《测井仪器原理》第5章 常规声波测井仪,2011
声波测井仪器的原理及应用课件
声波接收与处理原理
CHAPTER
声波测井仪器应用领域
油气勘探领域
01
02
油气资源评价
油气层识别
03 钻井监控
煤田勘探领域
煤层厚度测量 煤质分析 煤层稳定性评估
工程地质勘探领域
岩土工程勘察
地质灾害评估
地下水研究
CHAPTER
声波测井仪器技术优势与局 限性
技术优势
实时监测
。
高分辨率
可靠性高 适应性广
工程地质勘探实例
总结词 详细描述
CHAPTER
声波测井仪器操作与维护
声波测井仪器操作流程
仪器准备
测井操作
测井设置 数据处理
声波测井仪器常见故障及排除方法
信号异常
检查仪器是否正常工作，确认电缆连 接良好，检查声波发射器和接收器是 否正常。
数据不稳定
检查电源是否稳定，检查传感器是否 正常，重新进行测井操作。
技术局限性
受地层影响 信号干扰 对仪器要求高
技术发展趋势
智能化
01
高频化
02
多功能化
03
CHAPTER
声波测井仪器实际应用案例
油气田勘探实例
总结词
详细描述
煤田勘探实例
总结词
详细描述
在煤田勘探中，声波测井仪器通过测 量煤层的声波速度和波幅衰减，评估 煤层质量和厚度，为矿井设计和安全 生产提供可靠数据。
数据不准确
检查测井参数设置是否正确，确认测 量深度和位置是否准确，重新进行测 井操作。
软件故障
检查软件是否正常工作，重新启动软 件或更换软件版本。
声波测井仪器日常维护与保养
定期检查
定期对仪器进行全面检查，包括电源、电缆、 传感器、发射器和接收器等。
常规测井系列介绍
常规测井系列介绍1.什么是测井（WELL LOGGING ）一．测井概况原状地侵入带冲洗带地面仪器车③、声波测井：声波速度测井声波幅度测井声波全波测井④、其它测井：生产测井地层倾角测井特殊测井利用声学原理设计的仪器，获取声波在地层中传播速度及幅度二、3700测井方法及其应用简介3700系统是80年代美国阿特拉斯测井公司生产的数控测井系统。
主要测井项目有中子、密度、声波、深浅微侧向，井径、自然伽玛、自然电位,另外，还有地层测试等。
1.自然电位测井原理：测量井中自然电场的测井方法，用一地面电极和一沿井身移动的测量电极测出沿井身变化的自然电位曲线。
是各种完井必须的测井项目。
井中电极M 与地面电极N之间的电位差1）、自然电位成因动电学砂岩与泥岩的自然电位分布①、扩散—吸附纯砂岩-纯泥岩基本公式：②、过滤电位（一泥浆柱与地层之间存在压生过滤作用产生的。
++++++2）、曲线特点①、判断岩性，划分渗透层；②、用于地层对比；③、求地层水电阻率；④、估算地层泥质含量；⑤、判断油气水层、水淹层；⑥、研究沉积相。
l 普通电阻率测井l 侧向（聚焦）测井l 感应侧井2、电阻率测井•双侧向测井DLL①、深浅侧向同时测量，在供电电极A上、下方各加了两个同极性的电流屏蔽电极。
②、很大的测量范围，一般是1-10000Ωm。
③、深侧向探测深度大（约2.2m），双侧向能够划分出0.6m厚的地层。
双侧向电极系和电流分布图（3）、双侧向应用目前主要的电阻率测井方法，大多数油田都应用这种方法①、识别岩性、划分储层②、判断油（气）、水层；③、求取地层真电阻率；④、利用深、浅侧向差异，分析裂缝的不同类型，储层评价。
识别油气层•双侧向测井DLL（2）、适用条件适用于任何地层。
但由于微侧向是贴井壁测量，所以受泥饼厚度影响，当泥饼厚度不超过10mm时。
用微侧向测井效果较好的。
（3）、微侧向应用①、划分岩层顶底薄层②、判断岩性和储层岩性变化情况③、区分渗透层与非渗透层④、确定冲洗带电阻率⑤、划分储层的有效厚度⑥、根据冲洗带电阻率进而进行可动油、气分析和定量计算。
声波测井仪器的原理及应用
声波测井仪器的原理及应用单位：胜利测井四分公司姓名：王玉庆日期：2011年7月摘要声波测井是石油勘探中专业性很强的一个领域。
