)257096）

1 概述

XMACⅡ是交叉多極子陣列聲波測(cè)井儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，它有3種發(fā)射器，即單極發(fā)射、四極發(fā)射和偶極發(fā)射。偶極的發(fā)射體和接收體分X方向和Y方向，并對(duì)X、Y方向進(jìn)行了定義，其發(fā)射/接收方向如圖1所示，Y1方向?qū)?yīng)磁北極，當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)時(shí)，Y1的方向始終被跟蹤記錄，在0～360°成像資料解釋時(shí)，將Y1得到的信息及X2、Y2、X1信息投影到相應(yīng)的方位中，即得到井壁成像的資料①。

圖1 發(fā)射/接收方位示意圖

XMACⅡ有8個(gè)接收器，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8依次排列，偶極測(cè)井時(shí)，發(fā)射順序?yàn)閄方向發(fā)射X方向接受、X方向發(fā)射Y方向接受、Y方向發(fā)射X方向接受、Y方向發(fā)射Y方向接受。即每個(gè)周期偶極發(fā)射4次，利用接收器接收到的信息可進(jìn)行多方面的解釋?zhuān)貙拥母飨虍愋跃褪瞧渲锌傻玫降慕忉屬Y料之一，當(dāng)?shù)貙訜o(wú)各向異性時(shí)，X、Y方向的聲波傳播時(shí)間相等，圖2就是地層無(wú)各向異性時(shí)的解釋成果圖，聲波的快波和慢波傳播時(shí)間相等，在0～360°的成像區(qū)內(nèi)無(wú)異性。但是，在實(shí)際的測(cè)井解釋成果圖中往往出現(xiàn)各向異性強(qiáng)，與地層不相符的情況，下面就造成各向異性強(qiáng)的原因進(jìn)行分析。

圖2 XX井測(cè)井解釋成果圖

2 造成各向異性強(qiáng)的原因

2.1 儀器造成的異性

2.1.1 發(fā)射探頭造成的異性

偶極的X方向和Y方向的發(fā)射器由高壓變壓器和晶體組成，變壓器和晶體按照?qǐng)D3的要求連接②。若將X和Y的連線（藍(lán)線和紫線）接反，就會(huì)造成X和Y的發(fā)射顛倒，計(jì)算的快、慢波出現(xiàn)時(shí)差，解釋結(jié)果各向異性強(qiáng)，如圖4所示。制造儀器或大修儀器時(shí)，在裝配外殼過(guò)程中嚴(yán)格按照裝配程序，把所有的定方位刻度線安裝在一條線上，若將外殼偏離刻度線90°，相當(dāng)于X、Y方向接反，也會(huì)造成圖4中的結(jié)果。

圖3 偶極發(fā)射連線示意圖

圖4 X、Y方向接反時(shí)的成果圖

由于儀器的幾何尺寸決定了XX和XY（YY和YX）的傳播時(shí)間是不相等的，軟件對(duì)其校正到同一時(shí)間上，若地層無(wú)異性時(shí)，快、慢波同時(shí)到達(dá)，解釋成果如圖2所示。當(dāng)發(fā)射探測(cè)器的X、Y接反時(shí)，聲波傳播時(shí)間長(zhǎng)的變短，傳播時(shí)間短的變長(zhǎng)，聲波的快、慢波出現(xiàn)了明顯的時(shí)間差（從聲波的全波列中可以看出），在圖4中各向異性成果圖上出現(xiàn)較深的兩道杠。

2.1.2 接收探頭造成的異性

接收探頭的總成及外殼裝配時(shí)，也應(yīng)嚴(yán)格按照裝配程序，把所有的定方位刻度線安裝在一條線上，若將探頭總成及外殼偏離刻度線90°，發(fā)射的X方向?qū)?yīng)的接收就是Y方向，也相當(dāng)于X、Y方向接反，也會(huì)造成圖4中的結(jié)果。

2.2 操作造成的異性

XMACⅡ傳送到地面的聲波波列幅度是受地面增益控制的，地面增益分手動(dòng)和自動(dòng)兩種，一般測(cè)井時(shí)選擇自動(dòng)增益，對(duì)特殊地層、特殊巖性，自動(dòng)增益反應(yīng)不及時(shí)，可以使用手動(dòng)。不論自動(dòng)還是手動(dòng)，都要將聲波波列的幅度調(diào)到最佳狀態(tài)。在圖5中③，由于選擇的增益過(guò)高，造成聲波波列幅度極大，干擾信號(hào)大，觸發(fā)信號(hào)不是首波，而是干擾信號(hào)，快波（紅線）干擾幅度大，提前被干擾信號(hào)觸發(fā)，而慢波（藍(lán)線）相對(duì)的幅度小，觸發(fā)信號(hào)滯后，這樣就造成快慢波時(shí)差，解釋成果圖上出現(xiàn)各向異性強(qiáng)的特征。

