鞠曉東，趙宏林，盧俊強(qiáng)，門百永，李豐波，段文星

（中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；北京市地球探測與信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249）

0 引 言

在油氣勘探領(lǐng)域，由彈性波激發(fā)產(chǎn)生的電磁波以及波場間相互耦合轉(zhuǎn)換的效應(yīng)被稱為震電效應(yīng)（Seismoelectric Effect）。Blau等［1］最早發(fā)現(xiàn)了震電效應(yīng)，Biot建立了流體飽和多孔介質(zhì)條件下的彈性波動(dòng)方程，在奠定多孔介質(zhì)聲學(xué)理論基礎(chǔ)的同時(shí)也促進(jìn)了震電理論的發(fā)展。Pride S R等［2］針對(duì)多孔介質(zhì)理論和固液兩相界面的雙電層模型，用體積平均法導(dǎo)出了基于Maxwell和Biot方程的宏觀震電耦合方程組。Zhu Z和Toksoz M N等在室內(nèi)物理模型中進(jìn)行了震電實(shí)驗(yàn)研究，取得了系列實(shí)驗(yàn)成果［3］。在測井領(lǐng)域，可把該方法稱為動(dòng)電測井（Electrokinetic Logging）［4］或聲電測井（Acoustoelectric Logging）［5］。胡恒山等［6－7］基 Pride宏觀震電耦合方程組導(dǎo)出了井眼中激發(fā)的聲場及電磁場的計(jì)算公式，建立了聲電效應(yīng)測井的理論模型。

聲電（文中與動(dòng)電、震電術(shù)語同義）測井方法的主要特點(diǎn)是能夠直接或間接探測與地層孔隙和流體有關(guān)的多種性質(zhì)，如滲透率、電導(dǎo)率、孔隙度、井液離子濃度等，其中滲透率的探測最為重要。目前，只有少數(shù)測井方法如核磁共振測井和聲波全波斯通利波測井能夠用于間接評(píng)價(jià)滲透率。

多年來，國內(nèi)外雖然圍繞著聲電測井方法開展了大量的機(jī)理性研究，但對(duì)其具體的探測方法和實(shí)現(xiàn)途徑的研究相對(duì)匱乏，所做的實(shí)驗(yàn)也局限在較實(shí)際地層環(huán)境相差較大的室內(nèi)巖石和液體的簡單條件下進(jìn)行。已經(jīng)開展的對(duì)聲電測井方法的物理模擬驗(yàn)證無一例外地采用了簡單的縮小模型（單一介質(zhì)，單一礦化度流體，或多層介質(zhì)但不滿足實(shí)際地層間的聲電耦合和傳播條件）。實(shí)際上，對(duì)于聲電效應(yīng)這種特殊的測井方法，典型的物理模擬環(huán)境：① 井條件下的水平分層結(jié)構(gòu)；② 井液與孔隙地層間不同離子濃度的流體通過井壁處于動(dòng)平衡狀態(tài)（在滲透層形成所謂的沖洗帶和侵入帶）；③ 井壁與地層及地層間各界面同時(shí)滿足聲波和電磁波的耦合及傳播特性。滿足這些條件的物理模擬環(huán)境（無論是實(shí)體還是縮小的）在可以預(yù)見的未來難以實(shí)現(xiàn)（這是與單獨(dú)的聲波或電法測井探測研究環(huán)境的顯著區(qū)別）。因此，聲電測井探測器研究必須越過傳統(tǒng)的模型機(jī)（非高溫高壓井下環(huán)境的方法驗(yàn)證裝置）階段而直接開展具有聲電測井功能的探測器（儀器）研究，這對(duì)于驗(yàn)證動(dòng)電測井理論方法和開展?jié)B透率測井應(yīng)用研究，進(jìn)而為儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測提供關(guān)鍵參數(shù)具有非常重要的意義［8］。

