地球物理学报  2018, Vol. 61 Issue (1): 379-388   PDF    
套管井偶极弯曲波频散向高频偏移的特性
李刚1, 吕伟国1 , 崔志文1, 马俊1, 王克协1, 谢荣华2, 刘继生2, 吕秀梅2     
1. 吉林大学物理学院, 长春 130021;
2. 大庆油田有限责任公司, 大庆 163453
摘要:对套管井偶极弯曲模式波的频散特性进行了系统的数值考察、实例对比和分析.发现套管井弯曲波频散曲线随地层横波速度的降低,特别是地层横波速度小于2000 m·s-1以下,会迅速移向高频区,偶极弯曲波基础模式主频散区(或截止频率)可出现在13 kHz以上,以致超出了现行低频偶极子声波测井仪的激发与接收频带,这是一过去没有被研究者注意到的现象,并进一步被现场实例所证实.研究表明控制套管井弯曲波频散曲线主频散区位置的主要是钢套管的厚度和地层横波速度.对地层横波速度大于井孔流体声速的快速地层,在钢套管壁厚一定(8 mm)的情况下,频散曲线主频散区可移至11 kHz以上,可能出现的最大可能频域位置是同一井孔内径,井外全钢时的频散曲线上等于、小于地层横波速度那一段,这对各种地层和套管参数都是适用的.对地层横波速度小于等于井孔流体声速(1500 m·s-1)的慢速地层,弯曲波频散曲线随地层横波速度的降低移向高频区的特点更为明显,可能移至16 kHz以上;而套管厚度的影响,也比快速地层大的多,对地层横波速度小于1380 m·s-1的慢速地层,无论用多高的频率激发,都不能在现行使用的各类套管井(壁厚6~12 mm)中用偶极声波测井仪测到弯曲模式波.
关键词: 套管井      正交偶极      频散曲线      主频散区间      向高频偏移     
Characteristics of dipole flexural wave dispersion shift to the high-frequency in cased hole
LI Gang1, LÜ WeiGuo1, CUI ZhiWen1, MA Jun1, WANG KeXie1, XIE RongHua2, LIU JiSheng2, LÜ XiuMei2     
1. College of Physics, Jilin University, Changchun 130021, China;
2. Daqing Oil Field Limited Liability Company, Daqing 163453, China
Abstract: The numerical investigation and field example analysis of the dispersion characteristics of flexural waves in cased hole are carried out. Dispersion curves of flexural waves will shift quickly to the high frequency domain as shear wave velocity is reduced, especially when the shear velocity is less than 2000 m·s-1, the main frequency dispersion region (or cut-off frequency) will appear at frequency more than 13 kHz, so much so as to exceed the frequency band of transducer and receiver in the current low frequency dipole sonic logging instrument. It is a phenomenon not noticed by the researchers, and is further confirmed by field examples. The main frequency dispersion region of dispersion curve is controlled by the thickness of the steel pipe and the shear-wave velocity of formation. When the velocity of shear wave in hard formation is greater than the velocity of fluid in borehole, and thickness of steel pipe is constant (8 mm), main frequency dispersion region can be shifted to above 11 kHz, the possible position may be in the part of dispersion curve being less than shear wave velocity, when borehole diameter is the same as cased hole and the parameters of formation are same as steel, which is applicable to varieties of formation and parameters of cased pipe. When the shear velocity of the formation is less than or equal to the velocity of fluid (1500 m·s-1) in the borehole, the shift of dispersion curve of flexural wave with shear-wave velocity reduction to high frequency area is more obvious, may shift to 16 kHz and above. The effect of the thickness of the cased pipe in the slow formation is larger than that in the hard formation when shear wave velocity is less than 1380 m·s-1, no matter how high is the excitation frequency, in the current use of all kinds of cased pipe thickness 6~12 mm, the flexural wave can not be measured.
Key words: Cased hole    Cross-dipole    Dispersion curves    Main dispersion region    Shift to high frequency    
0 引言

