1.测井-绪论

1）不同角度的裂缝对波的衰减不同
与水平线的夹角50°-- 80° 与水平方向的夹角 < 30° 垂直裂缝 水平裂缝
从实验得出:
垂直裂缝主要衰减纵波 水平裂缝主要衰减横波
2)裂缝内的物质对声波能量的影响 声波通过裂缝时(两种界面),只有部分能量透过,裂缝内的物 质对声波起衰减作用(岩 >疏),由此声波通过较大裂缝,其 接收到的能量比非裂缝地层低得多。
b= f*+ ma（1- ）
骨架
声幅测井 裸眼井的声幅测井
套管井的声幅测井
变密度测井
声波幅度测井：是通过测量声波在地层或套管内传播 过程中幅度的衰减变化来认识地层性质和固井水泥胶 结情况的一种声波测井方法。
一、裸眼井的声幅测井
1、目的：划分硬地层的裂缝带 2、声系及测量
（1）单发单收：测量地层滑行纵波的首波幅度。 （2）双发双收声系：测量两接收探头的滑行纵波的幅度差。 两种变化同时存在， 以哪种情况为主，视 （1）地层吸收声波能量而使幅度衰减 具体情况而论 （2）存在声阻抗不同的两种介质界面上， 折射、反射使声波的能量发生变化。
寻找裂缝和溶洞地层的特征：
声幅曲线上，幅度值低。 在时差曲线上，时差值高，可能出现周波跳跃。
二、套管井的声幅测井（水泥胶结测井CBL）
1、声系：单发单收，源距为1米
泥浆
mv
20%
T R
套 管
水 泥
40%
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。
1）、划分钻孔地质剖面，确定岩性；
2）、确定煤层厚度、深度及其结构；
3）、计算煤质指标；
4）、研究钻孔产状； 5）、地层对比； 6）、提供地温资料； 7）、放射性矿床及其它伴生矿床资料； 8）、提供与采煤有关的工程力学资料等。
声波测井
声波测井：是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播 特性，从而了解岩层的地质特性和井的技术状况的一种 测井方法。
T
A G E B C D
源 距
R1 间 距
O
R2 记录点O
F
5、输出的测井曲线 输出一条声波时差曲线
时差 s/m
二、岩石的声速特性及影响因素
1、VP、VS与 、 、E间的关系
E (1 ) 纵波速度 V p (1 )(1 2 ) E 横波速度 V s 2 (1 )
1、 地球物理测井
在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称；
又称为钻井地球物理、矿场地球物理、油矿地球物理 等,简称为“测井”。
测井资料由测井仪器获得。 测井仪器由三大部分组成： （1）井下仪器，用来接 收（或探测）周围介质 中有关的信号； （2）测井电缆，主要用 来提放井下仪器，确定 井下仪器所处的深度， 负责地面仪器及设备与 井下仪器的通讯； （3）地面仪器,主要用来 对测量信号进行处理和 记录。
岩性不同 VP、VS的影响不同 弹性模量不同 VP、VS 不同
密度
，E增加，
Vp增加
常见介质和岩石的密度与纵波速度
2、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
传播速度
3、岩层的地质时代的影响
实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。
时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间。
AB BD DF AB BC CE )( ) △t=t2-t1= ( v1 v 2 v1 v1 v 2 v1
如果井径规则，则AB=DF=CE，上式为：
BD BC CD t v2 v2
显然： CD 正好是仪器的间距（常 数），时差与声速成反比。
声波通过裂缝,能量衰减与裂缝的张开度、发育程 度有关，对于纵波，张开度大和裂缝发育，则声幅
衰减增加，测得的声幅低。
第一声学界面：套管与水泥环的交界面 第二声学界面：水泥环与井壁地层的交界面
3）溶洞性地层 对于溶洞性地层，波绕溶洞传播：
（1）增加了波的传播路径
（ 2）溶洞引起波的散射，造成声波能量较大幅度的衰减，所 以声波在溶洞性地层传播，地层波幅很小，溶洞对波的衰减相 当大。
（确定地层的岩性）
由于不同岩性地层具有不同的声速，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
3、计算孔隙度 （1） 体积物理模型
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。 测井参数*总体积=∑测井参数*相应体积 纯岩石 流体
