声波速度测井

s in P
v1 vP
，第一临界角
源 距
s in S
v1 vS
，第二临界角
声波换能器都是由压电晶体制成 （反效应发生声波，正效应接收 声 波 ） ， 其 固 有 振 荡 频 率 为 20 千 周/秒，激发频率常采用20次/秒。 声波测井声系的最小源距为1米， 间距为0.5米。
单发双收声速 测井仪示意图
（2）深度记录点：两个接收探头的中点。 （3）单发双收声系的优点
①、能够直接测量岩层的声波速度或时差。在l固定的情况下，在整个井眼剖 面上得到的岩层速度是指在l间距内的平均值。
②、为了提高对薄层的分辨率，可减小间距，最小间距为l=0.1524m
③、选择间距需要考虑的因素有
●纵向分辨率：为有效划分薄层，间距选择要小
(Snell)反射及折射定律，入射波、反射波、折射波在同一平面内沿不同方向传播
入射纵波
vs2
对于折射纵波 sin vp1 sin1 vp2
ห้องสมุดไป่ตู้
第一临界角：1*
arcsin vp1 vp2
1*
产生滑行纵波条件：v p1 v p2
声波在界面上的反射和传播 首波示意图
对于折射横波 sin sin 2
v p1
刻槽隔声体
间 距
6
1、井内声场分析
发射器在井内产生声波，声波接收器记录首波（首先到达接收器的声波）到达时 间。根据首波到达时间，确定首波的传播速度。测井时，要确保首波是地层纵波 测井时间。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）、 反映地层滑行横波的泥浆折射波；（3）、井内泥浆直达波；（4）、井内一次及 多次发射波；（5）、井内流体制导波（管波或斯通利波）
声波测井包括：普通声波测井、全波列声波测井、声波变密度
测井、阵列声波、超声电视测井及声波成像、噪声声波技术等。
它们都是以研究岩石介质的声学性质为基础来识别岩层。
2
3.1 声波测井的物理基础
3.1.1 声波在岩石中的传播特性
1、纵波和横波
声波在弹性介质中的传播速度定义为单位时间内声波传播的距离，与介质的弹性 和密度有关。在均匀各向同性介质中，纵波速度、横波速度的表达式为：
●相对误差：当仪器测量系统误差（精度）一定时，间距减小会使相对 误差增大；
●声功率：在声功率一定时，间距过小时，会使接收探头之间的相互干
扰增大；间距过大时，第2个接收探头的信号衰减过大导致周波跳跃
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微电极
声波时差
声速测井曲线实例
11
CD DF CE
3、单发双收声系存在的问题
t v2
v1
1）、在井眼几何尺寸变化的井眼不规则层段，时差曲线出现异常。在井眼扩大
井内声波传播示意图
初至波
续至波
到达接收换能器的波形图
7
井下声波传播的最 短路径
直达波的处理
声波测井仪器声系 部分的外形
为了消除经仪器外完直接传来的直达波，可在发射器与接收器之间加入隔声体或 者在仪器外壳上刻槽，使声波沿着曲折的路径传播而拉长其传播距离
多次反射波的处理
为了消除经泥浆传来的直达波以及反射波的干扰，则需适当增长发射器至第一接 收器的距离(称为源距)使直达波与滑行波所通过的路径大体相等，便可首先接收 到滑行波。根据一般的低速度岩石计算，采用1米的源距，可以实现这一要求。
井下仪器的偏心
会使测量的时差增大，使用扶正器使井下仪器居中
8
2、单发双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，声波经过泥浆、地层、泥浆传播到 接收器
t CD l 0.5m v2 v2 v2
v1 v2
t就是声波时差
单位：s / m或s / ft
t0
其中，l是两个接收器之间的距 离，称为“间距”。这样时差
段的上及下界面分别出现时差增大和减小的尖峰。
vs2
第二临界角：2*
arcsin vp1 vs 2
产生滑行纵波，条件：vp1 vs2 5
3.2 声波速度测井
声速测井：是测量井下岩层的首波（初至波）速度，进而 判别井外岩层的岩性、估计储集层孔隙度的一种测井方法。 通过测量从发射探头经地层传播到接收探头的时间差。
3.2.1 单发双收声速测井仪的测井原理
1）、岩性 不同矿物的弹性模量不同，由不同矿物组成的岩石的弹性系数和密度不同，声 速大小也不同，决定这一传播速度的主要因素是岩石的密度，而沉积岩岩石的 密度主要取决于岩性、岩石的结构(胶结状况和孔隙发育程度)，以及岩石的地 质时代和埋藏深度等。 ●密度较小的粘土、泥岩和疏松砂岩，声波的传播速度较慢，越致密或密度越 大的岩石，声波传播速度越快。 一些常见介质和沉积岩的纵波传播速度
石油地球物理测井原理
主讲：杨 斌
成都理工大学能源学院
2013年10月
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第3章 声波测井
➢ 声波测井的物理基础
➢ 声波速度测井
➢ 长源距声波测井
➢ 阵列声波测井
➢ 全波列声波测井应用
声波在不同介质中传播时，速度、幅度及频率的变化等声学特 性也不相同。声波测井就是利用岩石的这些声学性质来研究钻 井的地质剖面、识别油气层和裂缝层段、判断固井质量的一种 测井方法。
E 1
VP
(1 )(1 2 )
VS
E 1
2(1 )
VP 2(1 ) VS (1 2 )
若 0.25
VP 3 VS
纵波和横波同时在岩石中传播时，纵波的传播速度大于横波。由于研究最先到
达接收器的声波比较方便，声波速度测井主要是研究纵波在岩石中的传播速度。
纵波和横波传播动画
3
2、声速的地质影响因素
2）、孔隙度 ●岩性相同孔隙流体不变的岩石，孔隙度越大，岩石的声速越小。 3）、岩层的地质年代：老地层比新地层具有较高的声速 4）、岩层埋藏的深度：在岩性和地质时代相同下，声速随埋藏深度加深而增大4
3.1.2 声波在介质界面上的传播特性
声波通过波阻抗不同的两种介质的分界面，会发生反射和折射，并遵循斯奈尔
源
的大小就反映地层声速的高低。距
所以声波速度测井就是测量声 波在两个接收探头之间的时间 间
R1
t1
差，它等于间距所对应的地层 距
中传播速度的倒数
R2
t2
v2
声速测井原理动画
单发射双接收声系原理图
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（1） 仪器工作原理
发射声脉冲后立刻记录滑行纵波先后到达两个探测器的时间t1和t2，再按上式 记录△t，由地面仪器将两个接收先后产生的电信号的时间差△t转换成与其 成比例的电位差进行记录，仪器在井中移动，就得到一条随深度变化的反映 地层声波传播速度的声波时差曲线。