裸眼井和套管井中偶极弯曲模式波的频散分析是偶极声波测井的理论基础和应用方法依据(Kitsunezaki, 1980; Kimball, 1998; He and Hu, 2009; 刘金霞等, 2012; 马明明等,2013Xie et al., 2014).至20世纪80年代末,一般认为井孔偶极弯曲波的频散与激发特性已基本搞清楚,似乎已没有什么遗留问题.其中套管井偶极弯曲波的频散与激发特性分析最早源自Everhart和Chang(1985)Schmitt(1988)的工作, 比较重要的结论有两条:一、尽管套管井有高波阻抗钢管的阻隔,井孔偶极子声源激发,总可以在井内记录到低频相速度趋近于地层横波速度的井孔弯曲波,被称作套管井的透明效应,这为在套管井中应用偶极声波测井获得套外地层横波速度提供了理论依据;二、由于钢套管和水泥环的镶入使流体井孔内径变小,偶极弯曲波频散曲线会随套管井内径的变小而适当向高频区偏移,对通常的套管井,这一偏移的范围在2 kHz左右.这些论断也被后来的研究工作所重复印证(马明明等,2013张碧星等,1995).应当指出的是,他们的结论是依据数值考察结果得出的,所作频散分析的井外地层只取了快速地层(以惯例,地层横波速度大于等于井孔流体声速的地层称作快速地层或硬地层,地层横波速度小于井孔流体声速的地层称作慢速地层或软地层,下同)横波速度大于2000 m·s-1的较高声速介质一种情况,求得的偶极弯曲波频散曲线主频散区的低频下限都小于6 kHz.对横波速度小于1800 m·s-1以下的较低声速地层没进行频散分析,只作了全波模拟.通常井孔半径缩小频散曲线会向高频移动,对此人们并没有提出质疑.但在进行一类慢速砂岩地层套管井正交偶极声波测井正、反演研究时发现,当地层横波速度较低,接近或低于井孔流体声速时,套管井偶极弯曲波频散曲线截止频率点与主频散区会移至12 kHz以上,以至超出了广泛使用的低频偶极子声波测井仪器的发射与接收频带范围,这是一个令人吃惊的结果,过去文献中未见论及.我们曾将这一现象用于讨论慢速地层井孔临界折射横波问题(Wang, 2006),但对这一现象产生的原因和机制尚没进行深入研究.

本文将研究目标聚焦到这一现象本身,特别是对产生这一现象的物理机制做出进一步的分析.

1 套管井偶极弯曲波的频散分析

模拟套管井的理论模型是水、钢套管、水泥环和井外径向半无限固体介质的柱状多层体系,其断面如图 1所示,垂直纸面为井孔方向.

图 1 套管井断面示意图 Fig. 1 The configuration of a cased hole

对于套管井,偶极弯曲模式波的频散方程通常记为

其中ω是角频率,kz是轴向波数,D的下角标1对应偶极弯曲模, D1(kz, ω)的具体形式不难在文献中(Schmitt, 1988; 张碧星等, 1995; 刘继生等, 1996)查到,这里不再重复列出.在确定的参数和频率下频散方程的解(根)kz给出相应的导波波数,进而由kz=ω/v, v=ω/kzvg=dω/dkz求得弯曲模式波的相速度v和群速度vg随频率变化的频散曲线.

以下讨论数值结果,由于偶极声波测井都是低频激发,频散分析将只限于第一阶弯曲模—基础模式.数值计算时柱状多层套管井模型中各介质层的声学参数和界面半径见表 1,裸眼井半径为套管井水泥环外径,计算中取其他参数值时将特别说明.

表 1 介质参数和模型几何参数 Table 1 Parameters of media and geometry

文中,把相速度随频率变化比较明显的区间定义为主频散区,以低频区频率变化50 Hz时相速度的变化大于0.5 m·s-1时为主频散区的下限.

为比较和讨论方便,首先给出快、慢速地层裸眼井偶极弯曲波频散曲线,如图 2所示.对快速地层(图 2a),经计算偶极弯曲波频散曲线主频散区的低频下限大约在2.4 kHz(截止频率点),这一点附近弯曲波速度趋近地层横波速度;对慢速地层(图 2b),其偶极弯曲波频散曲线主频散区的低频下限大约在1.6 kHz,低频相速度极限也是地层横波速度;两种地层井孔弯曲波频散曲线的高频极限都趋于熟知的Scholte波速度.