圖5 操作不當(dāng)時(shí)的解釋成果圖

2.3 環(huán)境因素造成的異性

當(dāng)測(cè)量大井眼、橢圓井或斜井時(shí)，測(cè)井儀器由于自身重力并非沿著井眼的軸線運(yùn)動(dòng)，而是偏離一個(gè)方向，如圖6所示，這時(shí)X方向和Y方向的聲波傳播時(shí)間是不一樣的，此時(shí)X為短軸，Y為長(zhǎng)軸，Y方向的傳播時(shí)間大于X方向的傳播時(shí)間，在如圖7所示的測(cè)井資料成果圖上有輕微的各向異性。

圖6 儀器偏心示意圖

圖7 斜井解釋成果圖

在測(cè)量直井（井斜度數(shù)較?。r(shí)，一般情況下儀器扶正器的直徑小于井眼直徑，當(dāng)測(cè)量到大井眼時(shí)，儀器會(huì)存在輕微的偏心。特別在測(cè)量斜井時(shí)，儀器的偏心是必然存在的，因此測(cè)量的結(jié)果必然會(huì)出現(xiàn)各向異性強(qiáng)的特征。

3 造成各向異性旋轉(zhuǎn)的原因

各向異性旋轉(zhuǎn)見(jiàn)圖8，它是儀器自身形成的，當(dāng)X、Y方向接反時(shí)形成了與地層無(wú)關(guān)的快慢波時(shí)間差，在0～360°的成像區(qū)間X或Y出現(xiàn)了異性，當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)時(shí)，X、Y窗口也跟著旋轉(zhuǎn)，把X、Y的快慢波時(shí)間差描述在0～360°的成像區(qū)間內(nèi)，這個(gè)異性自然也旋轉(zhuǎn)，這就是各向異性旋轉(zhuǎn)的原因之一。

圖8 X、Y方向接反并且儀器旋轉(zhuǎn)時(shí)的成果圖

在圖5中由于操作不當(dāng)造成了各向異性強(qiáng)，是因?yàn)橄戮畠x器檔位過(guò)高，聲波波列幅度大，始終被干擾信號(hào)觸發(fā)，這種現(xiàn)象與地層無(wú)關(guān)，快波和慢波是由X或Y干擾信號(hào)造成的，當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)時(shí)X、Y窗口也跟著旋轉(zhuǎn)，結(jié)果同上，也能造成各向異性旋轉(zhuǎn)?？傊?，儀器自身問(wèn)題造成的各向異性與地層和環(huán)境因素?zé)o關(guān)，所以它隨著儀器的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

4 各向異性的種類(lèi)及特征

4.1 儀器造成的異性

當(dāng)X、Y接反時(shí)，出現(xiàn)的異性是連續(xù)的，測(cè)量井段自始至終異性強(qiáng)（圖4）。另從全波列中也可以看出，快、慢波相位差180°（頂包）。出現(xiàn)這種問(wèn)題在解釋時(shí)，可以把XX改名為XY，YY改名為YX，改名后的解釋結(jié)果就不存在各向異性強(qiáng)。

4.2 操作造成的異性

由于操作不當(dāng)，使井下儀器的增益過(guò)高或過(guò)低，其井下儀器輸出的波列過(guò)大（基線不直，首波前有干擾）或過(guò)?。ㄊ撞ǚ忍〔荒苡|發(fā)），這樣造成的異性是連續(xù)的或斷續(xù)的。若全井段增益不當(dāng)，異性是連續(xù)的；若部分井段增益不當(dāng)，則異性是斷續(xù)的。這種現(xiàn)象從全波列中可以看出（圖5）。

4.3 儀器偏心造成的異性

儀器偏心造成的異性是連續(xù)或斷續(xù)的，它與儀器偏心的程度有關(guān)，偏心嚴(yán)重時(shí)各向異性強(qiáng)，偏心輕微時(shí)各向異性弱?？梢耘浜暇畯胶途鼻€來(lái)判斷，井徑大或井眼不規(guī)則時(shí)異性強(qiáng)，井徑小井眼規(guī)則時(shí)異性弱；井斜大時(shí)異性強(qiáng)，直井、井眼小、儀器扶正好時(shí)異性弱。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)XMACⅡ的解釋成果出現(xiàn)各向異性強(qiáng)時(shí)可分析解釋成果圖或全波列圖，找出造成異性的原因。若是儀器造成的異性或操作造成的異性，只要提高維修、裝配、操作人員的責(zé)任心和素質(zhì)就可避免；環(huán)境因素造成的異性，在不影響測(cè)井施工的情況下，增加一些理想的扶正器，讓儀器盡量居中可以減輕異性，也可編寫(xiě)軟件把儀器校正到井軸上，以滿足解釋的需要。

注：

①Atlas《1678MB XMACⅡ維修手冊(cè)》，2005年版電路說(shuō)明：2.

②Atlas《1678BA XMACⅡ維修手冊(cè)》，2005年版電路說(shuō)明：3.

③Atlas《1678XMACⅡ井下儀器操作手冊(cè)》，2002年版：32－45.