第六章声波测井old
(完整版)第六章声波测井
第二临界角
不产生滑行横波 不产生滑行横波
44°05′ 30°
25°37′ 21°19′ 31°04′
软地层:地层横波速度小于泥浆纵波速度 软地层不能产生滑行横波
(3)滑行纵波、滑行横波的特点 T与R间距离
➢波长（λ)：声波传播过程中，相位相同的 两点间的距离 λ= v/f (v-传播速度）
二.声波测井将岩石近似为弹性介质
理想的弹性介质：固相、连续、均匀、各向 同性和完全弹性
三.岩石的弹性力学参数
F L
（1）杨氏模量E：
E / i
AL
i
物理意义：弹性体发生单位线应变时弹性体产 生的应力大小，说明弹性体在外力作用下发生 变形的难易程度
ip
arcsin
v1 vp
is
arcsin
v1 vs
（1） 产生条件:
V2>V1
以临界角
*
arcsin
V 1
1
V
2
（2）滑行波能量分布
入射
非均匀波，63%能量集中在1个波长内，在3个 波长内能量占98%, 决定了声速测井的探测深 度(1-3个波长)，一个波长0.2~0.3m左右，相 当于储层的冲洗带
2 2 3
(1 cv
1) cp
消除频率影响的衰减系数:
As
f2
2 2 3
[
4 3
(
1 cv
1) cp
水的As=25×10-15,空气的As=2.0×10-11
第6章声波测井
第六章声波测井声波测井是通过测量井壁介质的声学性质来判别地层特性及井眼工程状况的一类测井方法。
主要内容：声速测井（声波时差测井），声幅测井，全波列测井。
主要应用：判断岩性，估算储集层的孔隙度，检查固井质量。
第一节岩石的声学性质声波是物质运动的一种形式，它由物质的机械震动而产生，通过质点间的相互作用将震动由近及远的传递而传播。
对于声波测井来说，井下岩石可以认为是弹性介质，在声震动作用下，产生切变形变和压缩形变，因而，可以传播横波，也可以传播纵波。
一、岩石的弹性弹性体：物体受外力作用发生形变，取消外力能恢复到原来状态的物体，叫弹性体，这种形变叫弹性形变；塑性体：取消外力后不能恢复到原来状态的物体；物体是否为弹性体的决定因素：物体本身的性质、外界条件（压力、温度）、外力的作用方式、作用时间和大小。
对于声波测井来讲，声源发出的声波能量较小，作用在岩石上的时间短，故将岩石看成弹性体，其理论为弹性波在介质中的传播性质。
弹性体的弹性力学性质：扬氏模量E，泊松比σ，体积形变模量K等。
杨式模量(E)--- 弹性体拉长或压缩时应力（F/A）与应变(ΔL/L)之比。
/A）与切应变(Δl/l)切变模量(μ)---弹性体在剪切力作用下,切应力（Ft之比。
泊松比(σ) --- 弹性体在形变时横向形变（相对减缩ΔD/D）和纵向形变（相对伸长ΔL/L）之比。
体积形变弹性模量(K) ---在外力作用下，物质体积相对变化（体积应变）与应力之比。
它的倒数为体积压缩系数。
二、岩石中的声波传播特性声波测井的声波频率：15Khz~30Khz（声波和超声波）。
质点的震动以波动形式在介质内传播，根据质点震动方向与波的传播方向的关系，分为；纵波—质点震动方向与波传播方向一致（压缩波）；横波—质点震动方向与波传播方向相互垂直（剪切波、切变波）；声波在介质中的传播速度主要取决于介质的弹性模量和密度。
在均匀介质中，声波速度与杨氏模量E 、泊松比σ、密度ρ的关系为：)21)(1()1(σσσρ-+-⋅=E v p )1(21σρ+⋅=E v s 三、声波在介质界面上的传播特性1、波的反射和折射波阻抗----定义为介质的声速与密度之乘积。
声波测井原理
声波测井原理声波测井是一种利用声波在地层中传播的特性来获取地层信息的技术手段。
声波测井可以提供地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数，对于油气勘探和开发具有重要意义。
声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程，下面将对声波测井原理进行详细介绍。
首先，声波测井是利用声波在地层中传播的速度来获取地层信息的。
声波在地层中传播的速度与地层的物性参数有密切的关系，不同类型的地层对声波的传播速度有不同的影响。
通过测量声波在地层中的传播速度，可以推断出地层的孔隙度、渗透率等参数。
其次，声波测井是利用声波在地层中的反射和折射来获取地层信息的。
当声波遇到地层界面时，会发生反射和折射现象，根据反射和折射的规律，可以推断出地层的厚度、岩性等信息。
通过分析反射和折射的特征，可以识别出地层中的油气层、水层等目标层位。
另外，声波测井是利用声波在地层中的衰减来获取地层信息的。
声波在地层中传播时会发生衰减，衰减的程度与地层的渗透率、孔隙度等参数有关。
通过测量声波的衰减情况，可以推断出地层的渗透率、孔隙度等信息。
总的来说，声波测井原理是利用声波在地层中传播的速度、反射和折射、衰减等特性来获取地层信息的。
通过对声波在地层中的传播过程进行分析和解释，可以揭示地层的内部结构、物性参数等重要信息。
