噪声测井——听听油气井发出的声音

2016-12-30 09:05:00

我们在前面提到的声波测井方法之一是通过地下的自然发出声音来识别地下岩层的情况,找到石油和天然气或是其他矿物。医生用听诊器可以听到病人肺部的罗音、消化系统蠕动的“肠鸣”以及心脏的正常声音和不正常杂音。这就会提出一个问题:地下油气井发出的声音是什么样的,和日常生活里的各种声音一样吗?是像汽笛一样尖厉?还是像小鸟唱歌一样婉转动听呢?

在油气井生产时,地层中的油、气、水在地层压力的驱动下,流向井内。流动的油、气、水在遇到井内的套管时,由于摩擦产生声音。如果是油气或油水或水气一起流动(叫做双相流动),而且地层压力不很大,这时产生的振动频率为200赫兹,发出的声音和钢琴键盘上C调的“1”(频率为256赫兹,唱名为“哆”)差不多,但这还只是井下“合唱”的低音声部。如果井下流动的是单一的油、气或水(叫做单相流动),发出的振动频率约为500赫兹,声音接近C调的“1”(频率为512赫兹),这还只是中音声部。如果井下流动的是气体,而且由于地层压力高而流速快,与套管摩擦产生振动的频率可达1000~2000赫兹,比C调的“1”要高两个8度音程,这才是井下的高音声部。但是井下流体与套管摩擦产生的振动没有旋律,因而不是音乐,故被称为噪声。除了不同性质的流体流动会发出不同频率的噪声以外,由于流体流过的路径上流通通道尺寸的变化、油气层压力的变化以及流量、流速的变化,都会使噪声频率(音调)、强度(响度)发生改变。测量记录井下由于流体流动而产生的噪声的频率和强度,可以识别井下流动流体的种类或性质(是油、气,还是水)及其流量,这种方法叫做噪声测井,所测量记录的信号是自然产生的声音。

和前面提到的几种声波测井不同的是,噪声测井在井下没有人工的声源,只有灵敏度很高的声波接收探头。测井时,通过电缆将仪器放到井下一定深度,然后测量记录3分钟内接收到的声波信号,这种测量记录方法叫“点测”,即声波接收探头在井下静止的条件下进行测量记录,这样可以避免声学仪器在井下运动过程中产生的摩擦噪声。

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