声速测井
声速测井
2 划分地层 (确定地层的岩性)
声波速度测井应用
1 声波测井曲线的形状与读值
（1）上下围岩岩性相同时，曲线对称于地层中点； （2）岩层界面位于时差曲线半幅点处； （3）当间距小于岩层厚度时，测量时差反映岩层时
差；当间距大于岩层厚度时，测量时差是岩层 和围岩时差的混合值。
泥岩
t
0.3米
0.3米
砂岩
J1 J2
泥岩
平坦值
0.3米
面积平均值
V1
AB CE DF
t t2 t1 CD l 0.5m
VP
VP
VP
因此当井眼规则时，t只与地 层速度有关，实现了测量地层速度 D 的目的。 时差单位为 t=1 / V（m/s）=106/V（us/m） 或用单位us/ft（1ft=0.3048m)
声波速度测井原理
2、单发双收声系 优点:
声波速度测井原理
1、单发单收声系
测井时井内存在以下几种波
①反映地层滑行纵波的泥浆折射 波；②井内泥浆直达波；④井内 一次及多次反射波。通过合理的 仪器设计，在所有地层中，确保 首波就是地层纵波。使声波接收
器记录首波到达时间。根据首波 到达时间，确定首波的传播速度。
声波速度测井原理
1、单发单收声系
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
声波测井-声速测井
C
t1t2t1V B2C C2 V R 1B1R
R2
t2t1t2E C E1R C2 R
V2 V 1
T2
从图中所知:CR2<BR1,t1<t，ER1>CR2， t2>t
t (t1t2) 2
平均后的补偿声速时差值不变。 同理：在井径扩大的顶界面也如此,对仪器的倾斜也
纯岩石
孔隙(流体) 骨架
b = f× + ma(1-) t = tf× + tma(1-) N = Nf×+ Nma(1-)
(2) 用时差求孔隙度的公式
① 固结压实的纯地层 t= tf× + tma(1- )
s
t tma t f tma
VS
E
2(1)
当=0.25，VP/VS=1.73, E VP(S)
(2) 传播速度与岩性的关系
岩性不同
弹性模量不同
VP、VS的影响
不同
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
J： 声波经过L距离后的声强
J0： 初始声强 ：介质的吸收系数
下降 V下降 增加 频率增加 增加
2 单发双收的测量原理
声波测井方法主要特点对比表
声波测井方法主要特点对比表
(3)如果储层内声速曲线呈台阶变化，则应分段取值，如图
3—3。分段的最小厚度应与声速仪器的分层能力一致。
）储层厚度较小，声速曲线在储层内没有变化平缓的曲
线段，而有明显的拐点，则取拐点的数值，如上图上层。如果没
有拐点，曲线呈尖峰状，应凭经验判断，认为尖峰极值能代表地
层读数，则取尖峰，若认为尖峰值失去代表性，则本层无法读数。
9声速测井(修改) (1)
也就是折射横波沿井壁岩层传播—滑 行横波，此时入射角为第二临界角， 即
1 S
V1 arcsin VS
滑行横波特性:
①沿井壁附近滑行传播，速度为Vs。 ②是一种非均匀波，在地层中，离井 壁径向距离增加按负指数规律衰减， 能量集中在3s（即Vs/f）范围内，在 Z= s内集中了滑行波能量63%，因此 探测范围在一个s左右。
一 岩层速度
1 岩层速度
在均匀各向同性介质 中,纵波、横波速度 与密度、弹性系数有 关，
VP VS
2
E
E
(1 ) (1 )(1 2 )
1 2(1 )
0.2 5,
VP 1.7 3 2 VS
2 岩层速度影响因素
t t1 L 2 a tg C 2a L t V1 co s C VP V1 1 1 L VP V1 2a V co s C 1 VP V1 VP V1
L
B
2 a co s C L 2a 1 sin C
C
称2a
3
φma
SNP （小数）
φma
CNL （小数）
物
性
微妙/米
微妙/英尺
砂 岩（1）φ>10% 砂 岩（2）φ>10% 石 灰 岩 白云岩（1）φ>5.5~30% 白云岩（2）φ>1.5~5.5%, φ>10% 白云岩（3）φ>0~1.5% 硬 石 膏 石 膏 岩 盐 淡 水 盐 水 石 油 甲 烷
地球物理测井ch声速测井
bcd段：从R2过边界面直到R1到达V1边界面为止。 设R1、R2到界面的距离分别为a’、b’，且a’+b’=L=1。
t=ta+tb=a’/V1+b’/V2=(1－b’)/V1+b’/V2 记录点在曲线b点时：b’=0，即 t＝106/V1=500μs/m 记录点在曲线c点时：a’=b’=0.5，即
§7.2 时差记录声系
二 单发双收声系
曲线定性分析:
第7章 声波速度测井
© 2014 Yangtze University Production Logging Lab.