声波测井技术在油气勘探和开发中具有重要的应用价值，对于提高勘探开发效率、降低勘探风险具有重要意义。
综上所述，声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程，通过对声波在地层中的传播速度、反射和折射、衰减等特性进行分析，可以获取地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数。
声波测井技术是一种重要的地球物理勘探手段，对于油气勘探和开发具有重要意义。
希望本文能够对声波测井原理有所了解，并对相关领域的研究工作有所帮助。
声波测井文档
声波测井介绍声波测井是一种地球物理测井技术，通过发送声波信号，并根据信号的传播特性来获取地下地层的物理特征和构造信息。
声波测井的主要应用领域包括石油勘探、地质工程和地下水资源评价等。
在石油勘探领域，声波测井被广泛用于获取地下岩石的弹性属性，从而识别含油气层和评估油气储量。
声波测井的原理是利用声波在地层中传播的速度和振幅变化，分析得到地层的波速、密度等信息，进而推断地层的岩性和孔隙度等。
声波测井原理声波测井使用的是通过固体或流体介质中传播的声波信号。
在声波测井过程中，仪器向井中发送声波信号，然后接收并分析回波信号。
通过分析回波信号的传播时间、振幅和频率等属性，可以获得地层的物理特性。
声波在地层中的传播速度取决于地层的密度和弹性模量。
当声波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射和反射。
这些反射和折射的现象可以用来推断地层的变化，如岩性、孔隙度和饱和度等。
声波测井主要使用两种传播模式：纵波和横波。
纵波是沿着传播方向的压缩波，而横波是垂直于传播方向的波动。
纵波的传播速度比横波大，因此在实际测井中，主要使用纵波进行测量和分析。
声波测井仪器声波测井仪器通常由发射器、接收器和数据记录系统组成。
发射器用于产生声波信号，而接收器则用于接收回波信号。
数据记录系统用于存储和分析测量数据。
声波测井仪器的功能包括：1.发射声波信号，产生刺激并激发地层回波。
2.接收回波信号并转换为电信号。
3.对接收到的信号进行放大和处理。
4.记录和存储测量数据，并进行实时分析和解释。
现代的声波测井仪器通常可以进行多频段的测量，以获取更详细和准确的地层信息。
同时，一些高级仪器还具备图像处理功能，可以生成地层的可视化图像。
声波测井应用1.石油勘探：声波测井在石油勘探中起着重要的作用。
通过分析地层的声波传播特性，可以确定油气层的位置和性质，为油井的钻探和开发提供依据。
2.地质工程：声波测井用于地质工程中的岩石力学和岩层稳定性评估。
通过测量地层的声速和密度等特性，可以判断地层的强度和稳定性，为工程建设提供指导。
第6章 声波测井(4课时)
显。
上述分析看出，可根据岩石声速来研究岩层，确定岩层的岩性和孔隙度。
79
17
6.2 岩石的声学特性
三、声波在介质界面上的传播特性
声波通过传播速度不同的两种介质的分界面时，会发生反射和折射，并遵循 光的反射定律和折射定律。
声波在介质分界面上的传播 滑行波、临界角概念 当入射角增大到某一角度时，折射角达到90，则入射角叫临界角。此时，折射波 将在第Ⅱ介质中以V2的速度沿界面传播，这种折射波在声波测井中叫滑行波。
声系
电子线路
隔声体
单发射双接收声系 声系 双发射双接收声系 双发射四接收声系
79 20
6.3 声波速度测井
一、单发射双接收声速测井仪器的测量原理
1、下井仪器组成
提供脉冲电信号，触 发T发射声波，R1、 R2接收声波信号，并 转换成电信号。
T以压电效应的逆 效应产生声振动， 发射声波；R以压
电效应的正效应接
各类声波测井用的机械波介于声波和超声波之间。
对测井时发射的声波而言，井下岩石可认为是弹性介质，在声振动作用下产生 切变弹性形变和压缩弹性形变。岩石既能传播横波又能传播纵波，岩石中横波与 纵波速度和岩石的弹性关系密切。
79 6
6.2 岩石的声学特性
一、岩石的弹性
弹性体概念 塑性体概念
一个物体是弹性体还是塑性体，除与物体本身的性质有关外，还与作用其上的 外力的大小、作用时间的长短以及作用方式等因素有关。一般地说，外力小、作用 时间短，物体表现为弹性体。 声波测井中声源发射的声波能量较小，作用在岩石上的时间也很短，所以对声 波速度测井来讲，岩石可以看作弹性体。因此，可以用弹性波在介质中的传播规律 来研究声波在岩石中的传播特性。
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第六章声波测井
源距
间距(span)
l 0.5m
R2
R1，R2的中点，为深度记录点（规定的）
5.单发双收声速测井的原理 滑行纵波到达R1、R2的时间差：
A B
t ' t2 t1
T
L 1m
E
DF CD BC AB ( ? ) v1 v2 v2 v1
CE BC AB ( ) v1 v2 v1
滑行波先到达——首波
从时间上将滑行波与直达波和反射波区分开