國內(nèi)外關(guān)于聲電測井應(yīng)用研究的唯一公開報(bào)道是英國Groundflow公司與日本OYO公司研制的EKL儀［4］。EKL儀工作時(shí)分別發(fā)射2種頻率的聲波脈沖，2個(gè)電極接收聲電轉(zhuǎn)換波，分別采用3、33cm的極短源距。儀器既沒有采用陣列式接收、也不能同時(shí)接收聲電信號(hào)（無法求取聲電測井方法中關(guān)鍵參數(shù)動(dòng)電耦合系數(shù)），更沒有考慮逆效應(yīng)（電聲轉(zhuǎn)換波）的測量。該儀器在設(shè)計(jì)上并非針對(duì)石油測井，僅用于在幾百米的淺層進(jìn)行以水資源開發(fā)和環(huán)境監(jiān)測為目的的應(yīng)用探索，對(duì)適用于石油工業(yè)的聲電測井儀器研究不具參考價(jià)值。

本文提出了一種具有聲電復(fù)合探測器的聲電測井儀（AcoustoElectric Logging Tool，AELT），其特點(diǎn)是能分別在聲或電激勵(lì)的情況下同時(shí)進(jìn)行聲、電信號(hào)的本征波（與激勵(lì)源同類型的波）和轉(zhuǎn)換波的探測；所采集的陣列化本征波和轉(zhuǎn)換波具有相同的深度記錄點(diǎn)。同時(shí)，要求儀器具有很高的探測靈敏度，適應(yīng)井下高溫高壓作業(yè)環(huán)境，并能夠與當(dāng)今主流成像測井系統(tǒng)（如EILog－06）地面平臺(tái)相掛接。

1 探測器設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)聲波測井和電測井探測器（sonde，探頭）在實(shí)現(xiàn)上有各自的特點(diǎn)，聲波換能器必須置放于直接感受井筒壓力的絕緣油中，并形成良好的聲耦合條件；電測井探測器通常采用電極系和線圈系2種形式，并形成探測元件之間以及與外界絕緣安裝；聲、電兩者之間具有明顯的區(qū)別和不相容性。因此，實(shí)現(xiàn)動(dòng)電測井方法的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種能夠在聲、電不同激勵(lì)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲場和電磁場的同時(shí)測量，這種類型測井儀的探頭可稱之為聲電復(fù)合探測器。

1．1 聲電復(fù)合探測器設(shè)計(jì)

常規(guī)聲波測井的工作主頻在20kHz以下，而線圈式電磁波感應(yīng)測井的優(yōu)勢頻率在幾十kHz或更高，且線圈式探測器內(nèi)部對(duì)導(dǎo)電和導(dǎo)磁物質(zhì)敏感使得與聲波探測器相容設(shè)計(jì)更加困難。研究中采用了電極式電磁波探測方式，這也為進(jìn)一步擴(kuò)展時(shí)間域電測功能提供了可能。

AELT采用一種獨(dú)創(chuàng)的混合式聲電探測器結(jié)構(gòu)，可用于實(shí)現(xiàn)石油測井環(huán)境下的聲電測量方法（見圖1）。

1．1．1 AELT探測器包括聲、電2個(gè)功能部分

（1）聲波部分。采用單發(fā)三收結(jié)構(gòu)，T和R1～R3等形成一個(gè)最小的長源距陣列聲系，基本源距2．5m，間距0．3m，在普通地層能夠接收到單極全波信號(hào)（縱波、橫波和斯通利波）；為提高發(fā)射功率和效率，采用6個(gè)高性能拼鑲式單極發(fā)射換能器并分成2組（TU和TD），實(shí)現(xiàn)相控線陣方式激勵(lì)；3個(gè)高靈敏度單極接收探頭（每個(gè)由4個(gè)徑向極化的換能器串聯(lián)）組成能夠?qū)崿F(xiàn)STC算法的聲波接收陣列。

圖1 AELT探測器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）電測部分。設(shè)計(jì)為六電極結(jié)構(gòu)，可稱之為陣列式電位電極系。A、B為供電電極，E1～E4為測量電極，4個(gè)測量電極可以進(jìn)行電位測量和差分測量，所形成的3個(gè)差分對(duì)E12、E23、E34與R1、R2、R3有相同的深度記錄點(diǎn)，這對(duì)于分析伴隨轉(zhuǎn)換波信號(hào)的到時(shí)和相關(guān)特性有利。