它是一门多学科的应用技术，已经成为油田勘探、储量评估、油气开采等方面不可缺少的工具。
声波速度测井简称声速测井是利用声波在岩石中传播的速度来研究钻井剖面的一类物探方法，其方法是测量滑行波通过地层传播的时差 t（声速的倒数，单位us/ft）。
目前主要用以估算孔隙度、判断气层和研究岩性等方面，是主要测井方法之一。
数字声波测井仪，其中包括66667声波数字化通用短节和6680声波探头2部分。
能完成声波时差测井和水泥胶结测井，能与SL6000型地面系统和进口的5700型地面系统相配接。
正交多极子阵列声波测井(XMACII)将新一代的偶极技术与最新发展的单极技术结合在一起，提供了当今测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法。
当偶极子声源振动时，使井壁产生扰动，形成轻微的跷曲，在地层中直接激发出横波和纵波，根据正交多极子阵列声波资料得出的纵横、波速度比可识别与含气有关的幅度异常。
关键词：数字化；声波时差；声波变密度；阵列声波；声波全波列；目录第1章前言 (1)第2章岩石的声学特性 (2)第3章数字声波测井原理及应用 (3)3.1 数字声波测井原理 (3)3.2仪器的工作模式 (5)3.3时差计算 (5)3.4 数字声波测井仪器的性能 (6)3.5 SL6680测井仪器的不足 (7)3.6数字声波仪器小结 (7)第4章正交多极子阵列声波测井 (8)4.1 XMACII多极子阵列声波测井原理 (8)4.2 XMACII多极子阵列声波仪器组成 (9)4.3 XMACII多极子阵列声波的使用及注意事项 (10)4.4 应用效果及结论 (14)第5章声波测井流程及注意事项 (15)5.1 声波测井流程 (15)5.2 注意事项 (16)参考文献 (17)第1章前言第1章前言声波测井是近年来发展较快的一种测井方法。
声波测井仪器原理
声波测井仪器原理
声波测井仪器是利用声波在地层中传播时与地层中的岩层发生物理作用而形成的。
声波在地层中传播时，既受到岩石的弹性、强度、密度等力学性质的影响，又受到井内气体、流体的影响。
由于这些影响因素不同，使得岩石、流体所产生的声波也不相同。
在一个完整的地层中，上述因素对声波传播影响程度依次为：密度、弹性模量、泊松比、电阻率。
不同类型地层由于其物理性质不同，声波的衰减程度也不一样。
因此，测井时必须选择适当的测井仪器来测量各测井参数。
声波测井仪由声波发生器（一般为声源）、声源控制台、接
收换能器组成。
其中，声源由基声发射器经电缆发出，接收换能器则是用来接收从井壁传来的声波。
仪器的功能就是测量各测井仪接收到的声波信号并进行处理，从而得出各测井参数。
根据测井时所要测量的参数不同，声波测井仪器又分为声波纵波和声波横波两种类型。
声波纵波在岩石中传播时，当速度较快时（如空气中）会产生各种干扰波。
这些干扰波除了引起声能损失外，还会使岩石弹性参数发生变化。
—— 1 —1 —。
第5章-1 声波测井原理
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 声波速度测井 ， 又叫声波时差测井 ， 剖面声波纵波速度C 的倒数，即声波纵波在1 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 层中传播所需的时间 ， 在测井中叫做时差 ， 单位：微秒/米或微秒/英尺。 ∆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， 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。 面的岩性，估算储集层孔隙度等。
绪 论 声 波 测 井
声波测井
声 波