图 2 裸眼井偶极弯曲波频散曲线 (a)快速地层;(b)慢速地层. Fig. 2 Dispersion curves of dipole flexural mode in an open hole (a) Fast formation; (b) Slow formation.

图 3是按表 1的参数计算的快、慢速地层套管井偶极弯曲波频散曲线.

图 3 套管井快、慢速地层偶极弯曲波频散曲线 (a)快速地层;(b)慢速地层. Fig. 3 Dispersion curves of dipole flexural mode in a cased hole (a) Fast formation; (b) Slow formation.

对快速地层(图 3a),经计算,偶极弯曲波频散曲线主频散区的低频下限大约在3.8 kHz,弯曲波截止频率由裸眼井的2.4 kHz向套管井的3.8 kHz偏移了1.4 kHz左右,弯曲波低频极限趋近于地层的横波速度.可以看出对较高速地层,其主频散区间的低频下限尽管随井径的变小向高频区有一定的偏移,但都在偶极源激发频带内,这与前人的研究结果是一致的.

对慢速地层(图 3b),偶极弯曲波频散曲线主频散区的低频下限大约在13.3 kHz,弯曲波低频极限仍是地层横波速度,但主频散区的低频下限由裸眼井的1.6 kHz向套管井的13.3 kHz偏移了11 kHz以上,比套管井中高速地层主频散区的低频下限3.8 kHz也偏移了9 kHz.这个偏移远大于过去文献中的预测,也完全超出了常用正交偶极声波测井仪器的激发与接收频带,到目前为止,这个结果还没有看到相关的报导.套管井偶极激发仍可测到套外地层横波速度,这与以往的论断一致,但慢速地层频散曲线会移到13 kHz以上,无论与裸眼井(图 2b)还是套管井快速地层(图 3a)情况比,频散曲线有如此大的跃动都前所未有.

为确认这一现象,我们进一步考察套管井偶极弯曲波频散曲线随地层横波速度的变化.注意到介质纵、横波速度有一定的相关性,我们取了较高速和较低速两种纵波速度VP=5081 m·s-1VP=3200 m·s-1,密度ρ=2160 kg·m-3,而横波速度则在不违背泊松关系的条件下在一定的范围内变化,数值考察结果示于图 4.与各曲线对应的横波速度分别在图的右上角标出.可以看出,两组参数下弯曲波频散曲线随横波速度变化的敏感程度明显不同.对较高速地层参数(图 4a),地层横波速度从3000 m·s-1变到2600 m·s-1,偶极弯曲波频散曲线主频散区低频下限在这个速度变化范围内变化很小.而对较低速地层参数(图 4b),当横波速度从2000 m·s-1降到1500 m·s-1时,偶极弯曲波主频散区间随地层横波速度的下降迅速向高频方向偏移,而且步伐逐渐加大,到横波速度1500 m·s-1时,计算得到主频散区的低频下限已经移到11 kHz以上(见图 4b点线).由此横波速度继续下降,频散曲线移到如(图 3b)所示的13 kHz以上就不足为奇了.由于其他参数取值略有不同,(图 3b)的曲线没有画到(图 4b)上,这不影响对物理规律的分析.

图 4 地层横波速度对频散曲线的影响 (a)快速地层;(b)较慢速地层. Fig. 4 Influence of shear wave velocity in formation on dispersion curves of flexural modes (a) Fast formation; (b) Slower formation.

综合上述分析可归结为:对于较高速地层,套管井偶极弯曲波频散曲线随地层横波速度的下降向高频偏移的不大,这个结论与以前研究者(Kitsunezaki, 1980; Tang et al., 1995; Everhart and Chang, 1985)得到的结果一致;而对较低速地层,计算得到的频散曲线主频散区间的低频下限随地层横波速度的变化向高频偏移很明显,特别是横波速度在1800 m·s-1以下时,这种变化开始加快,在横波速度1550 m·s-1以下计算得到的偶极弯曲波频散曲线主频散区间的低频下限大约达到11 kHz以上,已经偏移出了偶极声波测井常用的频率范围,这是一个以前没有被注意到的现象.

