第二章_声波测井

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逆的
(2) 到达接收探头的波类 折射纵波
反射波
泥浆波(直达波)
二、单发双收的测量原理
(3)滑行纵波首先到达接收探头 如果合理选择源距可以使纵波首先到达接收探头,
因反射波、泥浆波都只在泥浆中传播,V地大于V泥, 而成其为首波。
(4)时差的表达式 时差:在介质中声波传播单位距离所用的时间
二、单发双收的测量原理
第一节 岩石的声学性质
4.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
第一节 岩石的声学性质
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。
西安科技大学资源勘查2008级
第二章 声波测井

一、声波测井概念

声波测井是通过研究声波在井下岩层或介质 中的传播特性,从而对岩层的地质特性和井的技
术状况的一种测井方法。

二、声波测井分类
声波速度测井 声波幅度测井 声波电视测井 噪 声 测 井

求孔隙度和力学参数 研究固井质量 观察井壁情况、裂缝 了解井下流体的流动
五、长源距声波测井
发射器到接收器的距离为8ft、10ft、12ft
1.解决的问题
井径很大 井周围泥岩发生蚀变时,一些非固结和永冻地层中径向声速
发生变化。
以上两种情况是BHC无法解决的。
2.优点
时差不受泥浆侵蚀或大井眼的影响,如果不考虑散射问题,它 所测得的速度完全可以与地震记录的速度对比。
E (1 ) V P (1 )(1 2 )
E 2 (1 )
V
S
当=0.25,VP/VS=1.73,
E
VP(S)
2.岩石的声速特性及影响因素
(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

VP、VS不同。
(3)孔隙度的影响
即使岩性相同,其中的流体也不同。孔隙度增大,传播
③非均匀孔隙地层
次生孔隙指数=N-S ;原生孔隙<S<总孔隙度;通 常情况下,用S表示原生孔隙度。
用次生孔隙指数来反映地层的裂缝的发育情况:
4.实例分析 ④声波地层因素公式
t ma t x (1 )
砂岩:X=1.6
灰岩:X=1.76
白云岩:X=2.00
优点:该公式不作压实校正
物理意义:描述弹性体形状改变的物理量。
-d-
施加力
l
第一节 岩石的声学性质
(3)体积弹性模量K(也称膨胀率)
K=应力/体应变=(F/S)/(△V/V) (kg/cm2)
(4)切变模量()
切应变:弹性体的形状改变而体积未发生变化。
Ft
d
△l