声波的分类 一般按照频率来分，声波可以分为： 一般按照频率来分，声波可以分为： 超声波（ 超声波（ultra-sonic wave）>20KHz ） 声波 (sonic wave)
20~20KHz
次声波（ 次声波（infrasonic wave) <20Hz
声波测井
波阻抗、 4. 波阻抗、声耦合率
(1)波阻抗Z (1)波阻抗Z 波阻抗 Z=波的传播速度×介质的密度=V•ρ Z=波的传播速度×介质的密度=V ρ 波的传播速度 =V (2)声耦合率 (2)声耦合率 两种介质的声阻抗之比： 两种介质的声阻抗之比：Z1/Z2
1 弹性的定义
弹性： 是指物体在外力作用下将发生变形， 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， 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 各体积元或各部分之间相对位置的变化 ， 不超过一定限度情况下， 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， 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。 外力作用而发生形变后恢复原来形态的能力。
第五章 声波测井
间距大于互层中的地层厚度时，测井值不能反映 地层的真实速度。
曲线读值：
当岩性均匀且 h>l时，由上、 下岩层截面内 缩0.3m，取平 均值；如岩性 不均匀，则取 面积平均值， 或分段取值；
当h<l时，取值 困难
第三节
声速测井的影响因素
二、“周波跳跃”影响 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。
第二节
声波速度测井
井内声波传播示意图
第二节 声波速度测井
测井时，确保首波是滑行纵波。
为了保证接收器首先接收到滑行波，就必须消除后面几种波的干 扰，即不让这些波在滑行波之前到达。
在测井仪器中，通常采用如下措施：
①仪器外壳上刻槽；
②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。
第一节 岩石的声学性质
B、泊松比σ
弹性体在单轴外力作用下，当受力方向产生伸长
时，自由方向缩小。泊松比定义为物体自由方向的线
应变与受力方向的线应变之比的负值。它表示物体几
何形变的系数，无量纲,单位是小数。ຫໍສະໝຸດ D / D L / L
所有材料的泊松比都小于0.5.沉积岩泊松比的平均值为0.25，泊 松比最小的是某些粉砂岩（0.05-0.06），最大的是软泥（0.45或 者更大）
在均匀无限大的地层中，声波速度主要取决于波的类型、 岩石弹性和密度。一般用下述几个弹性参数描述岩石的弹性性 质：杨氏模量E、泊松比σ、切变模量μ、体积形变弹性模量K
测井仪器方法及原理重点
精品课程作业:第一章双测向测井习题一1.为什么要测量地层的电阻率？2.测量地层电阻率的基本公式是什么？3.普通电阻率测井测量地层电阻率要受到那些因素的影响？4.聚焦式电阻率测井是如何实现对主电流聚焦？如何判断主电流处于聚焦状态？5.画出双测向电极系，说明各电极的名称及作用。
6.为什么双测向的回流电极B和参考电极N要放在无限远处？“无限远处” 的含义是什么？7.为什么说监控回路是一个负反馈系统？系统的增益是否越高越好？8.为什么说浅屏流源是一个受控的电压源？9.试导出浅屏流源带通滤波器A3的传递函数。
10.已知该带通滤波器的中心频率为128Hz，求带通宽度、11.为什么说深测向的屏流源是一个受控的电流源。
12.监控回路由几级电路组成？各起何作用？13.试画出电流检测电路的原理框图，说明各单元的功用？14.双测向测井仪为什么要选用两种工作频率？15.测量地层冲洗带电阻率的意义是什么？16.和长电极距的电阻率测井方法相比，微电阻率测井方法有什么异同？17.为了模拟冲洗带电阻率R xo为1000Q - m和31.7Q • m，计算出微球形聚焦测井仪的相应刻度电阻值R(K=0.041m)。