3.使滑行波成为首波的条件 (1)滑行波所经历的时间最短的路径 费尔玛时间最小原理： 声波以临界角 * 入射到两种介质的分 界面上后，沿边界以地层速度滑行，以 临界角方向折回泥浆到达接收探头的路径 所用时间最短。
证明(自学）
B
A
T
T t AB t BC tCD
t AB AB l v1 v1 cos *
*
L
C
χ
D
t BC
R
BC L ltg * ltgx v2 v2
v2 v1
tCD
CD l v1 v1 cos x
l L ltg * ltgx l T * v1 cos v2 v1 cos x
T可以看成是 x 的函数，要使T(x)最小， 需满足T’(x)=0
量相对误差增大。
我国常规:
l = 0.5 m ;高分辨率: l =0.15m
声波时差： 声波传播单位距离(1m或1ft) 所用的时间，记为 t，单位 s/m或s/ft 曲线： 仪器匀速移动，记录声波时差随井 深变化曲线。
三.井眼补偿声速测井 1.井眼扩大对单发双收 声系时差的影响
第6章_声波测井
•
还可以利用水泥胶结指数（BI）曲线来指示水泥固 井质量，定义：
α1 目的井段声幅衰减率(dB / ft ) BI（胶结指数） = = 完全胶结井段声幅衰减率(dB / ft ) α 2
• 不足之处：只能判断套管和水泥（第一界面）的胶结 情况，由于没有测量从地层来的信号，所以难于判断 水泥和地层的胶结情况。
3、检查补给水泥效果 4、判断气层 高压气层气侵入井内时，气层部位为气体充填 。可能完全没有水泥或很少，水泥胶结测井幅度 很高，接近自由套管或超过自由套管的声幅。 5、判断套管断裂位置 在无水泥井段，套管断裂显示与套管接箍显示 相同，断裂处有负尖峰。
四、影响水泥胶结测井曲线的因素 1、测井时间 最好在注水泥后20--40小时进行测量,因为水泥 有个凝固过程，过早或过晚,都会造成错误解释。 2、水泥环的厚度 水泥环的厚度>2cm ，对套管波的衰减是个定值 ,水泥环的厚度<2cm,水泥环越薄,对套管波的衰减 越小,测得的声幅值高。 3、仪器偏心和窜槽 不同方向到达的管波相位不同,相互抵消,测得 的声幅值低。
3、过程：
发射换能器 声波
临界角
记录 幅度值
界面(泥浆和套管)
接收Байду номын сангаас能器 套管
临界角
滑行波 井内泥浆
折射
（1）声系：单发单收，源距为1米。 （2）接收到的信号：沿套管传播的滑行纵波（套管 波） （3）管波幅度与管外介质性质的关系和分布有关。 套管波幅度受套管和管内介质的影响是一个定值 ，收到的信号幅度就取决与套管外介质的性质和 分布。 （4）评价水泥胶结质量：由于套管与水泥接触，且 Z套与Z水泥很接近，声耦合好，大部分能量都被 折射到水泥环中，而少部分能量折回到井中被记 录，声幅值低。反之，水泥胶结不好，则声幅高 。
声波测井的原理和应用
声波测井的原理和应用1. 声波测井的原理声波测井是一种测量地下岩石物性参数的方法，通过向地下发送声波信号并接收返回的信号来推断地下岩石的特征。
声波测井的原理基于声波在不同岩石介质中传播速度的差异，利用声波的反射、透射和散射等现象来获取地层的信息。
1.1 声波的传播特性声波在岩石中传播的速度取决于岩石的密度、弹性模量和泊松比等物性参数。
不同类型的岩石具有不同的声波传播速度，因此声波测井可以通过测量声波传播速度来推断地层的岩石类型和物性参数。
1.2 声波的反射与透射当声波遇到介质边界时，会发生反射和透射现象。
反射是指声波从介质边界上反射回来，而透射是指声波穿过介质边界继续传播。
通过分析反射和透射信号的特性，可以确定地下岩石的界面位置和性质，从而推断地层的地质结构和岩性。
2. 声波测井的应用声波测井在石油勘探和生产中具有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景。
2.1 岩性识别和地层划分通过测量声波传播速度和反射信号特性，可以对地下岩石的岩性进行识别和划分。
不同类型的岩石具有不同的声波传播速度和反射特征，利用声波测井可以确定地层的岩性变化和岩石界面位置，为地层解释和油气储层评价提供重要依据。
2.2 孔隙度和渗透率评价声波测井可以通过测量声波传播速度和衰减特性来间接评价地下岩石的孔隙度和渗透率。
孔隙度是岩石中的空隙比例，渗透率是岩石中流体流动的能力。
声波测井利用声波在孔隙和岩石中的传播差异，可以对孔隙度和渗透率进行定量解释，为油气储层评价和开发方案的确定提供参考。
2.3 地震勘探辅助声波测井是地震勘探的重要辅助手段。
地震勘探通过地表或井口发送地震波来获取地下的岩石结构和性质，而声波测井则可以提供与地震数据对应的地下岩石参数。
两者相互补充，可以提高对地下岩石的解释和预测能力，为油气勘探和生产决策提供更可靠的依据。
2.4 井间连通性评价声波测井可以用于评价油田中不同井之间的连通性。
通过测量声波在井中的传播时间和信号强度的变化，可以推断不同井之间的流体交流情况。
六声波测井
周波跳跃
Cycle skip
由于某种原因 , 造成声波能量严重衰 减,使得时差曲线出现来回跳动忽大忽小 的现象.