探測器機(jī)械結(jié)構(gòu)分為2段，其中聲波發(fā)射段采用常用的金屬外殼（見圖1中右半部分），而聲波接收和電測部分采用玻璃鋼外殼為電極系提供絕緣條件，同時(shí)具有聲波接收的透聲結(jié)構(gòu)（見圖1中左半部分），2部分在內(nèi)部相通并充油密封。電極系的引線不能采用大的電脈沖功率，否則可能直接激發(fā)出機(jī)械波（極端的例子是電火花震源）。

可知，AELT的聲電復(fù)合探測器具有完善的激勵(lì)和信號(hào)的探測能力，通過對(duì)本征波和轉(zhuǎn)換波信號(hào)的分析處理，不但能夠得到聲波和電測方法各自的基本數(shù)據(jù)（聲波時(shí)差、視電阻率、差分自然電位等），還能用于求取動(dòng)電耦合系數(shù)，進(jìn)而評(píng)價(jià)地層滲透率。因此，這是一種基于聲電方法的全功能、多參數(shù)測井探測器。

1．2 電極系特性分析

通過隱埋連線和承壓密封接頭進(jìn)入探測器內(nèi)部。

1．1．2 AELT具有2種工作模式

（1）聲激勵(lì)模式。發(fā)射器T向井外地層發(fā)射大功率聲波，聲波信號(hào)傳播過程中在含流體多孔介質(zhì)地層的分界面和地質(zhì)體中引發(fā)聲電效應(yīng)，產(chǎn)生誘導(dǎo)電磁場（轉(zhuǎn)換波）。聲波信號(hào)在被接收換能器陣列接收的同時(shí)，轉(zhuǎn)換波信號(hào)也被測量電極陣列檢測。這是儀器的主要工作模式。

（2）電激勵(lì)模式。主供電電極A向地層發(fā)射交變電流并通過B電極形成回路，其頻率與單極聲波接收換能器陣列的主頻相同，測量電極陣列還可得到地層視電阻率；對(duì)于在含流體多孔介質(zhì)地層這一人工電場可引起電滲現(xiàn)象和固相骨架運(yùn)動(dòng)從而形成彈性波（聲電效應(yīng)的逆效應(yīng)），并通過聲波接收器陣列進(jìn)行檢測。電激勵(lì)為儀器的輔助工作模式，這是由于電聲耦合系數(shù)低，轉(zhuǎn)換波信號(hào)極其微弱。而且，

AELT的陣列式電位電極系的中間測量電極E2、E3可形成對(duì)稱的視電阻率測量，其中點(diǎn)為電測系統(tǒng)的深度記錄點(diǎn)。電極系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸可表示為

即：供電電極A、B的寬度為0．1m，測量電極E1～E4的寬度均為0．02m，各電極中心距均為0．3m，電極半徑為0．092m。視電阻率表達(dá)式

式中，Ra為視電阻率；K為電極系系數(shù)；UE23為電極E2、E3間電位差；I為供電電極A、B間的電流。

設(shè)計(jì)中采用了ANSYS軟件的Multiphysics模塊對(duì)電極系響應(yīng)作有限元數(shù)值模擬，對(duì)于均勻無限大地層模型時(shí)可得到K值近似為12．02m，借助電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)電極系特性進(jìn)行了驗(yàn)證。由于AELT電測功能的非聚焦特性，因此所計(jì)算出的視電阻率曲線僅作為分層和流體性質(zhì)的參考。

圖2 AELT聲發(fā)射特性實(shí)測圖

1．3 聲激勵(lì)性能測試

對(duì)如圖1所示的AELT聲系發(fā)射性能在水池內(nèi)進(jìn)行了實(shí)體物理模擬測試，得到聲波波場頻譜和垂直指向性如圖2所示。測試表明，2組發(fā)射器的轉(zhuǎn)換效率和發(fā)射能量相近，主頻均在12．5kHz左右；相控延遲在0～25μs以5μs步進(jìn)變化時(shí)，聲場的偏轉(zhuǎn)角在0°～13°之間變化，在距離發(fā)射器1．5m處的平均聲壓峰峰值約為68．2kPa，可滿足聲電測井的要求。