§7.2 时差记录声系
二 单发双收声系
优点:
（1）能直接测量岩层的声波速度或时差;在
固定l上传播时间仅与岩层速度有关,在整个井眼
§7.2 时差记录声系
二 单发双收声系
原理: 通常通过仪器刻度，时差单位为: t=1/V（m/s）=106/V（us/m）或用单位 us/ft（1ft=0.3048m). 记录点在R1R2的中点； 声速测井的探测深度：h≈3 =V/f≈8－38厘米，岩石的声速V＝1520－ 7620米/秒，频率f=20千周/秒； 所以，h≈0.23 － 1.13米 (软地层) (硬地层)
量过程中，R1、R2之间的介质速度为V1和声波时差为t1，
所以 第7章
声波速t=度1测0井6/V1=t1=500μs/m©，201R41YRan2的gtz中e U点niv正ers对itybP点rod。uction
常规测井培训3-孔隙度曲线解读
6.3 测井刻度
中子测井仪一级裸眼井刻度是在淡水饱和的纯的 实验室地层中进行的。刻度井的人工地层都是由 天然的石灰岩加工制成。 进行刻度的装置有三种（三级）：
1) 国家级环境模拟实验井：即一级标准刻度装置（称
6、补偿中子测井
在地下储集层中，孔隙空间一般都充满 了流体。无论水、油和气都含有氢，而岩石 的骨架部分基本不含氢，因而通过测量岩石 的含氢量，可以确定岩石孔隙度。补偿中子 测井就是通过测量下井仪周围地层含氢量的 一种孔隙度测井方法。是重要的岩性 - 孔隙 度测井方法之一（常说的中子孔隙度测井包 括井壁种子SNP和补偿中子CNL） 。
测井选用的正源距情况下，后者超过前者，即：地层密度越大， 计数率越低。
测量方式：采用贴井壁测量方式。为了克服泥饼（厚度hmc和 密度mc）影响，常采用双源距补偿密度测井： b L ，其 中L由长源距计数率得到， 由长、短源距计数率共同得到 （对长源距测量结果影响较小）。 记录曲线： 补偿密度（FDC）记录 b 和 两条曲线。
5.1 测井基础
伽马射线与物质相互作用主要有三种：光电效应、 康普顿效应、电子对效应。 康普顿效应引起伽马射线减弱，用康普顿减弱系 ZN 数σ表示： A ，一定条件下， σ与介质 密度ρ成正比，由此发展了密度测井。 光电效应导致伽马光子被完全吸收，用宏观光电 吸收截面Σ表示： KZ 4.6 ，测井中K为常数， 故Σ可反映岩性。另外常用光电吸收截面指数Pe 2 U ＝ Σ/Z=KZ3.6和体积光电吸收截面指数 N 反映岩性。 密度测井利用了康普顿效应，测量地层体积密度；
声速测井
三、声速测井的应用1. 声速测井曲线声波测井曲线是指声速测井仪测量到的声波时差值随深度变化的关系曲线，对于比较理想的地层，如厚的泥岩夹有薄层的情况，曲线如图8.3.9所示。测井仪器一般是由下往上提升的，到两个接收探头都在下部泥岩层段时，测量的时差反映的是泥岩的时差。随着仪器的提升，当上接收探头在砂岩段时(严格地说，当滑行纵波是从砂岩段上折回接收器时），声波时差将随仪器提升而降低，当下接收探头进入砂岩层段时，时差反映的是砂岩的时差值，且不再随仪器提升而变化。当仪器继续提升时，上接收探头进入泥岩层段，测量的时差又将增大，随着仪器的近一步提升，下接收探头也进入泥岩层段，测量时差增大到泥岩时差，不再变化。由此可见，声波曲线有如下特点： 第一，当目的层的上下围岩声波时差一致时，曲线对称于地层中点；第二，岩层界面位于时差曲线半幅点；第三，在界面上下一段距离上，测量时差是围岩和目的层时差的加权平均效应，既不能反映目的层时差，也不能反映围岩时差。第四，当目的层足够厚且大于间距时，测量时差的曲线对应地层中心处一小段的平均读值是目的层时差。2.声速测井曲线的应用1) 划分地层在讨论声波速度的影响因素时我们知道，不同的地层有不同的声速，因此，可以利用声速曲线划分地层。在砂泥岩剖面，砂岩显示出较低的时差，而泥岩显示出较高的时差，砂岩中胶结物的性质对声波时差有较大影响，一般如是钙质胶结比泥质胶结的时差要低。在砂岩中，随着泥质含量的增加，声波时差增大。页岩的时差介于泥岩时差和砂岩时差之间。