声波测井重要知识点

第一章：声波测井物理基础

1、描述声波的基本参数

频率f :声音传播过程中，介质震动的频率即介质质点每秒钟振动的次数就是声波的频率

周期T ：指介质完成一次振动所需要的时间

速度c或v：指声波的传播速度

波长λ：声音在介质中传播时，相位相同的两点在空间上的距离称为声波的波长

2、声速(时差)的影响因素以及如何影响，流体、压力、岩性、密度等等

（一）岩性<最主要的影响因素，灰质含量↑声速↑>

（二）孔隙和流体<孔隙性岩层声速<非孔隙性、含气饱和度↑纵波速度↓横波速度↑> （三）压力<压力↑波速↑极大值后基本保持不变，压力对声速影响可达35%+>

（四）温度<相对压力而言，影响很小可忽略、温度↑纵波速度稍许↓>

（五）岩石生成的地质条件<老地层的声速>新地层、构造顶部的声速>构造翼部>

（六）埋藏深度<深度↑声速↑>

3、泥浆对超声的衰减因素

泥浆对超声波的衰减包括吸收衰减和固相颗粒散射衰减两部分

（一）泥浆对超声波的吸收衰减：主要有泥浆的粘滞、热传导以及泥浆的微观过程引起的弛豫效应

（二）泥浆固相颗粒对超声波的散射衰减：泥浆中含有的固相颗粒引起的散射衰减、泥浆添加剂引起的散射衰减、声频散

4、声阻抗的概念及其对反射波和透射波的影响

声阻抗：地震波在介质中传播时，作用于某个面积

上的压力与单位时间内垂直通过此面积的指点流

量之比，其数值等于介质密度ρ与波速v的乘积，

即Z=ρ.v。

影响：声波发生反射和折射的能量分配取决于泥

浆和井壁两种介质的声阻抗值大小、入射角和折射角的关系。当

声波垂直井壁入射时，θ1θ2p=0，从右式可以看出，介质1和介质

2声阻抗分别为Z1、Z2

Β为反射系数α为折射系数，系数越大，越易进行

Z1Z2声阻抗差越大，声耦合越差，声能量传递就越差，通过界面传播的折射波能量就小，若两介质声阻抗相近，声耦合率较好，声波都形成折射波通过界面传播到介质2，这时反射波能量就非常小，当Z1<

5、裂缝对声波慢度和幅度的影响，高角度裂缝和低角度裂缝分别有什么影响

声波慢度影响：对垂直裂缝或接近垂直的裂缝，声波直接在岩石骨架中传播，不受裂缝影响，测出的时差和没有裂缝时的岩石一样；对于水平或低角度裂缝，声波在岩层中传播要通过该裂缝，时差就会增加，裂缝密度越大，声波时差增加越多。

幅度的影响：声波通过裂缝的幅度衰减与裂缝倾角和声波全波中各子波的类型有关，一般地说，低倾角裂缝横波幅度衰减大些，高倾角裂缝纵波幅度衰减大些

6、滑行波作为首波的条件及优点，理解原理并会推导

优点：方便记录，受泥浆干扰信号小

7、造成井中声波传播能量衰减的因素

（一）波前扩展造成的声能衰减：由于波阵面的几何扩展而造成的声强随传播距离的增加而减弱的现象称为几何衰减

（二）声波在介质中的吸收造成的衰减：介质中由于声强(能量)被吸收而造成的衰减（三）井下声波探头指向角特性影响造成的衰减：发射器的等效“球面波”向某一方向发射的能量是由方向而异的

（四）泥浆对超声波的衰减<1.泥浆对超声波的吸收衰减2.泥浆固相颗粒对超声波的散射衰减>

8、描述声场的基本物理量有哪些？

声功率：声波在某一单位时间内，沿其传播方向通过波阵面所传递的能量称为声功率，用W 表示，单位为微瓦(μW)

声强：单位面积上声功率的大小称为声强，声强通常用J表示，单位为瓦/米2（W/m2）

声压：由于声波传播在介质中造成的压力称为声压，用p表示，单位为微帕μPa

声能量密度：声场中，单位体积内的声能量称为声能量密度，用ε表示。

声强公式：J= p*v 即声压乘质点运动速度

J= p*v=p2/Z 声强和声压的平方成正比，与波阻抗成反比。

假定声速为c，有ε=j/C=p2/ρc2

9、斯奈尔定律表达式

斯奈尔定律是描述波在分界面上发生发射、折射后波的传播方向的定律，可解释为入射波、反射波和折射波沿分界面视速度相等

10、声波换能器常用哪几种效应？

通常，换能器是指将能量从一种形式转换为另一种形式的装置

（一）磁致伸缩效应：当铁磁性材料的磁状态发生改变时，其尺寸也发生相应的改变。（二）压电效应：有些多晶体材料在应力作用下发生形变时，会在晶体表面产生电荷，这种现象称为压电效应，具有压电效应的材料称为压电材料

目前常用的是圆管状的压电陶瓷，对于圆管状的压电陶瓷换能器来说，发生形变有三个方向上的振动模式，即向井壁发射接近于柱面波的切向振动模，向井眼轴线方向发射近似于平面波的轴向振动模以及向井壁发射柱面波的径向振动模，声波换能器常用的振动模式是径向振动和切向振动

第三章：声速测井

1、声波时差和波速的关系、不同单位慢度或波速的转换，如us/ft与us/m的转换等

声速测井测量的是滑行波穿越地层单位长度时所用的时间，即时差，单位是μs/m或μs/ft 1ft=0.3048m 1in=2.54cm 慢度即为时差

2、常见流体如油、气、水的时差范围

气的时差比油、水的时差大得多

3、会利用威利时间平均公式计算孔隙度及其变形应用，如利用公式求骨架值，孔隙度与时差的关系

威利认为声波在单位体积岩石内传播所用的时间由两部分组成：岩石骨架部分（1-ф）以速度Vma传播所经过的时间与充满流体的孔隙部分ф以速度Vf传播所经过的时间

纯砂岩水层：

纯砂岩油层或气层：

同样含泥质砂岩同样计算（了解）

4、声速测井包括哪些应用，并掌握常见应用的原理，如何利用声速测井资料判断断层力学性质

（一）划分地层<根据岩层中声波的传播速度不同，依据其曲线划分不同的岩层> 砂岩时差较高，胶结物性质和含量对时差有影响，孔隙度、气体含量会使时差增大，泥岩一般显高值，泥岩中含砂、钙质、石膏都会使时差下降。砂岩的骨架时差值一般为56μs/ft，泥岩为100μs/ft.致密石灰岩(49μs/m)和白云岩(43μs/ft)时差最低,含泥质时差会增大，渗透性砂岩时差最高。

（二）判断气层

气层的时差比油、水层的时差大得多，在相同条件下，气层砂岩大于油水层砂岩的时差，气层中由于声波传播能量衰减较大，故声波时差曲线有可能出现周波跳跃现象

（三）确定孔隙度

根据实际情况建立关系式，例如Δt=A+Bф Δt=(1-ф)Δt ma+фΔt f

（四）确定断层力学性质