18.为了测量地层真电阻率，应当选用何种电极系？19.恒流工作方式有什么优点？20.求商工作方式有什么有缺点？21.给定地层电阻率变化范围为0.5〜5000Q - m，电极系常数为0.8m，测量误差8为5%，屏主流比n为103，试计算仪器参数：G、G、G j、W0、W lmax、r、E(用求商式)。
V第二章感应测井习题二1.在麦克斯韦方程组中，忽略了介质极化的影响，试分析这种做法的合理性。
2.已知感应测井的视电导率韦500 (Ms/m)，按感应测井公式计算地层的真电导率，要求相对误差小于1%。
3.单元环的物理意义是什么？4.相敏检波器可以从感应测井信号中检出有用信号，那么，为什么在设计线圈系时好要把信噪比作为一个重要的设计指标？5.画出1503双感应测井仪深感应部分的电路原理框图，说明各部分电路功能。
测井原理5-声波测井物理基础
五、声波测井换能器
实现声能和其他形式能量之间的转换装置，统称为换能器 （transducer）。 发射换能器工作步骤： 电子部分产生激励电信号—>转化的机械力使振动部件作受迫振 动—>引起周围介质振动 接收换能器工作步骤: 周围介质振动—>振动部件受外部声场作用产生振动—>转换为电信号 在声波测井中，下井仪器的一项重要任务就是在井中产生声波，激发人 工声场。因此，一般声波测井下井仪器中都装有一个能发射声波的换能器 或发射探头。通常所说的换能器是指将能量从一种形式转换成另一种形式 的装置，如从电能转换为声能、机械能转换为声能等等。用于发射声能的 换能器称为发射换能器或发射探头，接收用的换能器称为接收换能器或接 收探头。
声波在岩石中传 播，能量（与幅度的 幅度的 平方成正比）会发生 平方成正比 衰减，一是由于波前 扩展或界面反射造成 的声能衰减，一是因 为介质对声波能量的 吸收而产生的衰减。
先假设声波在介质中传播时，介质不 吸收声波，此时声波在传播时，由于其波阵面 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，并记某一时刻， 声波从等效声中心（声源）传播到距等效声源 为r的某处，此时声波的波阵面是以声源为球 心，r为半径的球面。若声源发出的总功率为 W，则由声强的定义有：
按前面所述条件的等效和简化情况， 在与井壁法线成θ 角的方向上，声强变化为
W (θ ) J (r ) = 2 4π r
要说明的是，这种等效的“球面波”和 通常的球面波不同。通常球面波向各个方向 发射的声波能量是相同的，即W和 θ 无关，而 这种等效“球面波”向某一方向（例如沿与 井壁法线成 θ 角方向）发射的能量是因为方 向而异的，并且取决于探头的指向角特性。 但是对等效条件作了严格的规定和说明以后， 这样一种等效是允许的。
7-声波测井PPT课件
.
21
2. 声波速度测井 Acoustic velocity logging
1）单发射双接收声速测井仪的测量原理
（1）单发射双接收声速测井仪简介
实际测井时，电子线路每隔一定的时间给发射 换能器一次强的脉冲电流，使换能器晶体受到激发 而产生振动，其振动频率由晶体的体积和形状所决 定。
目前，声速测井所用的晶体的固有振动频率为 20kHz。
.
R1 R2
23
2. 声波速度测井 Acoustic velocity logging
（2）单发射双接收声速测井仪的测量原理 需要指出的是，接收器接收到的声波，除了滑行波外，还有从声源经仪
器外壳和井内泥浆直接到达的直达波，以及由井壁反射而进入接收器的反射 波等，这些波共同构成一个延续的声波波列。为了保证接收器首先接收到滑 行波，就必须消除后面几种波的干扰，即不让这些波在滑行波之前到达。
对于完全线弹性体，正应力只与线应变有关，切应力只与切应变有关。
.