砾岩时差一般较低，且越致密时差越低。在碳酸盐岩剖面，致密石灰岩和白云岩时差最低，如果含泥质，声波的时差稍微有增高，孔隙性和裂缝性石灰岩和白云岩，则声波时差明显增大，裂缝发育会出现周波跳跃，泥岩泥灰岩时差较高。在膏盐剖面，渗透性砂岩时差最高。泥岩由于普遍含钙、含膏，时差与致密砂岩相近，如含有泥质，时差稍有增大，水石膏的时差很低，盐岩由于扩径严重，声波时差曲线显示周波跳跃现象。总之，声波时差的高低在一定程度上反映岩石的致密程度。特别是它常用来区分渗透性和致密砂岩。2) 判断气层天然气的时差随温度t的变化而变化，一般地，天然气的时差随温度的变化式可用以下公式来表示：其中，时差的单位为微秒/米。在常温常压下，天然气的时差比油和水
声 波 测 井
——声波速度测井
声波测井是利用岩石的声学特性（声波速度、声幅）
来研究岩石的一类方法。 声波速度测井 声波速度测井简称声速测井，测量地层滑行波的时 差△t（地层纵波速度的倒数，单位是μs/m或μs/ft）。 主要用以计算地层孔隙度、地层岩性分析和判断气层等。 是一种主要的测井方法。它的井下仪器主要由声波脉冲 发射器和声波接收器构成的声系及电子线路组成。目前， 主要应用二种类型的声系（单发双收声系、双发双收声 系）
单发射双接收声速测井仪的测量 原理 如果发射器在某一时刻t0发射 声波，其传播路径如图所示，即 沿ABCE路径传播到接收换能器 R1，经ABCDF路径传播到接收 换能器R2，到达Rl和R2的时刻 分别为t1和t2，那么到达两个接 收换能器的时间差△T为：
如果在两个接收器之间的距离l （称之为间距）对着的井段井径 没有明显变化且仪器居中，则可 认为CE=DF，所以 △T=CD/vp=l/vp。由于仪器间距 已知，时间差只随地层速度变化。
所以∆T的大小反映了地层声速 的高低。声速测井实际上记录的 地层时差（声波在地层中传播 1m所用的时间）。测量时由地 面仪器通过把时间差∆T转变成与 其成比例的电位差的方式来记录 时差∆t。仪器记录点在两个接收 器的中点，下图 井径变化对声波 时差的影响 井仪器在井内自下而 上移动测量，便记录出一条随深 度变化的时差曲线，图给出了时 差曲线实例。声波时差的单位是 μs/m或μs/ft。
声波测井原理
弹性力学是力学的一个分支学科，它研究弹 性体由于受外力作用(或温度变化)等原因而 发生的应力、形变和位移，以及形变和位移 的传播。
1 弹性的定义
弹性：是指物体在外力作用下将发生变形，即物 体受力的效果不是产生宏观运动，而是物体内部 各体积元或各部分之间相对位置的变化，在外力 不超过一定限度情况下，取消外力则物体将恢复 原状，物体的这种性质称为弹性，即物体受有限 外力作用而发生形变后恢复原来形态的能力。
弹性力学对被研究物体的假定： ①物体是连续的 ②物体是均匀的； ③物体是各向同性的； ④物体受力后的变形和位移是微小的； ⑤物体是完全弹性的。
弹性力学所研究的是理想弹性体，而石油的储集体 －地下岩石并非理想的弹性体。
非均质性：孔隙、裂缝，骨架与胶结物性质各不相同 各向异性：节理、层理等
但是，由于任何物体在外力很小时，因外力而发生形 变都很小的情况下，均可把其当作弹性体进行处理， 故可把地下岩石近似看作弹性体。
1. 纵波、横波的定义
纵波：介质质点的振动方向与波的传播发向一致。弹 性体的小体积元体积改变，而边角关系不变。
横波：介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。 特点：弹性体的小体积元的体积不变，而边角 关系发生变化，例如,切变波。
注意：
(1) 横波不能在流体（气、液体）中传播，因为它的 切变模量=0
4 声波井下电视和体积扫描测井
声波速度测井PPT课件
05
声波速度测井的未来发展
技术创新与改进
声波速度测井技术将不断进行技 术创新和改进，以提高测量精度
和可靠性。
新型声波速度测井仪器将采用更 先进的信号处理技术和算法，以
增强对复杂地层的适应性。
未来声波速度测井技术将更加注 重智能化和自动化，减少人为干