2 现场的例证

理论的预测还需要实验或实际观测的证实,在大庆油田声波测井现场实测数据中找到了实证.图 5图 6分别是同一口井,在同一深度点套前的裸眼井和套后的套管井正交偶极声波测井实际测井数据图示和频散处理的结果.

图 5 裸眼井正交偶极声波测井实测数据处理结果(慢速地层, 中国,大庆油田) (a)两主波全波波形曲线;(b)相应的频谱;(c)提取的频散曲线. Fig. 5 Dipole full waveforms (two major in-line components, up-left) from an open hole in Daqing oil field, China The other two panels show the corresponding spectra and dispersion analysis.
图 6图 5油井,同一深度点下套管后正交偶极声波测井实测波形与数据处理结果 Fig. 6 Dipole full waveforms and processing results from the same well and the same depth in Figure 5 but after casing

图 5对应裸眼井情况,图 5a是八道接收两主波(XXYY)的全波波形曲线,图 5b是相应的频谱,图 5c是提取的频散曲线,白点线和黑点线分别对应XXYY主波列.可以看出裸眼井偶极弯曲波基础模式的能量主要分布在2~4 kHz之间,正好覆盖了通常偶极子声波测井仪的典型频带;XXYY二主波波形与相应的频散曲线几乎完全重合,表明地层没有水平面内方位各向异性,是各向同性介质或横向各向同性(VTI)介质;频散曲线的最大相速度出现在低频端2 kHz附近大约为1450 m·s-1,对应一慢速地层,大于2 kHz频散曲线随频率的增大表现为强频散的弯曲模式波特征.

图 6出示的是同一口井,同一深度点下套管后正交偶极测量结果的图示和频散处理结果.与图 5比较,偶极能量基本分布在相同的频率区间,二主波不分裂与裸眼井测量结果一致,地层无方位各向异性,但提取的相速度随频率的增大几乎是一条与横轴平行的完全不频散的直线,指示的地层横波速度虽然也是1450 m·s-1,但这肯定不是强频散的弯曲模(Wang, 2006),偶极弯曲模的截止频率被移到了5 kHz以上的高频区,以致通常的偶极子声波测井仪几乎不能激发、也记录不到弯曲模式波.这是低速地层套管井偶极弯曲模式波频散曲线向高频偏移的有力证据.

3 物理机制分析

理论和现场实例一致的证明,较低声速地层套管井偶极弯曲波频散曲线会随地层横波速度的降低迅速向高频偏移,以致截止频率可能移到13 kHz以上.这是一个以往没有被研究者注意到的现象,似乎超出了常规预测之外,这里有必要继续探求产生这一现象的原因和物理机制.

套管井与裸眼井的差别在于钢套管和水泥环的镶入,其特点是井孔内径的变小和内层高波阻抗介质(钢)的出现.为考察井径变化的影响,计算了裸眼井偶极弯曲波频散曲线随井径的变化,如图 7所示,地层参数与图 2相同,各曲线对应的井径在图的右上角标出.可以看出,在几种实际油井钢套管内径的常用变化范围,随井径的变小,无论快速(图 7a)还是慢速(图 7b)地层,偶极弯曲波频散曲线向高频的偏移只有2 kHz左右,只用井径的变小不可能解释图 3图 4中低速地层弯曲波频散曲线高频偏移这一现象.通过进一步对各种介质和几何参数变化影响的细致考察,发现套管井偶极弯曲波对套管厚度的变化最敏感.在保持套管内径、水泥环厚度及地层参数不变的前提下,改变钢套管的厚度,即增大钢套管的外径,考察偶极弯曲波频散曲线的变化.

图 7 裸眼井井径变化对弯曲波频散曲线的影响 (a)快速地层; (b)慢速地层. Fig. 7 Influence of well radius on dispersion curves of dipole flexural modes in an open hole (a) Fast formation; (b) Slow formation.

先考察快速(硬)地层,即地层横波速度大于井孔中流体声速(本文Vf=1500 m·s-1)的情况.取一组声速相对较低地层,VP=3500 m·s-1, VS=1830 m·s-1, ρ=2100 kg·m-3, 其他参数同表 1.