8
1.岩石的声学特性
1）岩石的弹性
（3）弹性力学常用参数
A、杨氏模量E
弹性体发生单位线应变时弹性体产生应力大小,亦即应力与应变之比。
杨氏模量的单位是 N/m2。
B、泊松比
E F A L L
弹性体在单轴外力作用下，当受力方向产生伸长时，自由方向缩小。
《测井仪器原理》-文档资料
2.1.1 基本测量原理
e R M 'd d L it M '( jM )d d T it2 M ' iT M
eXM"ddTitjM"iT
σ
eLMddTitjMTi
iT I0ejt
• 在二次交变电磁场作用下，接收线圈中产生与地层电导率σ相关的感 应电动势eR ，且相位滞后π
• 因直接耦合产生的与地层电导率无关感应电势ex ，相位滞后π/2，必 须设法消除
• Usr增到i（r2＋r3）>0.7V时
U sc [i(r 1 r 2 r 3 ) i1 r 1 ]
• Usr增到ir3>0.7V时
i1
i(r2 r3) R8
UD1 R8
U s c [ i( r 1 r 2 r 3 ) i 1 r 1 i 2 ( r 1 r 2 )] i2
ir3 R7
1
GZ () 821L2
L L
2
2
L L
2
2
=GZ-1*A
(Z ) G Z 1 ()A (Z )dn(G Z 1i)
i n
A( iZ ) w 00 w 11 w 22
• 因感应线圈系纵向探测特性（几 何因子GZ）的非理想化使地层受围 岩影响畸变成为A
w02w1 1
（w1=w2）
参考信号放大器
R
KC
1
ZF Z
ZF
( 1
C13
//R8)
Z
1 C9
R9
相移网络
X
相敏检波器
变压器偶合全波R-PSD 变压器偶合半波X-PSD
20kHz主振荡器 ALC
• 变压器偶合自激推挽式振荡器，输出电流1.578A，功率约20W • 频率微调至20000±25Hz • Q3等组成ALC电路，稳定幅度可调 • 用电流互感器提供200mV的参考信号
声波测井仪器的原理及应用
第三章 数字声波测井原理及应用
3.5 数字声波仪器小结
1、SL6680针对井下岩性复杂和作业现场环境恶劣等情况,采用阵 列接收探头、高速数字化采集和传输方式的新一代数字声波测井仪器。 采用阵列信号处理技术来校正由于各种原因造成的测量误差,极大地提 高了测井数据的有效性与准确性;直接在井下仪器中对采集到的声波信 号进行数字化,将数字声波信号通过数字遥传系统传送到地面设备,提高 了仪器的可靠性和抗干扰能力。
声波测井仪器的原理及应用
胜利测井四分公司
王玉庆
目录 第一章 前言 第二章 岩石的声学特性 第三章 数字声波测井原理及应用 第四章 正交多极子阵列声波测井
第五章 声波测井流程及注意事项
第一章 前言
声波测井是近年来发展较快的一种测井方法。由最早的声速测 井、声幅测井发展到后来的声波全波列测井、偶极子和多极子测井、 声波成像测井、井间声波测井及随钻声波测井等 常用的声波测井，如声波测井和声幅测井，是记录滑行纵波首 波的传播时间和第一个波得波幅。 正交多极子阵列声波测井是当今测量地层纵波、横波和斯通利 波的最好方法之一，无论在大井眼井段还是非常慢速的地层中都能 得到较好的测量结果 目前测井四分公司以Eclips5700和SL6000为主要地面系统，常用 到声波测井仪器主要以数字声波和正交多极子阵列声波为主。
4.1 XMACII多极子阵列声波测井原理
单极子声源
单极子声源相当于一个点声源在裸眼井中可激发纵波、横波、伪瑞利
波和斯通利波等波形，通过波形处理技术即可提取接收波形中的纵波、横波 和斯通利波的波速。
缺点：
1、工作频率(15～25 kHz) 太高，声波穿透地层的深度较小、信号的 传播距离较小。
2、在软地层(横波波速比井内流体波速小的地层 ) 不能激发横波，因
声波测井原理与应用的
声波测井原理与应用的介绍1. 声波测井简介声波测井是一种常见的地球物理勘探方法，它利用声波在地下岩石中传播的特性来获取地质信息。
通过测量声波在地下的传播速度和反射强度，可以了解地层的岩性、孔隙度、饱和度等重要参数。
2. 声波测井原理2.1 声波传播原理声波是一种弹性波，它在地下岩石中的传播受到岩石的物理性质影响。
常见的声波测井方法有全波形记录测井和双曲线法测井。
全波形记录测井通过发射一系列不同频率的声波信号，记录地下反射回来的波形，并通过分析波形变化来推断地层的岩性和饱和度。
双曲线法测井则通过测量声波在地层中的传播时间来计算地层速度，从而得到地层的岩性信息。
2.2 声波测井仪器声波测井需要使用专门的测井仪器。
常见的声波测井仪器有测井装置、发射器和接收器。