预和操作难度。
总结词
该实例展示了声波速度测井在油田勘探中的应用，通过获取地层声波速度数据， 分析地层岩性和物性特征，为油田开发提供依据。
详细描述
某油田为了了解地层岩性和物性特征，采用了声波速度测井技术。通过测量地层 的声波速度，分析地层的岩石类型、孔隙度、含油气性等参数，为油田的开发提 供了重要的数据支持。
实例二：某气田的声波速度测井应用
实例三：某复杂地层的声波速度测井解释
总结词
该实例探讨了声波速度测井在复杂地层中的 应用，通过解释声波速度数据，分析地层岩 性和物性特征，为复杂地层的勘探和开发提 供了重要的技术支持。
详细描述
某地区的地质条件复杂，为了更好地了解地 层岩性和物性特征，采用了声波速度测井技 术。通过解释声波速度数据，分析地层的岩 石类型、孔隙度、含油气性等参数，为复杂 地层的勘探和开发提供了重要的技术支持。 同时，该实例也展示了声波速度测井在解决
声波速度测井的应用
油气勘探
声速测井技术方法和应用
声速测井技术方法和应用
声速测井技术是一种提升井下油气资源勘探开发水平和效率的
先进测井技术，它可以对潜在的油气藏进行了解，从而使得勘探工作变得更有效率和准确性。
声速测井技术基于定量振动分析原理，以声速解决了传统测井技术中测井仪器受力不均匀、尺度失真、测量失精度等问题，这一技术实现了通过便携式测量仪器对井内夹层和各种有限地层的精细测试，可以实现井缘地层的快速、准确测试。
声速测井技术无疑大大提升了井下精确测量的准确性，而且该技术的优势在于没有受外界电磁干扰的影响，使得井内的声速数据更加精确，因此在对潜在油气藏测试上更加准确。另外，声速测井技术还可以用于井缘地层深部测试，可以更深入地了解到井下地质构造，从而更好地控制井下油气资源的开发风险，提升总的开发效率。
此外，声速测井技术还可以应用在地质构造和储层结合体的识别上，提供更全面、准确、可靠的地震测井数据，进而对潜在油气藏勘探做出准确地预测，提高资源开发效率。
从以上可以看出，声速测井技术在油气资源勘探开发中发挥着重要作用，它可以直接提升勘探和开发的准确性和可靠性，从而使得开发油气资源更加有效率。因此，建议企业在选择测井技术时，应该优先考虑选用声速测井技术，以确保更准确、可靠的油气资源开发。
- 1 -
地球物理测井-声速测井
Z1/Z两2越种大介或质越的小，声声阻耦抗合相越差差越，大声，波声不波易能从介量质就1越到难介从质介2中去。 质Ⅰ中透射到介质Ⅱ中去。
Z1/Z2越接近1，声耦合越好，声波易从介质1到介质2中去。
各种固井质量评价测井正是利用声波在不同介质 中传播时能量的藕合状况来研究和评价固井状况的。
时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间。
△t=t2-t1=
(
AB v1
BD v2
DF v1
)
(
AB v1
BC v2
CE v1
)
如果井径规则，则AB=DF=CE，上式为：
A
BD BC CD
t
v2
v2
T
源 距
G
B
C
显 然 ： CD 正 好 是 仪 器 的 间
E R1
距，时差与声速成反比。
间 距
OF R2
Vp 2(1 ) Vs (1 2 )
由于大多数岩石的泊松比等于0.25，所以岩石
的纵横波速度比为1.73。
可见，岩石中传播的纵波比横波速度快，所以 在岩石中传播，纵波总是早于横波被接收到。
一般，岩石的密度越大，传播速度越快，反之 亦然。
在声速测井中，纵波是首波。
★声波速度的影响因素★
对于沉积岩来讲，声波速度除了与上述基本因素有 关外，还和下列地质因素有关:
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。
3声波测井课_声速测井
C R1 O R2 O′ ′ D
记录点偏移误差图
2、双发双收声系 、
1)测量原理 1)测量原理