钢套管厚度从0开始逐渐增大,相继取若干种厚度,计算频散曲线.图 8a是与其中有代表性的四种厚度(0.0 mm,1.0 mm,10.0 mm,33.0 mm)相对应的偶极弯曲模式波频散曲线.可以看出,在钢套管的厚度小于等于1 mm时,计算得到的偶极弯曲波频散曲线主频散区间与内径相同的裸眼井计算得到的偶极弯曲波频散曲线主频散区间很接近,而钢套管厚度超过这个值,主频散区间则较快地向高频方向偏移,钢套管厚度在10.0 mm附近(常用套管厚度的变化范围)时,计算得到的偶极弯曲波频散曲线的主频散区已到达10 kHz附近;以后随钢套管厚度的增加主频散区向高频偏移的跨度越来越小,当钢套管厚度达到33.0 mm以后,再继续增大时,频散曲线不再偏移,无论钢套管多厚求得的都是同一条频散曲线.可以判断,随着钢套管厚度的无限增大,相应的频散曲线应与相同内径纯钢介质地层裸眼井的频散曲线一致.图 8b是内径相同井外介质完全是钢时的频散曲线,比较图 8a图 8b,钢套管较薄时弯曲波频散曲线的截止频率反而明显的高出纯钢(无限厚套管)时的截止频率,这似乎是一个相互矛盾的结果,钢套管较薄时的频散曲线为什么会出现在其厚度增大的极限情况—即全钢时裸眼井弯曲波频散曲线的右侧?实际上将图 8a图 8b画到一起,得到图 8c(其中纵坐标已用流体波速归一化)就可一目了然.该图清晰地显示,钢套管的厚度等于33.0 mm时,对应的频散曲线已与内径相同井外介质完全是钢时的频散曲线上相速度等于小于地层横波速度(1830 m·s-1)的那部分完全重合.继续增大钢套管厚度,频散曲线不再向高频方向偏移,如图 8d所示,计算得到的相速度会沿着井外是纯钢介质时的频散曲线向低频偏移,说明这时接收到的信号已经完全不能反映地层的弯曲波信息,只能反映井外介质全钢时弯曲波的特征,地层弯曲波透明效应完全消失.这一数值考察清楚表明:对快速地层,通常的套管井,控制频散曲线主频散区—或截止频率点位置的是钢套管的厚度和地层横波速度;在钢套管厚度一定的情况下(本文取典型的套管厚度8 mm),频散曲线主频散区随地层横波速度的降低会向高频偏移,特别是地层横波速度低于2000 m·s-1继续下降时,这种移动跨度很大,以致达到10 kHz以上;而在地层横波速度一定的情况下,频散曲线主频散区随钢套管厚度的增加也会向高频偏移,频散曲线向高频偏移逼近的最大可能位置是同一井孔内径,井外全钢时的频散曲线上等于小于地层横波速度那一段;对本文的参数,钢套管厚度达到大约33.0 mm以上时,频散曲线就与井外全钢时一样,井内测量已观测不到地层弯曲波信息.当然,对现实的套管井,钢套管厚度都在12 mm以下,并不会遇到这种情况,但它给出了快速地层,在确定的地层横波速度下,套管井偶极弯曲波频散曲线向高频偏移的最大可能的极限位置.

图 8 快速(硬)地层套管井钢套管厚度变化对偶极弯曲波频散曲线的影响 (a)对应不同套管厚度(0.0、1.0、10.0、33.0 mm)计算的偶极弯曲波频散曲线;(b)井外纯钢(无限厚套管)的裸眼井偶极弯曲波频散曲线;(c)曲线(a)和(b)画到一起,纵坐标是用流体波速归一化的速度;(d)钢套管厚33.0 mm时计算的频散曲线(黑方、白圈)与纯钢裸眼井频散曲线(b-细实线)完全重合. Fig. 8 Influence of pipe thickness on dispersion curves of dipole flexural modes in a cased hole for fast formation (a) Dispersion curves of dipole flexural modes calculated with different pipe thickness(dot and dash line 0.0, dot line 1.0, dash line 10.0 and white circle 33.0 mm); (b) Dispersion curves of dipole flexural modes in a borehole surrounded with full steel (infinite thickness casing); (c)(a)+(b) Ordinate is normalized velocity by fluid wave speed; (d) Dispersion curves calculated with casing thickness of 33.0 mm (small black square and white circle) and dispersion curves for pure steel outside a borehole (thin real line), both are coincident completely.