测井装置主要负责控制声波信号的发射和接收过程，而发射器则将电能转化为声能发射出去，接收器则将接收到的声能转化为电能。
3. 声波测井的应用声波测井在石油勘探和开发中有着广泛的应用。
以下是声波测井的一些常见应用场景：3.1 地层岩性分析声波测井可以通过测量地层的声波速度和阻抗来判断地层的岩性。
不同类型的岩石对声波的传播速度和衰减率有不同的特点，通过比较声波测井记录和地质样品分析，可以精确地判别地层的岩性。
3.2 孔隙度测量声波测井可以通过测量声波速度来计算地层的孔隙度。
孔隙度是地层中的孔隙空间占总体积的比例，是评价岩石储集性能的重要参数。
声波速度和孔隙度呈正相关关系，通过测量声波速度可以估计地层的孔隙度大小。
3.3 饱和度评价声波测井可以通过测量声波速度和反射强度来评价地层的饱和度。
饱和度是指地层中含有的流体相对于总孔隙体积的比例。
根据不同流体的声波速度和反射强度特点，可以推断地层中的饱和度分布。
3.4 砂岩与页岩鉴别声波测井可以辨别砂岩和页岩这两种不同的岩石类型。
砂岩具有较高的声波速度和低的衰减率，而页岩则相反。
通过测量地层中的声波速度和衰减率，可以准确判断地层是否为砂岩或页岩。
测井仪器原理一
测井仪器原理（一）
20
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
5、跟踪延迟电路
测井仪器原理（一）
21
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
5、跟踪延迟电路
工作波形
测井仪器原理（一）
22
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
3.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路
测井仪器原理（一）
17
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路
比较器幅度鉴别
延迟、延迟们组
目的：从时间上压制干扰
功能：设定R1、R2、r1和r2的允许检测期间
信号分离门组
时差形成触发器
测井仪器原理（第一部分）
第0章 绪论 第1章 电流聚焦测井仪 第2章 感应测井仪 第3章 声波测井仪
测井仪器原理（一）
1
第3章声波测井仪
3.1 声波测井原理 3.2 双发双收声波测井仪 3.3 其它类型声波测井仪简介
测井仪器原理（一）
2
3.1 声波测井原理
3.1.1 岩石中声波的传播参数
测井仪器原理（一）
11
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
仪器框图（声速测量部分）
测井仪器原理（一）
12
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
主要工作波形
测井仪器原理（一）
13
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
声波测井的认识
声波速度测井中一些的认识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。
其主要利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的原理，它的井下仪器主要由声波脉冲发射器和声波接受器构成的声系及电子线路组成。
在声波测井中有时初至的强度只能触发最靠近发射器的接收器而不能触发最远的接收器，要等下一周来的信号将它触发，以致错误地得出较大的传播时间，这种情况称作周波跳跃。
在两个接收器之间出现。
近接收器也会产生晚一个周期触发的情况，这就产生较短的异常时间，称为短周波跳跃。
而在现实的测井过程中，我们测井主要采用的双发双收的测井仪器，引起声波速度测井的异常的原因有哪些了？我们主要分析声波速度测井的影响因素，首先从声速测井的原理说起。
双发双收声系井眼补偿声速测井1、声系结构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1所示。
其中，两个接收器之间的距离（间距）为0.4米，T1、R1和R2、T2之间的距离为1米。
2、井眼补偿原理图2是这种仪器对井径变化影响的补偿示意图。
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1T ∆、2T ∆，地面仪器的计算电路对1T ∆、2T ∆取平均值，T ∆=（1T ∆+2T ∆）/2，记录仪记录出平均值对应的时差曲线lT t ∆=∆。