当井眼规则时 F1—J1、 F1—J1、J2 J1:ABCE J2:ABDF ∆t1=CD/Vp F2—J2、 F2—J2、J1 J2： J2：A ′ B ′ C ′ E ′ J1： J1：A ′ B ′ D ′ F ′ ∆t2=C ′ D ′ /Vp (∆ ∆t= (∆t1+ ∆t2)/2 =CD/Vp 测量段为CC 测量段为CC ′
双发双收声系
２）优点
A 可消除井径变化对测量结果的影响 F1—J1、J2，分别在扩井、 F1—J1、J2，分别在扩井、未扩井段
∆ t1 = CD DF − CE + VP V1
F1
A
B
F2—J2、J1，分别在扩井、未扩井段 F2—J2、J1，分别在扩井、
J1
C'D' D ' F '− C ' E ' ∆ t2 = + VP V1
双发双收声系避免深度误差
2）缺点 （1）薄层分别率差 对测量值(时差)有贡献的实 际地层厚度(以L=1m为例): 单发双收：h=0.5 双发双收： h=CC ′ =0.5+2atgθc 这对分辨薄层特别是分辨低速泥 岩中的薄夹层(例如石膏薄层)是 不利的.
三、滑行横波特点
声波测井
声波测井
1.普通声波测井
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。声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础而提出的一种研究钻井地质剖面、评价固井质量等问题的测井方法。
声波测井分为声速测井和声幅测井。声速测井（也称声波时差测井）测量地层声波速度。地层声波速度与地层的岩性、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。因此，根据声波在地层中的传播速度，就可以确定地层孔隙度、岩性及孔隙流体性质。
1.1岩石的声学特性
声波是一种机械波，它是由物质的机械振动而产生的，通过介质质点间的相互作用将振动由近及远的传递而传播的，所以，声波不能在真空中传播。根据声波的频率（声波在介质中传播时，介质质点每秒振动的次数）可将声波分为：次声波（频率低于20Hz）；可闻声波（20Hz至20kHz）；超声波（频率大于20kHz）。各类声波测井用的机械波是可闻声波或超声波。
1.1.1岩石的弹性
1.1.1.1弹性力学的基本假设：
1）物体是连续的，即描述物体弹性性质的力学参数及形变状态的物理量是空间的连续函数；2）物体是均匀，即物体由同一类型的均匀材料组成，在物体中任选一个体积元，其物理、化学性质与整个物体的物理、化学性质相同；
3）物体是各向同性的，即物体的性质与方向无关；
4）物体是完全线弹性的，在弹性限度内，物体在外力作用下发生弹性形变，取消外力后物体恢复到初始状态。应力与应变存在线性关系，并服从广义的胡克定律。
满足以上基本假设条件的物体称为理想的完全线弹性体，描述介质弹性性质的参数为常数。当外力取消后不能恢复到其原来状态的物体称为塑性体。
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井径扩大对时差曲线的影响实例
声波速度测井原理
3、双发双收声系
该仪器的井下声系包括两个 发射器和两个接收器。它们的排 列方式如图所示。其中，两个接 收器之间的距离（间距）为0.5 米，T1、R1和R2、T2之间的距 离为1米。
T1 A B
E R1 F'
C O'
D'
F R2 E' C' D O''
A' T2
声波速度测井原理
1、单发单收声系
测井时井内存在以下几种波 ①反映地层滑行纵波的泥浆折射 波；②井内泥浆直达波；④井内 一次及多次反射波。通过合理的 仪器设计，在所有地层中，确保 首波就是地层纵波。使声波接收 器记录首波到达时间。根据首波 到达时间，确定首波的传播速度。
声波速度测井原理
1、单发单收声系
4、异常地层压力预测
沉积岩层的正常地层流体压 力等于其静水压力，并对应 一个正常压力梯度。在一些 地区遇到了地层压力高于或 低于正常压力梯度计算的数 值，即地层压力出现异常。 我们把地层压力高于正常值 的地层称为异常高压地层；
地层压力低于正常值的地层 称为异常低压地层。在钻井