23
声波速度测井
T
t0
R1 t1 R1
R2
t2
⊿t
⊿t
R2
⊿t
24
声波速度测井
可能出现“周波跳跃”的几种情 况 气层 疏松砂岩 裂缝性地层或破碎带 泥浆气侵 声速特别高的地层
声波速度测井
影响时差曲线的主要因素
井径变化的影响 地层厚度的影响 “周波跳跃”的影响
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声波速度测井
T R1 R2 T
在扩径井段上 部,时差增大
在扩径井段下 井径扩大井段 部,时差减小
T t2 t1 BD BC DF CE v2 v1
R1 R2
21
声波速度测井
T
31
声波速度测井
A
v
vma
tmaLma tf LФ vf
t L
V=Vma+VФ V=LA AL/ v=ALma /vL +AL /vL ma Ф= f t=tma +t t= /v t f ma ma/vma tf=LФ/vf V/ vma =V /vma +VФ/vf L/v=Lma /v +L ma Ф/v f 1/v=(1-Ф)/vma+Ф/vf
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声波幅度测井
固井质量评价方法
水泥胶结测井(CBL)
(Cement Bond Log) 基本原理 ★探头结构 ★声波幅度与水泥胶结质量的关系
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声波幅度测井
到达接收器首波的幅度
测量对象 套管波传播路径 套管波幅度与水泥胶结质量的关系
声波测井原理
入射角=0°，T+R=1
5. 波阻抗、声耦合率
(1)波阻抗Z Z=波的传播速度×介质的密度=V• (2)声耦合率
两种介质的声阻抗之比：Z1/Z2
Z1/Z2 越大或越小，声耦合越差， R 大， T 小， 声波不易从介质1到介质2中去。
Z1/Z2越接近1，声耦合越好，R小，T大，声
波易从介质1到介质2中去。
K=应力/体应变=(F/S)/(△V/V) (N/m2或kg/cm2) 体积弹性模量的倒数叫体积压缩系数，用表示， 即：=1/K
(4)剪切模量 (也称切变模量) （kg/cm2） 如右下图所示的矩形六面弹性体，其上表面 的面积为 A ，受到平行于该表面的剪切力 Ft 的作用时，在力的方向上相对位移一段距离 L，剪切应力等于Ft/A，剪切应变等于L/L， 则切应力与切应变之比就叫剪切模量或切变 模量，用表示。
律）的一种测井方法。
声波测井主要内容 声波速度测井 声波幅度测井 声波全波列测井
声波井下电视测井
噪声测井
1 声波速度测井
声波速度测井，又叫声波时差测井，它是测量井 剖面声波纵波速度 Cp的倒数，即声波纵波在 1 米地 层中传播所需的时间，在测井中叫做时差，记作 t， t＝1/Cp，单位：微秒/米或微秒/英尺。 声波速度测井是声波测井中应用最广泛的声波测 井方法，主要利用声波速度测井资料来研究井剖 面的岩性，估算储集层孔隙度等。
VP、VS不同
(3) 孔隙度的影响 流体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架，相对 讲，即使岩性相同，其中的流体也不同。孔隙度 增大，传播速度就降低。
(4)岩层的地质时代影响
实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播 速度越快。
(5) 岩层的埋藏深度影响
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探技术，它利用声波在岩石中传播的特性，测量地下岩石的物理性质，如密度、声速、泊松比等，从而推断出地下岩石的结构和性质。
声波测井的基本原理是利用声波在岩石中传播的速度和衰减特性，来推断地下岩石的物理性质。
声波测井的原理可以简单地描述为：在井中发射一束声波，当声波穿过地层时，会受到地层中各种物理性质的影响，如密度、声速、泊松比等，从而导致声波的传播速度和衰减特性发生变化。
通过测量声波在地层中的传播速度和衰减特性，可以推断出地层的物理性质，如密度、声速、泊松比等。
声波测井的基本原理可以用以下公式表示：V = d / t其中，V表示声波在岩石中的传播速度，d表示声波在岩石中传播的距离，t表示声波传播的时间。
根据这个公式，可以通过测量声波传播的时间和距离，来计算声波在岩石中的传播速度。
声波测井的测量方法通常有两种：一种是通过测量声波在岩石中的传播时间和距离，来计算声波在岩石中的传播速度；另一种是通过测量声波在岩石中的衰减特性，来推断岩石的物理性质。
声波测井的应用范围非常广泛，可以用于石油勘探、矿产勘探、地质调查、地下水资源勘探等领域。
在石油勘探中，声波测井可以用于确定油层的厚度、孔隙度、渗透率等参数，从而帮助石油勘探人员确定油田的储量和开发方案。
在矿产勘探中，声波测井可以用于确定矿体的形态、大小、深度等参数，从而帮助矿产勘探人员确定矿体的储量和开采方案。
在地质调查和地下水资源勘探中，声波测井可以用于确定地下岩石的物理性质，从而帮助地质学家和水文学家了解地下岩石的结构和性质，为地质调查和地下水资源勘探提供重要的参考数据。
总之，声波测井是一种非常重要的地球物理勘探技术，它利用声波在岩石中传播的特性，测量地下岩石的物理性质，从而推断出地下岩石的结构和性质。
声波测井的基本原理是利用声波在岩石中传播的速度和衰减特性，来推断地下岩石的物理性质。
声波测井的应用范围非常广泛，可以用于石油勘探、矿产勘探、地质调查、地下水资源勘探等领域。
《地球物理测井》Ch6.声波测井的物理基础
主讲人：刘军锋
长江大学 地球物理与石油资源学院
？
第6章 声波测井的物理基础
© 2013 Yangtze University Production Logging Lab.