对慢速(软)地层,即地层横波速度小于井孔流体声速的情况.依据上述分析,在钢套管厚度达到或大于某一值(对本文参数大约是33.0 mm)时,井内已测不到地层偶极弯曲波信息,这同样适用于慢速地层,可以推断,在这种情况下,频散方程找不到相速度小于流体声速的实根.然而,通常的套管井,其厚度远小于此值,这时井孔偶极弯曲波是怎样随地层参数和套管厚度变化的,是应进一步回答的问题.我们采取同样的数值考察方法,取地层纵波速度VP=2450 m·s-1,密度ρ=2120 kg·m-3,横波速度从VS=1500 m·s-1,以10 m·s-1间隔递减,对每一地层横波速度,再以1 mm间隔改变套管厚度,从1 mm增大,逐一计算每种参数下的频散曲线,直至求不出实根为止.结果显示,对慢速地层,弯曲波频散曲线随地层横波速度的降低向高频偏移的现象更为明显,即使对很薄的套管,如6 mm厚,频散曲线也可能移至16 kHz以上;而套管厚度的影响,由于地层波阻抗和刚度的降低,也比快速地层大和敏感的多.地层横波速度VS=1500 m·s-1,钢套管厚度大于11 mm以上,频散方程无法求出实根,这说明对慢速地层,钢套管11 mm厚的实际影响已与快速地层钢套管厚33.0 mm以上或井外纯钢的情况一致,此时,偶极弯曲波频散曲线移至14 kHz以上;随着地层横波速度的下降,频散方程能求出实根对应的钢套管厚度迅速减小,地层横波速度VS < 1390 m·s-1时, 能求出频散方程实根对应的钢套管厚度就已小于6 mm,这一厚度已小于现行实际用于固井工程的套管厚度(6~12 mm)的下限,继续减小厚度的考察没有实际意义,而且最后回到裸眼井的情况.图 9分别给出系列计算中地层不同的横波速度情况下,频散曲线随钢套管厚度的变化.

图 9 慢速(软)地层套管井钢套管厚度变化对偶极弯曲波频散曲线的影响 (a) VS=1500 m·s-1; (b) VS=1430 m·s-1; (c) VS=1390 m·s-1; (d) VS=1380 m·s-1; 图中从左至右每条频散曲线对应的钢套管厚度在图上方标出,间隔1 mm. Fig. 9 Influence of pipe thickness on dispersion curves of dipole flexural modes in a cased hole for slow formation (a) VS=1500 m·s-1; (b) VS=1430 m·s-1; (c) VS=1390 m·s-1; (d) VS=1380 m·s-1. The steel pipe thickness corresponding to each dispersion curves are indicated on top of the chart from left to right by interval 1 mm.
4 结论

理论和现场实例一致的证明,套管井偶极弯曲波频散曲线会随地层横波速度的降低(VS < 2000 m·s-1以下)迅速向高频偏移,偶极弯曲波基础模式主频散区出现在13 kHz以上, 以致超出了现行低频偶极子声波测井仪的激发与接收频带.这是一个以往没有被研究者注意到现象.

通过系统的数值考察,对产生这一现象的物理机制进行的分析表明:

无论对快速地层还是慢速底层,控制套管井弯曲波频散曲线主频散区位置的主要是钢套管的厚度和地层横波速度.

对快速地层,在钢套管厚度一定(如厚8 mm)的情况下,偶极弯曲波频散曲线主频散区在地层横波速度低于2000 m·s-1继续下降时,会迅速向高频区偏移,以致达到11 kHz以上;而在地层横波速度一定的情况下,频散曲线主频散区随钢套管厚度的增加也会向高频偏移,频散曲线向高频偏移逼近的最大可能位置是同一井孔内径,井外全钢时的频散曲线上等于小于地层横波速度那一段,它给出了快速地层,在确定的地层横波速度下,套管井偶极弯曲波频散曲线向高频偏移的最大可能的极限位置,这对各种地层和套管参数都是适用的.