由图8可以看出，双发双收声速测井仪的T 1发射得到的1T ∆和T 2发射得到的2T ∆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。
双发双收声速测井仪还可以补偿仪器在井中倾斜时对时差造成的影响。
由上面的补偿可以看出，井径对声波测井曲线有比较大的影响。
井径变化的影响当两个接收器对应井段的井眼比较规则时，单发双收声系所记录的时间差才只与地层速度有关，反之，将随井眼几何尺寸的变化而变化，在变化层段，时差曲线出现异常。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7、刻度电路 工作波形
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
8、声幅测量电路 主要用途：水泥胶结测井 电路框图
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
8、声幅测量电路 电原理图
5.2 双发双收声波测井仪
声波信号放大电路 差动放大 互补输出，电缆驱动 并联稳压
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
仪器框图（声速测量部分）
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
主要工作波形
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路 电路原理
张弛振荡器 反相放大 电平匹配
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路 工作波形
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路 单稳电路 下井同步电路
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路
测量时差与井径和仪器倾斜有关
仪器记录点与声波实际传播路径中点不重合
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.1 双发双收声系原理
声系结构 对称排列的T上、T下和R1、R2 源距L0，间距L
仪器工作方式 上发期间由T上和R1、R2得到△t上 下发期间由T下和r1、r2得到△t下
1、不跟踪延迟，不时 差比较 2、时差比较，不跟踪 延迟 3、跟踪延迟，不时差 比较 4、跟踪延迟，时差比 较
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
7、刻度电路
T t上 t下 (s / m) 2 0.4
0~600us/m，步长100
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
8、声幅测量电路 工作波形
9、噪声测量电路
5.3 思考题
（1）声速测井仪的声系有哪些主要类型？各自的特 点是什么？
（2）简述双发双收声波测井仪的井眼补偿原理，获 得最佳补偿的条件是什么？
（3）SSF79井下仪是如何受控发射、放大和传输模 拟声波信号的？
（4）以下发期间为例，试说明发射同步、延迟和延 迟门组、鉴别放大和时差形成等电路协同工作获得 △t下的逻辑过程。
测井仪器原理
第5章 常规声波测井仪
5.1 声波测井原理 5.2 双发双收声波测井仪
5.2.1 双发双收声系原理 5.2.2 下井仪工作原理 5.2.3 地面仪工作原理
5.3 思考题
5.1 声波测井原理
5.1.1 岩石中声波的传播参数
声波测井基础 声学物理理论：弹性波动力学 采用频率数千赫至百万赫的机械波 地下岩石在岩性、沉积年代、组织结构（孔、洞、 裂缝）等方面的不同导致了以其为介质传播的声波 在速度、幅度衰减以及频率等参数的变化
h v f
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.1 双发双收声系原理
深度补偿问题
上下两次发射实际对应的地 层不重合度
l
O上O下
h
（d 2
d1）tgi
v f
最佳补偿原理（BSS-75）
l
（d 2
d1）tgi n
v f
缺点：分辨率降低,对低速地层 会出现“盲区”
F R2
时间差：
t
t2
t1
L VP
L*
L
Vf VP
5.1 声波测井原理
5.1.2 声系设计和测量原理
纵波声速
L vP t
声波时差（慢度）
T 1 t (s / m)
发射频率f
vp L
电子线路单元
输出信号
△t-U△T △t-N△T 单发双收声速测井缺点