切变角,tg=△l/d,当很小时,tg=△l/d


掌握影响波传播的速度因素、在介质界面上
的传播、产生滑行波的条件、声速测井的原理
和应用,了解其它的测井原理。
平面波的衰减仅由介质的吸收引起的,声波的
能量与其幅度的平方成反比,声幅的大小反映了声
波能量的高低。 J= J0e-2l 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
二、单发双收的测量原理
(1)产生滑行波的条件(V地>V泥浆)产生滑行波的过程是可
二、单发双收的测量原理
(5)输出的测井曲线(一条声波时差曲线)
时差 s/m
三、影响时差的因素
1.井径的影响
① R1(处在D增加),R2(位于正常或缩小)井段时,滑行波到达R1 的时间增加,而到达R2的时间不变,因此时差下降。 ② R1位于正常(或缩小井段),R2位于井径扩大,滑行波到达R1
的时间不变,而到达R2的时间增加,因此时差增加。
第二临界角:2* = arcsin(vp1/vs2)
第一节 岩石的声学性质
3.反射、折射系数(R、T)
反射系数R:
R=WR/W=反射波的能量/入射波的能量
=(2•V2-1•V1)/(2•V2+1•V1)
折射系数T: T=WT/W=折射波的能量/入射波的能量 =21•V1/(2•V2+1•V1) 入射角=0°,T+R=1
间距
2.岩层厚度的影响
(3)薄互层(交互层中小层的厚度),此时,曲线不能 反映地层的真正时差值,由于各层间的相互影响,曲线 呈锯齿壮。
时差
间距
三、影响时差的因素 3.周波跳跃的影响 (1)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。
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。
3.计算孔隙度Leabharlann Baidu
(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。即: 测井参数×总体积=∑测井参数×相应体积
3.计算孔隙度
孔隙(流体)
纯岩石
骨架
b=f×+ma(1-) t=tf×+tma(1-) N=Nf×+Nma(1-)
3.计算孔隙度
(2)用时差求孔隙度的公式
①固结压实的纯地层 t=tf×+tma(1-)
t t ma s t f t ma
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。
第一节 岩石的声学性质
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。 (2) 在井下,纵波和横波都能在地层传播,而泥浆
中只能传播纵波。
第一节 岩石的声学性质
四、声波在介质界面上的传播
1.波的传播
入射波 入 射 角 反 射 角
4.实例分析
实例:一淡水泥浆井中,某固结压实的砂岩层的时差 为313.4s/m,电阻率为10m,tma=182s/m, tf=620s/m,并已知RW=0.1m,求: (1)该层的孔隙度; (2)该层的含水饱和度; (3)确定该层的流体性质。
4.实例分析
解:根据已知条件可得:
t t ma (1): s t f t ma
第一节 岩石的声学性质
3.描述弹性体的参数
(1)杨氏模量E
E=应力/应变
应力:作用在单位面积上的力,F / S。
应变:弹性体在力方向上的相对形变,△L / L。 E物理意义:描述弹性体发生形变的难易程度。
第一节 岩石的声学性质
(2)泊松比 =弹性体的的横向应变/纵向应变 =(△d/d)/(△l/l)
流体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架,相对讲,
速度就降低。
2.岩石的声速特性及影响因素
(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
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。
3.岩层的声幅特性
AB BD DF AB BC CE t t 2 t1 ( )( ) v1 v2 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。时差的单位:s/m。
代入各参数:s=30%=0.3
4.实例分析
(2) 根据阿尔奇公式有: R0
RW Rt R0 1 0.3 2 1 2 SW
代入参数求出 SW=33.3% (3) 因为SW>0.3,所以该层的流体性质是油气水同层, SO=1-SW=67.7%
4.实例分析 ①疏松砂岩类
e= s/cp cp:压实系数,固结压实地层cp=1,否则cp>1
2.物体分类
弹性体:当物体受力发生形变,一旦外力取消又能恢复原状的 物体,称为弹性体。 塑性体:反之,当物体受力发生形变,一旦外力取消而不能恢 复原状的物体,称为塑性体。 可变成 弹性体 塑性体
第一节 岩石的声学性质
在声波测井中,声源的能量很小,声波作用 在岩石上的时间很短,因而岩石可以当成弹性
体,在岩石中传播的声波可以被认为是弹性波。
压实系数cp的求法:
A 深度法:Cp与深度成反比,深度越深,地层越压实, 胜利油田的经验公式: Cp=1.68-0.0002×H B 时差对比法:Cp=tsh/tshp;tshp:是固结压实泥 岩的时差。
4.实例分析 ②固结压实泥质地层
t=tshVsh+tf+tma(1-Vsh-)
3.周波跳跃的影响
(2) 周波跳跃的特点
时差值大大增加 且呈周期性的跳跃
(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
四、井眼补偿声速测井(BHC)
井眼不规则时,有:
T 1 A AB BR1 t1 V1 V2 V1
T1
A
B R1 E C
T 1 A AC CR 2 t2 V1 V2 V1 BC CR 2 BR1 t 1 t 2 t 1 V1 V2
第二节 声波速度测井
一、单发双收的测量原理
1.声系
R:接收探头-声能转化为电能; T:发射探头-电能转化为声能。
声波在介质中的传播主要指声速、声幅和频率特性。
声波测量原理示意图
井筒 T 源 距
井壁 B C
记录点O
A
间 距
R1 O R2
D
2.岩石的声速特性及影响因素
(1)VP、VS与 、 、E间的关系
六、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:
周波跳跃 高时差>30微秒/米 气 层
六、时差曲线的应用 2.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
第一节 岩石的声学性质
切变波的特点:体积不变,边角关系发生变化。
= 切应力/切应变 =(Ft/s)/
= (Ft/s)/△l/d
第一节 岩石的声学性质
三、声波在岩石中的传播特性
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。
EC ER1 CR 2 t 2 t1 t 2 V2 V1
R2
T2
从图中所知:CR2>BR1,t1<t,ER1>CR2,t2>t。
四、井眼补偿声速测井(BHC)
( t 1 t 2 ) t 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 有补偿作用.
第一节 岩石的声学性质
一、声波简介
1、声波定义
声波是一种机械波,是介质质点振动向四周的传播。
2、声波的分类
声 波 20Hz〈频率〈20KHZ
次声波
频率〈 20Hz 频率 〉20KHz
超声波
第一节 岩石的声学性质
二、岩石的弹性及弹性参数 1.弹性的定义
弹性是指物体受有限外力而发生形变后恢复原来形态的能力。
反射波
介质1 介质2 折射角 折射波
第一节 岩石的声学性质
2.产生滑行波的条件
折射定律:
S in VP1 S in 1 VP2
VP2 > VP1时,折射角 = 90° 第一临界角:1*=arcsin(vp1/vp2)
第一节 岩石的声学性质
同理可得出:当折射产生横波时有
Sin VP1 Sin 2 VS 2
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)

岩: △tma=156s/m
白云岩: △tma=143 s/m 无水硬石膏: △tma=164 s/m 岩盐时差: △tma=220 s/m 淡水: △tmf=620 s/m
盐水: △tmf=608 s/m
③ 当R1和R2都处于井径扩大或缩小井段时,t1、t2同时增加或
下降,或不变。
2.岩层厚度的影响
(1)厚层(h>l间距),曲线的半幅点为层界面,曲线幅
度的峰值为时差。
间距
2.岩层厚度的影响 (2)薄层(h<l间距)曲线受围岩的影响大,高速地 层的时差增加,用半幅点确定的层界面(视厚度>岩 层的真实厚度)
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