第6章 声波测井的物理基础
声波测井（Acoustic Log）：声波在不同介质中传 播时，其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不 同的。声波测井即是通过研究声波在井下岩层和介质 中的传播特性，进而了解岩层地质特性和井的技术状 况（如固井质量）的一种测井方法。
☆
第6章 声波测井的物理基础
© 2013 Yangtze University Production Logging Lab.
超声成像测井仪BHTV
二维图象描绘岩层或套管影像，解释 直观。 在裸眼井中，用于观测井壁岩层的裂 缝、判别开口性裂缝或填充性裂纹。 在套管井中，应用于套管射孔、套管
§6.2 岩石的声学特性
二 岩石的弹性
2、弹性力学参数☆ ②泊松比 （外力作用下，弹性体的横向应变与纵向应变之比）
弹性体的横向应变 d d 纵向应变 L L
单位：无量纲
物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。 ③体变模量K（弹性体受均匀静压力时，静压力与体应变之比）
应力 F S K 体应变 V V
第6章 声波测井的物理基础 © 2013 Yangtze University Production Logging Lab.
第6章 声波测井的物理基础
§6.1
§6.2
声波与声场
岩石的声学特性
§6.3
§6.4
声波的传播特性
声波测井换能器
第6章 声波测井的物理基础
© 2013 Yangtze University Production Logging Lab.
第六章声波测井133页PPT
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
第六章声波测井(Acoustic logging )
• 二、裸眼井中进行声幅测井
• 可以用来在碳酸盐地层和硬的砂岩中寻找裂缝带。固井声幅测井测的 是套管波，反映的是套管与水泥之间的胶结情况，无法测量来自地层 的续至波。因此，难以判断水泥与地层的胶结情况。留待的问题由全 波测井解决。 • 单发单收——测地层波幅度 • 单发双收——测两探头接收到地层波幅度差（裂缝内无含物、溶洞性 地层统一干扰）+声波测井→判断裂缝
• 3．声波变密度测井也是一种测量套管外水泥胶结情况、检查固井质 量的一种声测井方法。该方法不仅能反映套管与水泥环之间胶结情 况还能反映出水泥环与地层之间胶结情况。 • 在下套管注水泥的井中进行声幅测井时，测量的是套管波首波的幅 度，另外还有通过水泥环、地层以及泥浆传播的水泥环波，地层波 以及泥浆波，它们到达接收器的时间有早有晚，最先到达的是套管 波，其次是地层波，最晚到达的是泥浆波（直达波）。因为声波难 于沿水泥环传播，所以水泥环波很弱可以忽略不计。声波变密度测 井就是按时间的先后次序将这四种波全部记录下来的一种声测方法。 • 声波变密度测井采用源距为1.5米的单发射单接收测量装置。下井仪 将接收探头接收到的信号放大后，通到电缆送到地面放大器，经一 系列的处理转换成一列方波信号一调辉方波。这一列调辉方波中， 每一个方波的幅度与相应声波信号的正半周幅度成比例，然后将这 一列调辉方波连同声测井仪上的同步信号同时送到阴极射线示波仪 上，用调辉方波控制示波仪的辉度（即示波仪光点的亮度），用同 步信号控制示波仪按声波发射的重复频率进行扫描。
• 3．记录时差的原理（P66杜） • 将接收器产生的电信号之间的时间差转换为电 位差进行记录。 两首波（第一个负峰）两端 电压ΔU与记录波数目和带电量有关，若数目、 幅度一定，便与它宽度（即时差）成比例。电 位差记录仪记录，并把刻度成时差时差曲线
第06章_声波测井 长大
vp =
E
λ + 2µ (1 − σ ) ⋅ = ρ (1 + σ )(1 − 2σ ) ρ
2(1 − σ ) 1 − 2σ
（3）
E:杨氏模量；σ:泊松比；ρ:介质密度；λ, μ:拉梅系数。 同一介质中： v p = vs
由于大多数岩石的泊松比为0.25，所以在岩石中的纵横波 速度之比约为1.73。由（3）式知道声波速度随岩石的弹性加大 而增大，但不会随岩石密度的加大而减小，因为E 和ρ 还有关 系，并且大部分情况随着ρ的增大，E有更高级次的增大，所 以ρ增大，岩石的声速一般是增大的。
2S
= 90
o
θ1 ≥ θ
S
= arcsin
V1 VS
3流体直达波