程序设计中，预先知道地层 压力是非常重要的。
第二节 声波速度测井
声波测井原理
授 课 内 容
声波测井的应用
教 学 重 点
双发双收声系
确定岩层孔隙度
声波速度测井原理
1、单发单收声系
声波速度测井简称声速测井，测 量地层滑行波的时差△t（地层纵波速 度的倒数，单位是μs/m或μs/ft）。这 种下井仪器包括三个部分：声系、电 子线路和隔声体。声系由一个发射换 能器T和一个接收换能器R组成，其 中，发射器和接收器之间的距离称为 源距，声波测井声系的最小源距为1 米。电子线路提供脉冲电信号，触发 发射器T发射声波，接收器R接收声 波信号，并转换为电信号。
AB CE DF
R2—R1：
t t 2 t1
因此当井眼规则时，t只与地 层速度有关，实现了测量地层速度 的目的。 时差单位为 t=1 / V（m/s）=106/V（us/m） 或用单位us/ft（1ft=0.3048m)
声波速度测井原理
2、单发双收声系 优点: 1) 井眼规则时能直接测 量岩层的声波速度或时差;在 固定l间距上仅与岩层速度有 关传播时间,在整个井眼剖面 上得到的岩层速度指在l间距 内平均值。 2) 现用间距为0.5米,使 声波测井曲线能划分厚度0.5 米以上岩层。
公式适用于：固结压实纯地层,粒间孔隙的石灰 岩及较致密的砂岩（孔隙度为18～25％）可直接利用 平均时间公式计算孔隙度，不必进行校正。对于不同 的地层情况要分别处理。
3、求取孔隙度
3.1、Wyllie时间平均公式及体积模型
根据测井方法的探测特性和岩石的各种物 理性质上的差异 , 把岩石体积分成几个部分 , 然
作
业
某油田的一口淡水泥浆井中，某一固结压实纯砂岩地 层的声波时差 t 为 291.5s/m ，电阻率 Rt 为 68· m ，假定 tma=182s/m， tf=620s/m，RW=0.08· m。
(1) 计算该储集层孔隙度； (2) 计算该储集层含水饱和度； (3) 确定该储集层流体性质。
0.3米
泥岩
声波速度测井应用
2 判断气层、确定油气和气水界面 据流体密度和声速有：V水>V油>V气，在高 孔隙和侵入不深的条件下能识别气层,其特征:
周波跳跃 高声波时差(大30微秒/米以上)
气 层
声波速度测井应用
2 判断气层、确定油气和气水界面
(1) 周波跳跃产生的原因
由于在滑行首波到达接收探头的路径中遇到吸收系 数很大的介质 ,首波能触发R1但不能触发R2,R2被幅度较 高的后续波触发,因此,时差增大.
V Vf Vma
Vma
t t f （ 1 ）t ma
t t ma t f t ma
φ
3、求取孔隙度
3.1、Wyllie时间平均公式及体积模型
1 1 V Vf Vma t t ma t f t ma
φ Vma
t t f （ 1 ）t ma
T1 A B E C R1 O' F'
D'
D
F
R2
O''
E'
C'
A'
B'
T2
3、双发双收声系 （1）可消除井径变化对测量结 果的影响 F1—J1、J2，分别在扩井、未扩 井段 CD DF CE
t1 VP V1
F1 A B
J1
E F’ F
F2—J2、J1，分别在扩井、未扩 井段
t 2 C ' D' D' F 'C ' E ' VP V1
AC B t vm v1
由于井径的变化和井剖面岩 性的变化，使得A、B、C都不 是常量，而是随着井径和岩性的 变化而变化，所以单发单收声系 没有实用价值。
AБайду номын сангаас
B
C
声波速度测井原理
2、单发双收声系
T—R1： T—R2：
t1 t2
AB BC CE V1 VP V1 AB BD DF V1 VP V1 CD l 0.5m VP VP VP
3、求取孔隙度
s
c
t f t ma
t t ma
1
c
s
p
c
p
3.2、固结而压实不够的砂岩
对于此类地层，要引入压实校正。地质年代较新 的疏松砂岩，其埋藏深度一般较浅，砂岩是否压实， 可根据邻近的泥岩声波时差△tsh的大小来辨别，若邻 近泥岩的声波时差大于328μs/m，则认为砂岩未压实 ，且△tsh越大，表明压实程度越差。压实校正的大小 用压实校正系数Cp表示，Cp与地层埋藏深度、年代 及地区有关（1.2～1.4）。压实校正后的孔隙度为：
