Page 130 - 地球物理探测技术发展与创新
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Development and Innovation of Geophysical Exploration Technology
地球物理探测技术发展与创新
（一）随钻声波井下全景成像技术的研究现状
随钻声波井下全景成像包括随钻声波井周成像技术和随钻声波前视成像技
术。随钻声波井周成像技术是利用测井仪器探测井眼轨迹，井筒大小，井壁裂缝
及孔洞位置等其他信息，主要用于监测井壁变形和井眼塌缩，以及储层的裂缝发
育及分布规律的研究；随钻前视技术主要是利用测井仪器探测钻头前方未钻开地
层的地层信息或异常区间，其探测方向与井眼 / 钻进方向相同，主要用于地质导向。
1. 随钻声波井周成像技术现状
随钻声波井周成像仪主要是由声系、信号采集、信号传输以及地面处理部分
组成。声系部分是由一个旋转的换能器构成。换能器是由一个马达驱动，对井眼
的整个井壁进行扫描，经钻井液传播后到达井壁，有一部分能量被反射回换能器
并接收，通过测量回波的初至时间及幅度，然后分别成像后得到井周回波的时间
图像和幅度图像。
早在 20 世纪 50 年代，声波成像技术就开始应用到石油领域。1969 年，
MOBIL 公司 Zemanek 研制出世界上第一款井眼成像电视 BHTV（Borehole
Televiewer），第一次在井下用声学方法获得井壁的二维图像，实现了在油井中
完成电缆式的井周成像。随后，1994 年，Hayman 提出使用超声波提高井眼图
像质量，促进了电缆式超声成像仪器的进一步应用。然而，随钻超声测井成像
由于井下环境复杂，噪声大等因素，其相关技术（包括硬件和算法）的发展一
直比较缓慢。直到 2019 年以后，哈里伯顿（Halliburton）、贝克休斯（Baker
Hughes）、斯伦贝谢（Schlumberger）才相继发布具备随钻功能的超声井周成像
工具 PixStar、ImageTrak、TerraSphere。它们可以同时在油基泥浆和水基泥浆中
生成井壁图像，一定程度上能够为井眼判断提供指导性意见。然而，目前受限于
随钻信号的衰减和随钻的低采样率，随钻超声井周成像图的分辨率还是明显低于
常规超声井周成像图的分辨率，并且还伴随着明显的噪声，因此，成像质量仍需
要做更多的提升。
2. 随钻声波前视成像技术现状
传统随钻声波测井仪器只能完成井周的扫描成像，难以满足随钻前视声波测
井的需求，这是因为随钻声波前视需要探测钻头前方的地层界面或异常区间，而
传统的随钻声波测井仪器的声源和接收器不能在轴向上对声场进行控制，只有很
少一部分能量能够向着钻头前方的地层辐射，形成回波信号。然而，这些回波信
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