所谓流体直达波，即是由声源出发，经过井内流体而直接到达接 收器的波。它不受周围不连续区域的影响。事实上，某一点的声 场是由直达波场（或入射波场）与反射波场叠加而成的，这种波 显然符合费马原理。
4 一次和多次反射波
入射波可能会遇到井壁或界面，并 会与之产生一次和多次作用，产生 一次和多次反射波。
R
B
B
A
θc ¾产生滑行波的最基本条件为井内流 体中的纵波速度小于地层中的纵波速 度。
¾要 使 滑 行 纵 波 作 为 首 波 到 达 接 收 器，必须选择适当的源距（发射器和 接收器之间的距离）。
A
T
T
因直达波比一次反射波及多次反射波的传播路径都要短，直达 波先于反射波到达R。所以，选择的源距应使滑行纵波比直达波先 到达R，才能使它以首波的到达R。若源距为L，井中流体的声度为 v1 ，直达波到达R时间为： L
1.声波在传播过程中能量的分散
先假设声波在介质中传播时，因其波阵面的几何扩展，能 量将有规律地在空间中分散。设声波以球面波的形式传播，声 波从声源传播到距声源r的某处，波阵面是半径r的球面。若声 源发出的总功率为W，则由声强的定义有：
《声波全波列测井》PPT课件
从上图可以看出： 1. 孔隙度一定时，α降低，Cp,Cs,Cp/Cs都降低；
这说明，在裂缝状孔隙的地层，声波的传播速度要小于同 孔隙度的孔隙型地层。
2. 孔隙度较小时， α对Cp,Cs,Cp/Cs的影响更加明显； 3. 孔隙度的变化对Cp/Cs影响不明显；而α对Cp/Cs影响
明显
除了根据速度计算孔隙度的大小，还可以根 据纵横波的幅度信息判断储集层的孔隙类型。 统计资料表明： 裂缝性储集层中纵波和横波的幅度都有减小， 而横波幅度的减小尤其显著。
三 判断岩性
对不同岩性的地层，其泊松比具有不同数
值，而可由岩石的纵波与横波速度Cp和Cs
计算得出。
2
1 C p 1
2 Cs C p 2 1
Cs
岩石或矿物 石英 方解石 白云石 粘土 石英岩 砂岩 石灰岩 白云岩
常见岩石及矿物的Cp/Cs值
Cp/Cs 1.487
长源距声波全波列测井记录中的关键问题是 在全波列中区分纵波、横波及其它类型的波， 而最主要的是区分纵波和横波。现有的记录 方式是从纵波和横波的到达时间、相位和幅 度上加以区分和识别的。
纵波与横波的区分： ①到达时间：Cp>Cs→Δtp<Δts； ②声波幅度：横波大于纵波； ③声波相位：纵波与横波首波相位相反，即
e B e e A
sr0 Pr0
r
s
p0
A：纵波幅度比；B：横波幅度比；r1：T1与R1之间间距；r2：T1与R2之间间 距；r0：r1－r2；G：声波在发射和接收探头间几何扩展的衰减因子，P：纵波 衰减系数； s：横波衰减系数；
这些资料如何应用？ 长源距声波全波列测井资料提供了井壁附近岩层
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探方法，通过发送声波信号进入地下，然后接收和分析返回的信号，可以获取有关地下岩石性质和地层构造的信息。
声波测井的基本原理是利用声波在不同岩石中的传播速度差异来推断地层的性质。
声波测井利用的声波信号是由测井仪器通过声源产生的。
这些声源通常是以一定频率振动的麦克氏震荡器，通过控制震荡器的频率和振幅，可以产生不同类型的声波信号。
在测井过程中，这些声波信号通过井中的探头向地下传播。
当声波信号遇到地下岩石时，会发生反射、折射和散射等现象。
这些现象会导致声波信号的传播速度和振幅发生变化。
通过测量返回的声波信号的传播时间和振幅，可以推断地下岩石的物理性质。
在声波测井中，最常用的参数是声波的传播速度。
传播速度是声波信号在岩石中传播的速度。
不同类型的岩石对声波的传播速度有不同的影响。
例如，固体岩石的传播速度较高，而含有流体的岩石的传播速度较低。
通过测量声波信号的传播时间，可以计算出不同深度处的传播速度，并进一步推断出地下岩石的类型和含有的流体性质。
除了传播速度，声波测井还可以提供其他有关地下岩石的信息。
例如，通过分析声波信号的振幅，可以推断地下岩石的密度和孔隙度。
密度是岩石单位体积的质量，而孔隙度是岩石中孔隙空间的比例。
这些参数对于研究地下岩石的物理性质和储层特征非常重要。
声波测井不仅可以应用于石油勘探和开发领域，还可以用于地质研究、水文地质调查等领域。
通过声波测井可以获取的地下岩石信息非常丰富，可以帮助地质学家和工程师更好地了解地下结构和性质，指导相关工程的设计和施工。