2 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1 系統(tǒng)總體方案

為實(shí)現(xiàn)聲電測井功能，設(shè)計(jì)了AELT的電子系統(tǒng)方案（見圖3）。

圖3 AELT電子系統(tǒng)組成框圖

儀器電子系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主控模塊、信號(hào)放大數(shù)據(jù)采集模塊、電激勵(lì)模塊和聲波激勵(lì)模塊等組成，前三者集成在儀器上方的電子短節(jié)內(nèi)，后者位于儀器探測器下方的發(fā)射短節(jié)。

各個(gè)功能模塊間采用專用的串行總線（TMB［9］）完成互聯(lián)，其中系統(tǒng)主控模塊為主節(jié)點(diǎn)，其余為從節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)通訊只在主節(jié)點(diǎn)和某一從節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。TMB貫通整個(gè)儀器的所有短節(jié)，傳輸速率為10Mbit／s，數(shù)據(jù)包由幀同步、地址場、命令／狀態(tài)場、數(shù)據(jù)場和校驗(yàn)場等組成，節(jié)點(diǎn)間的應(yīng)答機(jī)制能夠保證互聯(lián)的可靠性和正確性。

系統(tǒng)主控模塊的核心是數(shù)字信號(hào)處理器DSP，具有32位定點(diǎn)和浮點(diǎn)處理能力，1MB隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM作為系統(tǒng)緩存，百萬門級(jí)的FPGA在DSP控制下完成TMB主節(jié)點(diǎn)、井下儀器系統(tǒng)互聯(lián)（基于CAN 2．0）等邏輯功能。

2．2 聲波激勵(lì)模塊

聲波激勵(lì)模塊有2個(gè)獨(dú)立的大功率脈沖通道，分別為2組大功率聲波換能器提供激勵(lì)（見圖4）。通過合理的組間延遲能夠形成相控線陣激勵(lì)模式，有利于提高轉(zhuǎn)換波的信噪比。

采用1片2萬門規(guī)模的CPLD器件實(shí)現(xiàn)與TMB主控節(jié)點(diǎn)的接口，完成對(duì)聲波激勵(lì)時(shí)間、脈沖寬度和相控延遲量的控制，時(shí)間控制精度和步進(jìn)量為0．1μs。

圖4 AELT聲激勵(lì)模塊框圖

2．3 電激勵(lì)模塊

電激勵(lì)模塊在功能上是一個(gè)高精度任意模擬波形發(fā)生器，電路組成見圖5。

模塊的控制芯片F(xiàn)PGA通過TMB實(shí)現(xiàn)與主控模塊的數(shù)據(jù)接口，在主控命令參數(shù)選擇下通過將內(nèi)部波形數(shù)據(jù)表的掃描輸出至DAC產(chǎn)生所需的模擬波形信號(hào)，經(jīng)過低通濾波LPF去除高次諧波后進(jìn)行功率放大，通過隔離變壓器輸出到供電電極A和B實(shí)現(xiàn)電激勵(lì)。

電激勵(lì)信號(hào)采用突發(fā)模式，主頻與聲波接收換能器相同。激勵(lì)信號(hào)的強(qiáng)度被實(shí)時(shí)采樣和監(jiān)測，在正式電激勵(lì)前可通過數(shù)次試激勵(lì)以調(diào)節(jié)功率適應(yīng)不同地層達(dá)到最佳不失真電激勵(lì)，實(shí)際激勵(lì)參數(shù)（電壓、電流）被記錄后作為視電阻率和電聲轉(zhuǎn)換波的計(jì)算依據(jù)。

圖5 AELT電激勵(lì)模塊框圖

2．4 信號(hào)放大和采集模塊

聲電轉(zhuǎn)換波信號(hào)十分微弱（理論分析和實(shí)驗(yàn)測試表明，聲電轉(zhuǎn)換波通常在μV／Pa量級(jí)），必須為AELT設(shè)計(jì)多通道并行的高信噪比、大動(dòng)態(tài)范圍的模擬信號(hào)處理和數(shù)據(jù)采集電路。

通過對(duì)功能、效率和復(fù)雜度諸因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)，儀器采用主、輔采集模式分時(shí)完成一次動(dòng)電測量功能。2次（聲或電）激勵(lì)的時(shí)間間隔不大于50ms，常規(guī)測速（動(dòng)電測井儀為減少井下碰撞干擾，測速一般不大于720m／h）時(shí)儀器移動(dòng)小于0．01m，這對(duì)于0．3m的間距和深度采樣間隔時(shí)的影響可以忽略不計(jì)（即認(rèn)為主、輔采集間儀器接近靜止）。信號(hào)放大和采集模塊由前置、通用通道和數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及控制等部分組成（見圖6）。