J2
E’
C O’ D’ D O’’ C’ B’
在扩井井段CE=D’F’，在未扩段 C’E’=DF，则 t t1 t 2 CD
2 VP
A’ F2
3、双发双收声系 （2）可消除深度误差 F1—J1、J2，实际深度点O’ h=-a tgc，实际深度H- a tgc F2—J2、J1，实际深度点O’’ h=a tgc，实际深度H+a tgc 实际O’O’’的中点就是仪器记录 点O，两者一致。即时差平均 值的中点（岩层CC’的中点） （注意：对于薄互层，速度变 化大，可能有误差）
(2) 周波跳跃的特点
时差值大大增加 且呈周期性的跳跃
声波速度测井应用
2 判断气层、确定油气和气水界面
(3) 产生周波跳跃的各种情况
含气的疏松砂岩 裂缝性地层或破碎带 泥浆气侵
3 划分地层 (确定地层的岩性)
由于不同岩性地层具有不同的声波速度， 因此可以用时差划分地层。 致密岩石的时差 < 孔隙性岩石的时差 岩层的孔隙增加－声速下降－时差增加 砂岩的时差 < 泥岩的时差
2 划分地层 (确定地层的岩性)
砂岩的理论骨架时差:△tma=182s/m (硅质胶结)55.5 灰 岩: △tma=156s/m 47.5 白云岩: △tma=143 s/m 43.5 无水硬石膏: △tma=164 s/m 50 岩盐时差: △tma=220 s/m 67 淡水: △tmf=620 s/m 189
后研究每一部分对岩石宏观物理量的贡献,并视
宏观物理量为各部分贡献之和。即： 测井参数×总体积=∑测井参数×相应体积
3、求取孔隙度
3.2、泥质砂岩
由于泥质声波时差较大，按公式计算的泥质砂 岩的孔隙度偏大，必须进行泥质校正。由下式计算 地层孔隙度。
t (1 vsh ) t ma vsh t sh t f
声波速度测井应用
1 声波测井曲线的形状与读值
（1）上下围岩岩性相同时，曲线对称于地层中点； （2）岩层界面位于时差曲线半幅点处； （3）当间距小于岩层厚度时，测量时差反映岩层时 差；当间距大于岩层厚度时，测量时差是岩层 和围岩时差的混合值。
泥岩 t
0.3米 0.3米
砂岩
J1 J2
平坦值
0.3米
面积平均值
B'
双发双收声系结构示意图
声波速度测井原理
3、双发双收声系
测井时，上、下发射器交替发射声脉 冲，两个接收器接收T1、T2交替发射产生 的滑行波，得到时间差△T1、△T2，地面 仪器的计算电路对△T1、△T2取平均值， △T=(△T1+△T2)/2，记录仪记录出平均值 对应的时差曲线△t=△T/l。由图可以看出， 双发双收声速测井仪的T1发射得到的△T1 和T2发射得到的△T2曲线，在井径变化处 的变化方向相反，所以，取平均值得到的 曲线恰好补偿掉了井径变化的影响。还可 以补偿仪器在井中倾斜时对时差造成的影 双发双收声系结构示意图 响。同时基本消除深度误差。
声波速度测井原理
2、单发双收声系
单发双收主要缺点： 井眼不规则时如井径变化（扩 大）界面处，声波时差出现“假异 常”，同时也有深度误差；记录的 时差不仅与地层速度有关，还与泥 浆速度、井径大小有关。此误差无 法校正。为降低井径变化、仪器记 录点与实际记录点的深度误差对单 发双收声系时差曲线的影响，提出 了井眼补偿声速测井（双发双收声 系）。
盐水: △tmf=608 s/m
185
对膏岩剖面有很强的分辩力,由于岩盐和无水石膏在时 差曲线上区别很大,很容易识别.
2 划分地层 (确定地层的岩性)
煤：＞90us/ft
砂岩：55.5us/ft
硬石膏：50us/ft
灰岩：47.5us/ft
白云岩：43.5us/ft
3、求取孔隙度
3.1、Wyllie时间平均公式及体积模型 1956年Wyllie在实验基础上，提出时间平均公 式，认为声波在单位体积岩石内传播所用的时间等 于岩石骨架部分（1-）所经过时间与孔隙部分 所经过时间的总和。即 1 1