声波测井是一种基于声波传播原理的地球物理勘探方法。
通过测量声波信号的传播时间、振幅等参数，可以推断地下岩石的性质和构造。
声波测井在石油勘探和开发、地质研究等领域有着广泛的应用，为相关工程的设计和施工提供了重要的信息基础。
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第六章 声波测井
声波测井就是利用岩石等介质的这些声学特性来研究钻井地质剖面、判断固井质量等问题的一种测井方法。
声波测井主要分为两大类：声速测井和声幅测井。
声速测井是测量声波在地层中的传播速度的测井方法。
声幅测井是研究声波在地层或套管传播过程中幅度的变化的测井方法。
第一节 岩石的声学特性
一、岩石的弹性及弹性参数
1. 杨氏模量E ：正应力与正应变之比。
2.泊松比：横向相对压缩与纵向相对拉伸之比。
3. 切变模量μ：切应力与切应变之比。
4.体积形变弹性模量K ：正应力与体变形之比。
二、声波在沉积岩石中的传播特性
纵横波速度表达式：
三、声波在沉积岩石中的传播的影响因素
1. 岩性：构成不同岩石的矿物的弹性模量大小不同，岩石的声波速度大小也不相同。
2. 孔隙度:岩石孔隙和孔隙流体对岩石的声波速度有明显影响。
一般孔隙流体相对于岩石骨架声波速度较低，所以岩性相同，孔隙流体不同的岩石声波速度不同。
岩性和孔隙流体相同，孔隙度越大岩石的声波速度越小。
3. 岩层的地质年代 ：一般深度相同，成份相似的岩石，地质年代越老，声波速度越高。
4. 岩石埋藏的深度：在岩性和地质年代相同的条件下，声波速度随岩层的埋藏深度加深而增加。
四、声波在介质界面上的传播特性
当声波由一种介质向另一种波阻抗不同的介质传播时，在两种介质界面上，将发生声波的反射和折射。
在ρ2v 2>ρ1v 1时，折射角大于入射角，即β>α 。
当α增大到某一角度i 时，折射角达到90°。
此时折射波在第二种介质中以v 2速度沿两种介质的界面传播。
这种折射波在声波测井中被称为滑行波。
入射角i 称为临界角。
第二节 声波速度测井
声波速度测井简称声速测井，测量滑行波通过地层单位长度时所用的时间，即时差，单位是us/m 。
一、声速测井仪器简介
1.测井仪器的组成部分：声速测井的下井仪器包括三部分。
声系（由发射探头和接收探头组成）、电子线路及隔声体，其中声系是主体。
声系由一个发射探头和两个接收探头组成。
2. 换能器（发射探头、接收探头）
现有声波测井仪器的声波换能器一般是圆管状的压电陶瓷或压电陶瓷片。
发射探头的工作原理是：逆压电效应，即经极化处理的压电陶瓷，沿一定方向对其施加变化电压时，在电场的作用下，将发生变形振动，从而在周围介质中激发声波。
接收探头的工作原理：压电效应，接收探头在发射探头产生的声场中产生振动变形，从而产生电信号。
3. 工作频率、隔声体
目前声速测井所用的振动频率为20KHz。
在井下仪器外壳上刻有很多刻槽，称为隔声体，防止声波经仪器外壳传至接收探头，对测量信号产生干扰。
二、井内传播的波
1.直达波：所谓流体直达波，即是由声源出发，经过井内泥浆而直接到达接收器的波。
这种波也是声源的入射波。
2.滑行波：由于泥浆波波速小于地层波速，当泥浆波在井壁以临界角入射时，在井壁上产生滑行波，以地层速度传播。
可分为滑行横波和滑行纵波。
3.一次和多次反射波：入射波可能会遇到井壁，会产生一次和多次反射，这样产生的波分别称为一次和多次反射波。
三、滑行波作为首波到达接收器的条件
在井中居中放置一单发单收声波测量装置，井眼的半径为r。
要想在井壁上产生滑行纵波，T则必须以临界角i入射，要想在井轴上接收到滑行纵波，接收点到发射点的最小距离为
要使滑行纵波成为首波，必须选择适当的源距，设选择的源距为L 。
直达波到达接收器所需时间为：
滑行纵波到达接收器所需要的时间为：v1为井中流体的声波速度；v2为井外地层的纵波速度。
为了使各种波能在时域内相互“拉开”尽量减少相互叠加，一般选择更长的源距。
由于声波在传播过程衰减，增大源距，声波衰减严重，从而造成记录的声信号的信噪比降低，因此源距选得又不能过长。
四、单发单收声系及单发双收声系(p88)
1.单发单收声系
2.单发双收声系
五、影响声波时差曲线的主要因素
1.井眼和井径的变化影响
2. 深度误差
3. 地层厚度的影响
4. “周波跳跃”含气的疏松砂岩、裂缝发育的地层以及泥浆气侵的井段，因产生多次反射或声波能量衰减而使能量明显衰减，滑行纵波的幅度急剧衰减，造成同首波只能触发第一接收器，第二接收器接收的波列的首波是后续波。