对慢速地层,弯曲波频散曲线随地层横波速度的降低向高频偏移的现象更为明显,即使对很薄的套管,如6 mm厚,频散曲线也可能移至16 kHz以上;而套管厚度的影响,也比快速地层大的多,地层横波速度从1500 m·s-1降低到1380 m·s-1以下,仅仅减小了不到10%,在现行使用的各类套管井(套管厚度6~12 mm)内用偶极子声波测井仪就测不到弯曲模式波了.这与在裸眼井中和快速地层套管井中进行偶极声波测井有很大的不同,对企图在套管井中用激发偶极弯曲模式波测慢速地层横波速度有重要的实际指导意义.

值得注意的是,既使对慢速地层套管井,偶极弯曲波主频散区已移到偶极子接收换能器接受频带以外的高频区,全波模拟还是记录到一个不频散的横波到达波,这肯定不是导波模式.关于这个问题,拟将在另文给以详细阐述.

参考文献
Everhart A H, Chang S K. 1985. A theoretical study of dipole shear logging in cased holes.//SEG Technical Program. Expanded Abstracts, 72-74.
He X, Hu H S. 2009. Borehole flexural modes in transversely isotropic formations:low-frequency asymptotic velocity. Geophysics, 74(4): E149-E158. DOI:10.1190/1.3141442
Kimball C V. 1998. Shear slowness measurement by dispersive processing of the borehole flexural mode. Geophysics, 63(2): 337-346. DOI:10.1190/1.1444333
Kitsunezaki C. 1980. A new method for shear-wave logging. Geophysics, 45(10): 1489-1506. DOI:10.1190/1.1441044
Liu J S, Zhang B X, Wang K X. 1996. Analysis of wave components in the multipole acoustic field of the cased hole in the uniform solid formation (in Chinese). The Annual Chinese Geophysical Society.
Liu J X, Cui Z W, Li G, et al. 2012. Acoustoelastic effects on flexural waves in a borehole surrounded by a transversely isotropic (VTI) elastic solid. Chinese Journal of Geophysics, 55(10): 3485-3492. DOI:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.10.032
Ma M M, Chen H, He X, et al. 2013. The inversion of shear wave slowness's radial variations based on the dipole flexural mode dispersion. Chinese Journal of Geophysics, 56(6): 2077-2087. DOI:10.6038/cjg20130628
Schmitt D P. 1988. Shear wave logging in elastic formations. J. Acoust. Soc. Am., 84(6): 2215-2229. DOI:10.1121/1.397015
Tang X M, Reiter E C, Burns D R. 1995. A dispersive-wave processing technique for estimating formation shear velocity from dipole and Stoneley waveforms. Geophysics, 60(1): 19-28. DOI:10.1190/1.1443747
Wang K X. 2006. Numerical simulation and field examples of critically refracted shear arrivals in a borehole in soft formations.//SEG International Exposition and Seventy-Sixth Annual Meeting. SEG, 344-348.
Xie F L, Lv W G, Yan S G, et al. 2014. Theoretical study on inversing the anisotropic permeability of VTI two-phase media by flexural waves in a fluid-filled borehole. Geophysics, 79(3): D161-D173. DOI:10.1190/geo2012-0456.1
Zhang B X, Wang K X, Dong Q D. 1995. Theory of acoustic multipole logging and analysis of wave components and calculation of fullwaveforms for two-phase medium formation. Acta Geophysica Sinica, 38(S1): 178-192.
刘继生, 张碧星, 王克协. 1996. 均匀固体地层套管井中多极声场的分波分析. 中国地球物理学会年刊(西安).
刘金霞, 崔志文, 李刚, 等. 2012. 横向各向同性地层(VTI)井孔声弹效应对弯曲波的影响. 地球物理学报, 55(10): 3485–3492. DOI:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.10.032
马明明, 陈浩, 何晓, 等. 2013. 基于偶极弯曲波频散的横波慢度径向分布反演. 地球物理学报, 56(6): 2077–2087. DOI:10.6038/cjg20130628
张碧星, 王克协, 董庆德. 1995. 双相介质井孔多极源声测井理论及分波分析与全波计算. 地球物理学报, 38(增刊): 178–192.