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声波测井是重要的测井技术之一,在石油领域有着广泛的应用。它是一种通过测量、研究声波在岩石等介质中传播时的幅度衰减、慢度及频率的改变等特征来获取地层信息的测井方法。在勘测阶段,可以通过声波测井帮助确定油层的各种力学、声学和岩石物理学性质;在开发阶段,可以利用它来评价固井质量,检测套管破损和指导压裂施工。作为联系了测井和地震的应用技术,声波测井在油气勘探和开采领域发挥着越来越重要的作用。在横向各向同性地层倾斜井与水平井中,不同方位的偶极子接收到的同向声波信号一般为快横波和慢横波以不同幅度比的混合,而且测井时域处理方法得到的混合波速度随方位角变化(本质是快慢波的幅度比变化)而变化。 本研究主要内容包括:⑴采用不同速度传播的两个正弦波以不同比例进行混合来模拟接收波形,用波形反演方法提取混合后的波列速度,并与加权频谱慢度定理及前人的经验公式的计算结果进行对比。数值结果表明,由复合阵列波提取得到的视速度一般介于两个混合的正弦波的速度之间,与双曲正切拟合函数较为近似,但与幅度加权的计算结果相差较大。但在特殊条件下,也会出现阵列复合波形的速度会在正弦波速度范围之外,表现出一定的异常。此时提取到的视速度随同向阵列与方位角的变化关系并不是单调的,在30和60度(波的幅度比大约在1∶3或3∶1)附近取得最大或最小,而在0、45和90度附近与拟合曲线吻合较好。异常出现的条件与大小和源距、频率以及速度差有关。⑵推导了混合波的视速度表达式,得到了混合波提取速度与源距、波速、频率等之间的关系,并与模拟计算的结果进行对比验证。结果表明:当声源是单周期正弦波,并且源距、速度差满足一定条件,使接收波形中被混合波的快、慢波不存在交叉重合部分时,提取得到的视速度一定介于被混合的正弦波之间,此时提取得到的视速度随方位角的增大而单调增大;当声源是多周期正弦波或源距、速度差满足一定条件时,接收波形中被混合的快、慢波会存在交叉部分,此时提取得到的视速度在方位角为30°及60°附近时可能出现超出快、慢波范围的异常现象。异常范围受到横波频率、波速、源距及接收器范围的影响。对于多周期波形,改变快波速度,出现的异常范围数量可能不止一个,该数量受到波形周期数的影响;在方位角为45°时,提取到的视速度为快波和慢波慢度算术平均值的倒数,与拟合曲线有一点的差别。