圖6 AELT信號(hào)放大和采集模塊框圖

儀器的主采集模式為3個(gè)聲波接收（R1～R3）和3個(gè)電差分（E12、E23、E34）接收共6路，全部為差分輸入，由低噪聲儀器放大器（IA）實(shí)現(xiàn)40dB的固定增益，以獲得微弱信號(hào)時(shí)的高信噪比。輔助采集模式為E1～E4的4路電位測量，采用單端輸入，10dB低增益前置放大。

主、輔采集模式信號(hào)由模擬多路開關(guān)MUX選擇后進(jìn)入放大濾波通道。6路并行的放大濾波通道是儀器通用模擬信號(hào)調(diào)理通道，每個(gè)通道由2級(jí)程控增益放大PGA和帶通濾波器BPF組成，第1級(jí)PGA為0～48dB兩檔增益，第2級(jí)PGA為0～42dB八檔增益，6dB步進(jìn)，兩者配合可以在0～90dB內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的6dB步進(jìn)調(diào)節(jié)（每6dB相當(dāng)于ADC的1位），以適應(yīng)聲電轉(zhuǎn)換波信號(hào)的大動(dòng)態(tài)范圍。通過BPF把信號(hào)頻帶限制在合理范圍以保證信噪比，BPF的二階高通性能由各級(jí)間的耦合電路實(shí)現(xiàn)，六階低通有源濾波電路分為3級(jí)分別插入在2級(jí)PGA端點(diǎn)和連接處（見圖6），通帶范圍10～20kHz。

ADC實(shí)現(xiàn)6路并行同步數(shù)據(jù)采集，分辨率16 bit（主模式下折算到傳感器端的信號(hào)極限分辨率小于0．1nV），最短采樣間隔2μs。

FPGA作為信號(hào)放大和采集模塊的主控邏輯器件，實(shí)現(xiàn)模式選擇、各通道增益控制、采樣間隔和采樣深度、數(shù)據(jù)緩存以及與主控電路通訊的TMB從節(jié)點(diǎn)等功能。在實(shí)際應(yīng)用中，利用過采樣（2或4倍）方式進(jìn)一步提高信噪比，對(duì)各波形序列的數(shù)字濾波和抽取也由FPGA內(nèi)的硬邏輯完成。

信號(hào)放大和采集模塊的工作參數(shù)由主控模塊DSP處理和通過TMB設(shè)定，一個(gè)典型的聲激勵(lì)模式數(shù)據(jù)幀包括10通道數(shù)據(jù)（6個(gè)主通道，4個(gè)輔通道），采樣間隔8μs，采樣深度512字／通道，能夠有效地獲取聲電測井的聲、電全波列信號(hào)。在數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)聲波測井最大的不同是不僅沒有延遲門的延遲，還要將多通道同步采集的起始時(shí)間取在激勵(lì)起始點(diǎn)之前（如取100μs），且各路聲電信號(hào)通道在采樣點(diǎn)時(shí)間序列上完全同步，以利于后續(xù)的分析處理。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析處理

3．1 現(xiàn)場試驗(yàn)和波形分析

AELT系統(tǒng)完成組裝和聯(lián)機(jī)調(diào)試后進(jìn)行了多次現(xiàn)場試驗(yàn)，均取得成功。所有數(shù)據(jù)均基于聲激勵(lì)－聲電接收模式（AELT的主模式）并以2．5m源距（信號(hào)前綴為AF．S）為例。相對(duì)于本征波（聲波），轉(zhuǎn)換波（電磁波）以2種模式出現(xiàn)（見圖7）。