这在声速时差曲线上表现为时差急剧增大，出现忽大忽小的现象这种现象称为“周波跳跃”。
周波跳跃是疏松砂岩气层和裂缝发育地层的一个特征，可被利用来寻找气层或裂缝带。
5、仪器倾斜的影响
六、井眼补偿测井
井眼补偿测井的缺点是薄层分辨能力差。
由于滑行纵波必须是入射波在传播过程中以一定的倾斜角入射到井壁上时才能产生，而双发双收声系采取上下两端发射，使得两次时差记录的井段不能完全重合。
特别是低速地层和大井径的井眼，这一问题更为明显，而且有时会出现“盲区”现象。
七、声波速度测井资料的应用(p93)
1. 判断气层
2. 划分地层
3. 确定地层的孔隙度
第三节声波幅度测井
一、岩石中的声波幅度衰减
（1）介质粘滞吸收声波能量声波在介质中传播时，由于质点的振动要克服摩擦力，使声波能量转化成热能而衰减.对于同一地层声波频率越高，其能量越容易被吸收。
频率一定，地层越疏松，声波能量被吸收越大。
所以测量声波幅度可以了解岩石的特性。
（2）介质界面反射声波能量
声波在不同介质的界面产生反射与折射，透射波的能量取决于两种介质声阻抗之比。
声阻抗——z=ρ v声耦合率= z1 / z2
z1与z2差异大，声耦合越差，声波透射率低，透射能量小；反射率高，反射能量强。
z1与z2差异小，声耦合越好，声波透射率高，透射能量大；反射率低，反射能量低。
二、声波幅度测井
1.裸眼井声幅测井测井目的：探测裂缝带和研究岩性
2.水泥胶结测井若套管与水泥胶结良好，测井幅度值较低。
反之则测井幅度值较大。
以此评价固井质量。
测井曲线影响因素①测井时间的影响，一般固井后24~48小时内测井。
②水泥环厚度的影响。
厚度大于2cm对胶结测井影响不变，厚度小于2cm水泥环越薄，胶结测井幅度越高。
③井筒内泥浆气侵的影响。
声波能量容易在井内衰减造成胶结测井曲线低幅度。
水泥胶结测井曲线的应用①水泥面以上幅度大，接箍幅度小。
②确定水泥面上返高度。
③胶结良好井段幅度最低。
3.声波变密度测井（VDL）（p101）声波变密度测井也是一种测量水泥胶结情况，评价固井质量的声幅测井方法。
能反映水泥环第一界面和第二界面的胶结情况。
套管波与地层波的幅度与固井质量的关系：
自由套管：套管外无水泥环只有泥浆时，此时第一界面和第二界面均未胶结，致使大部分声能量沿套管传播，极小部分传到地层，甚至传不到地层，这时套管波的幅度很大，而地层波的幅度很小，甚至看不到地层波。
完全胶结：当水泥环与套管及地层胶结良好时，声耦合好，声波能量基本上传到地层，此时套管波幅度小，而地层波的幅度较大。
当第一界面胶结良好，而第二界面胶结不好时：声波大部分能量传到水泥环中，由于水泥环吸收强，致使声波幅度明显衰减，此时所有波的幅度都很低。
当套管偏斜时，一侧与水泥胶结良好，而另一部分与没有水泥，地层称为窜槽，声波能量一部分沿套管传播，另一部分传入地层，此时既有地层波，也有套管波的显示。
套管波特征：
自由套管，在变密度测井图象上套管波信号强，在变密度相线上显示出明暗相间的直线，还可见到“人字形”，地层信号很弱。
两个界面都胶结良好，声波大部能量传到水泥进入地层，因此，套管波信号弱而地层波信号强。
水泥与地层没有胶结，而套管与水泥胶结良好：地层信号和套管信号均弱，且套管波的衰减程度与水泥环的胶结厚度有关(当水泥厚度小于2厘米时)，若水泥环厚度大于2厘米，则不会使套管波信号有明显地衰减。
水泥串槽：套管信号增加，但也仍有地层信号。
4. 超声波电视测井（p103）
5. 噪声测井(p104)
第四节长源距声波全波列测井
离声源足够远的接收器在足够长的接收时间内按照到达接收器的时间顺序依次接收到的各种声波波型称为声波全波列波型图。
该图中除了滑行纵波和滑行横波还有伪瑞利波和斯通利波。
一、裸眼井中声波全波列成分
以上四种波到达接收探头的顺序为：①滑行纵波：传播速度快，幅度小；②滑行横波：紧接在纵波后面，幅度大于纵波；③伪瑞利波：其幅度大于滑行纵波和横波；④斯通利波：最后到达，幅度较大。
二、声波全波列测井的记录方式和记录信息(p108)
1. 记录方式
为了探测原状地层的声学特性，声波全波列测井采用长源距声系。
采用长源距声系可以从时间上把各波列成分分开。
为了补偿井眼的变化采用双发双收声系。
2.记录信息
三、声波全波列测井资料的应用
1.估算储层孔隙度：
2.确定岩性
3.判断含气储层
4.判断裂缝5、估算岩石力学的某些参数。