R1 O
R2
记录点OFFra bibliotek1、产生滑行波的条件 V地层 > V泥浆
产生滑行波的过程是可逆的
2、到达接收探头的波类
折射纵波 反射波 直达波
3、让滑行纵波首先到达接收探头
因反射波、直达波都只在泥浆中传播，V地大于V泥，如果合理 选择源距可以使滑行纵波首先到达接收探头，而成其为首波。
4、时差的表达式 时差的单位：s/m
3、声波能量变化的两种方式
在裂缝发育及疏松岩石的井段，声幅的衰减主要是地层的吸 收声波能量所致。
套管井中波幅的变化主要和套管与地层介质之间的界面引起 的声波能量分布有关。由此，在裸眼井中用声幅测井可划分 裂缝带和疏松岩石的地层，套管井中的声幅测井主要用来评 价固井质量。
4、滑行波幅度衰减和地层情况间的关系
（1）岩石的声学特性 （2）声速测井
（3）声幅测井
二、声波在岩石中的传播特性
注意 在井下，纵波和横波都能在地层传播，而
横波不能在流体（气、液体）中传播。 泥浆中只能传播纵波。 纵波可以在气体、液体和固体中传播。
三、声波在介质界面上的传播特性
1、声波在界面上的反射和折射
折射定律 反射波
sin V p1 sin 1 V p 2
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。
对固井质量的判断应用相对幅度的概念： 相对幅度 = 目的层段曲线幅度/自由套管曲线幅度*100% 相对幅度 < 20% 水泥胶结良好
通过上测，下测 或点测方式，我们就 可以获得井剖面各个 地层相应的地球物理 参数，即随深度而变 化的地球物理参数称 为测井曲线或测井数 据或图象，所有的测 井曲线和测井数据统 称为测井资料。
2、 地球物理测井的分类和特点
测井分类
电化学性：自然电位、人工电位(激发极化)、 电极电位等 统称电测井 电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、 微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、 电磁波测井等 三大基本 弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、 测井方法 统称声波测井 地震测井等 核性(放射性)：自然伽马、伽马—伽马、密度、 中子—伽马、中子 —中子、中子—活化、 统称放射性测井 碳氧比测井等 其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、 重力测井等
S1 P1
入射波P V1 V2
β2 θ β1
θ1 S2 折射波
Vp1＜Vp2
θ1＝90°
1 arcsin
V p1 Vp2
Ⅰ Ⅱ
P2
θ1*——第一临界角
滑行纵波
滑行纵波和横波沿界面滑行 时，将沿临界角方向向介质 Ⅰ中辐射能量。对于井下岩 层，一般都满足vm （泥浆速 度）＜vp（地层速度）第一 临界条件，因此井中很容易 激发沿井壁滑行的地层纵波。
T
θ1* 或θ2*
ⅠⅡ
滑 行 波
R
辐射能
第二节 声速测井（声时差测井）
声时差测井测量声波通过井下单位厚度岩层的传播时
间，即时差Δt（μs/m），由于时差的倒数就是声速 v（m/s），因此又叫声速测井。
一、单发双收的测量原理
R：接收探头 声能转化为电能 T：发射探头 电能转化为声能
间 距
源 距
T
A G E B C D
按物性 基础不 同划分
2、 地球物理测井的分类和特点
测井特点
间接地、有条件的测量方法。 方法种类多(系列化)
基本方法有电、声、放射性测井三种 特殊方法(电缆地层测试、地层倾角、成像、核磁共振测井)
分辨率高（相对地面地震而言）
仪器综合化、记录数字化、操作程控化、解释自动化
多解性。
3、测井技术能做什么---煤田
4、岩层的埋藏深度
岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增加
结论：可用传播速度来研究岩层的岩性和孔
隙度。
时差曲线的应用
1.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:
气 层
周波跳跃 高时差 > 30微秒/米
2、划分地层
20% < 相对幅度 < 40%
相对幅度 > 40%
水泥胶结一般
水泥胶结差
自由套管—管外为泥浆的井段
5、影响水泥胶结测井的因素
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。