圖7 AELT聲發(fā)射模式時(shí)典型信號(hào)波形對(duì)比

（1）發(fā)射探頭附近由于聲壓最強(qiáng)，在井液與地層界面（井壁）激發(fā)出較強(qiáng)的電磁波并以光速傳播到接收電極陣列，可稱之為界面轉(zhuǎn)換波。圖7（a）中標(biāo)記為AF．S．WF．Edif．W（意為聲發(fā)射模式短源距電差分波形，AELT儀器信號(hào)的命名由5個(gè)域組成，分別是發(fā)射域、源距域、處理域、接收域和模式域，具體參數(shù)略）。虛線波形的起始部分，表現(xiàn)為大大超前于聲波，幅度在mV至亞mV量級(jí)。

（2）在時(shí)間和形態(tài)上與本征聲波具有高度相關(guān)性的后續(xù)電磁波，可稱之為伴隨轉(zhuǎn)換波（見圖7（b））。由于傳播擴(kuò)撒和聲電能量交換中的不斷衰減，伴隨轉(zhuǎn)換波的幅度要遠(yuǎn)小于界面轉(zhuǎn)換波（幅度在μV量級(jí)，圖7中（b）將（a）的AF．S．WF．Edif．W信號(hào)刻度放大了2個(gè)量級(jí)）。圖8中對(duì)本征波（AF．S．WF．A．C）與伴隨轉(zhuǎn)換波（AF．S．WF．Edif．C）在時(shí)域和頻域的相關(guān)性由一系列不同深度點(diǎn)的信號(hào)做出對(duì)比。

AELT測量數(shù)據(jù)所具有的聲電測井信號(hào)典型特征對(duì)聲電測井方法實(shí)際驗(yàn)證具有重要意義。

圖8 不同深度點(diǎn)本征波與伴隨轉(zhuǎn)換波時(shí)域和頻域?qū)Ρ?/p>

3．2 關(guān)鍵參數(shù)提取

為獲取動(dòng)電耦合系數(shù)提供依據(jù)，提出了求取轉(zhuǎn)換波能量或能量比的算法步驟。

（1）對(duì)波列以特定窗寬（若干連續(xù)采樣點(diǎn)的集合）尋找本征波與伴隨轉(zhuǎn)換波相關(guān)性最高的區(qū)域，求取本征波與轉(zhuǎn)換波的能量（區(qū)域數(shù)值積分）比曲線（對(duì)于聲激勵(lì)，即聲波與伴隨電磁波的能量比），作歸一化處理后使得這條隨深度連續(xù)變化的曲線取值在0～1之間。

圖9 界面轉(zhuǎn)換波能量及伴隨轉(zhuǎn)換波能量比與常規(guī)曲線對(duì)比圖

（2）對(duì)界面轉(zhuǎn)換波的特定區(qū)間求取能量曲線，并在全井段內(nèi)做與步驟（1）相似的歸一化處理（由于發(fā)射探頭附近界面的聲壓基本恒定，可以假想1個(gè)本征波常數(shù)作為基準(zhǔn)，界面轉(zhuǎn)換波能量也可看成能量比）。

用上述方法對(duì)泉7×－×井1740～1880m井段處理后得到結(jié)果見圖9。圖9中的界面轉(zhuǎn)換波能量AF．S．W．Edif．S和伴隨轉(zhuǎn)換波能量比AF．S．R．EdifA．C曲線間具有很好的相關(guān)性（由于AF．S．W．Edif．S實(shí)際是在第1個(gè)接收探頭2．5m下方產(chǎn)生，故該曲線上移2．5m即深度對(duì)齊后能與AF．S．R．EdifA．C在形態(tài)上重合）。圖9中AF．S．WF．A．W為本征波變密度圖，2條紅線之間是與轉(zhuǎn)換波高相關(guān)度并被作為能量比計(jì)算的區(qū)域。通過2條歸一化的轉(zhuǎn)換波能量比曲線與自然伽馬、聲波時(shí)差和視電阻率等曲線對(duì)比可以看出，在自然伽馬低、聲波時(shí)差低（孔隙度高）、視電阻率高的砂巖儲(chǔ)集層段（圖9中標(biāo)出的幾處陰影條帶），其轉(zhuǎn)換波能量或能量比呈現(xiàn)明顯的高值，而在各泥質(zhì)圍巖井段呈現(xiàn)明顯的低值，各曲線間具有很好的相關(guān)性，這是非常有意義的結(jié)果。