（6）跟踪延迟电路的功能是什么？△W延迟量是如 何确定和实现的。
输出信号
T t上 t下（s / m）
2 L
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.1 双发双收声系原理
井眼补偿作用 深度补偿问题
临界角影响，使得O上、 O下与O不重合
O上O下 （d2 d1）tgi
当d2和i均较大时，井眼 补偿效果不好，同时影响 对薄层的分辨能力。 仪器上提运动作用，T上 先发射，到T下发射时
典型的（全波）声波测井波形
5.1 声波测井原理
5.1.1 岩石中声波的传播参数
声波测井参数
由于纵波（压缩波或P波）相对速度最快，因此在 声波测井中往往也最容易接收和处理，普通声波测 井仪一般专用来接收和测量纵波声速vP
VP
E 1 (1 )(1 2 )
E —杨氏模量（弹性体单位截面上所受的力与该方向上的应变的比值） ρ—介质密度，g/cm3 —泊松比（柱状弹性体轴向受力时直径相对形变与长度相对形变之比）
5.1.2 声系设计和测量原理
换能器
发射、接收探头，一般由磁致伸缩或压电陶瓷材料 制成，起到电-声或声-电转换作用
隔声结构：减弱直达声波
当地层声速v2大于井液声速v1时，可以产生以临界角 i=arcsin（v1/v2）入射的滑行波 源距L0的选取：为使首先到达R1的是滑行波
L0 (d2 d1)
1 1
间距L：两接收器之间的距离
5.1 声波测井原理
5.1.2 声系设计和测量原理
测量原理 滑行波到达R1、R2的时间
AT
B
t1
( C) Vm
C
t2
( DF Vm
CD VP
BC VP
AB ) Vm
D
E R1
当井眼规则时： DF CE
声波全波测井能够得到横波速度VS
VP 2(1 )
VS
1 2
杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数
5.1 声波测井原理
5.1.2 声系设计和测量原理
声系：由发射探头T和接收探头R组成的探测器 形成人工声场并设法接收通过地层传播的声波信号
源距 间距
5.1 声波测井原理
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路 比较器幅度鉴别 延迟、延迟们组 目的：从时间上压制干扰 功能：设定R1、R2、r1和r2的允许检测期间 信号分离门组 时差形成触发器
5.2 双发双收声波测井仪
时差检测过程（上发举例）
主控双稳翻转→上控方波有效→关闭r门→发送上 发命令至井下→地面延迟→延迟I触发→延迟门 I触发→开启R1分离门允许R1检测→R1首波到 来→时差形成触发器置位形成△t上的上升沿→ 延迟II触发→延迟门II触发→关闭R1门开启R2 门→R2首波到来→时差形成触发器置位形成△t 上的下降沿→完成△t上转换→延迟门组恢复稳态 →关闭分离门组
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
NT 5106 (Hz ) (t上 t下) 106 5(t上 t下)(s)
3、时差计数和输出电路 计数
T t上 t下 NT NT (s / m) 2 0.4 5 2 0.4 4
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.2 下井仪工作原理
同步发射脉冲（地面） 控制两个发射器
放大接收信号并驱动电 缆，将信号传至地面
解决超长距离传输中的 互扰：双端平衡传输， 对称使用缆芯
T1次级：高压供电、步 进增益控制
T2次级：发射脉冲
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.2 下井仪工作原理
5、跟踪延迟电路 工作波形
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路 周波跳跃的产生
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
② ③④ ①
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
锁存
译码
显示
D/A转换
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
4、指令发生电路 4个3μs延迟序列 8个不同极性控制
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理
5、跟踪延迟电路
② ③① ⑤ ④
5.2 双发双收声波测井仪
5.2.3 地面仪工作原理