3．3 進(jìn)一步研究的思路

通過上述處理和分析，所得到歸一化的轉(zhuǎn)換波能量或能量比參數(shù)與動(dòng)電耦合系數(shù)乃至地層滲透率必定有著高相關(guān)性和內(nèi)在的聯(lián)系。下一步研究將圍繞滲透率反演計(jì)算和測井評(píng)價(jià)進(jìn)行。

（1）根據(jù)轉(zhuǎn)換波能量和能量比計(jì)算結(jié)果聯(lián)立求取動(dòng)電耦合系數(shù)曲線，利用正演數(shù)值模擬理論成果和巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為這一計(jì)算提供必要的參數(shù)。

（2）根據(jù)動(dòng)電耦合系數(shù)曲線結(jié)合其他測井?dāng)?shù)據(jù)（如自然伽馬、核孔隙度、元素測井等的巖性分析數(shù)據(jù)和電測井的流體分析數(shù)據(jù)）對(duì)地層滲透率做出綜合評(píng)價(jià)。

（3）研究中提出的轉(zhuǎn)換波能量比與地層滲透率之間具有高度的相關(guān)性，通過巖心刻度（如井壁取心及相關(guān)巖石物理實(shí)驗(yàn)）建立轉(zhuǎn)換波能量比與地層滲透率之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系后，在一定區(qū)域內(nèi)有可能借助于聲電測井信息直接求取地層滲透率。

4 結(jié)束語

（1）AELT聲電測井儀在高溫高壓環(huán)境下（實(shí)驗(yàn)井深超過4000m）的實(shí)際儲(chǔ)層中證明了2種形式（界面的和伴隨的）聲電轉(zhuǎn)換波的存在，具有重要意義。隨著孔隙度和滲透性的增加，與動(dòng)電耦合系數(shù)高度相關(guān)的轉(zhuǎn)換波能量比有明顯的增強(qiáng)，為后續(xù)地層滲透率反演和測井評(píng)價(jià)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）AELT聲電測井儀實(shí)際上是一個(gè)具有多參數(shù)探測能力的復(fù)合探測器，為進(jìn)一步開展綜合性研究提供了可能。

（3）通過電弛豫效應(yīng)（以時(shí)域激發(fā)極化測量為主，改進(jìn)電激勵(lì)為直接輸出、電信號(hào)通道為低增益直接耦合方式）獲得雙電層界面的極化率，為聲電轉(zhuǎn)換波的滲透率反演提供約束性條件。

（4）利用AELT能夠直接獲得的斯通利波和聲電轉(zhuǎn)換波進(jìn)行基于不同物理機(jī)理的聯(lián)合反演，對(duì)地層滲透率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

［1］Thompson R R．TheSeismic Electric Effect［J］．Geophysics，1936，1（3）：327－335．

［2］Pride S R，Haartsen M W．Electroseismic Wave Properties［J］．The Journal of the Acoustical Society of America，1996，100（3）：1301－1315．

［3］Zhu Z，Cheng C H，Tokso M N．Electrokinetic Conversion in a Fluid－saturated Porous Rock Sample［J］．SEG Technical Program Expanded Abstract，1994，13（1）：1057－1060．

［4］Kobayashi G，Toshioka T，Takahashi T，et al．Development of a Practical EKL （Electrokinetic Logging）System［C］∥SPWLA 43rd Annual Logging Symposium，2002．

［5］Chu Z G S I．The Study of the Development Strategy of Geophysical Well Logging Course［J］．Progress in Geophysics，1993（3）：8－15．

［6］胡恒山，劉家琦，王洪濱，等．基于簡化的Pride理論模擬聲電效應(yīng)測井響應(yīng)［J］．地球物理學(xué)報(bào)，2003，46（2）：259－264．

［7］胡恒山，王克協(xié)．井孔周圍軸對(duì)稱聲電耦合波：理論（I）［J］．測井技術(shù)，1999，33（6）：427－432．

［8］金鼎，孫寶佃，胡恒山，等．動(dòng)電效應(yīng)測井研究現(xiàn)狀和展望［J］．測井技術(shù)，2010，34（4）：309－313．

［9］鞠曉東，喬文孝，趙宏林，等．新一代聲波測井儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．測井技術(shù)，2012，36（5）：507－510．