声波测井复习资料

声波测井

目的应用

1、确定孔隙度—时差

2、识别岩性—时差、幅度衰减

3、油气识别—时差、幅度衰减、Vp/Vs

4、裂缝识别（或渗透性）—低频斯通利波、波形、幅度衰减

5、固井质量、钻井工程（弹性系数、地层压力、破裂压力）、采油开发（弹性系数、岩石强度、出砂指数）

6、地震标定、构造确定、工程物探

第一章

1、Z=ρc称之为波阻抗或声阻抗

2、弹性常数之间的转换关系表

3、影响岩石声波速度的因素: 1. 岩性是影响声速的最主要因素2. 孔隙和流体性质对声波速度的影响3. 压力对声波速度的影响4. 温度对声波速度的影响5. 岩石生成的地质条件对声波速度的影响6. 埋藏深度对岩层速度的影响

4、射线声学理论或几何声学理论：1．费尔马原理2．惠更斯原理3. 斯奈尔（Snell）定律

5、滑行波作为首波接收的条件（见课本）

6、声波测井声系源距的选择原则：（1）要保证滑行波作为首波而非泥浆直达波，源距选择不能过小。（2）在实际测井中，由于声波在传播过程中存在着各种衰减，增大源距，声波衰减严重，易发生周波跳跃，因此在一定的发射声功率的条件下，源距选得又不能过长。（3）波组分。不同的测井目的，需要更多组分的波，在声功率允许下增大源距，以保证波组群能在时间域内有效分开。

7、声波在传播过程中能量衰减：波前扩展造成的声能衰减—几何扩散；声波在介质中的吸收造成的衰减；井下声波的衰减；泥浆对超声的衰减1）泥浆对超声的吸收衰减2）泥浆固相颗粒对超声的散射衰减

8、声波测井换能器：声波的两种物理效应——磁致伸缩效应和压电效应

当铁磁性材料的磁状态改变时，其尺寸也发生相应的改变，这种现象称为磁致伸缩效应。有些多原子分子晶体材料在应力作用下发生形变时，会在晶体表面产生电荷，这种现象称为压电效应。

第二章、声波测井-声波传播特征

1、斯通利波：不符合Snell反射折射定律，不是一般意义上反射波、折射波，其传播速度总是低于井中泥浆波速度，是沿井壁界面传播的一种面波（或诱导波）。这种称斯通利波（Stoneley wave）。低频斯通利波的低频部分称为管波。

波的衰减：斯通利波的振动幅度与Z无关，说明在Z方向上没有几何扩散衰减。在r方向上，在井内按I0(μb r)规律变化，在井壁处最大，在井轴上最小；在地层中波数与井内波数极点相同，其振幅分别以K0(μp r)、K1(μs r)规律变化，近似按指数规律衰减，具有面波的特性

波的频散特性: 当频率一定时，可得到一个波数k0，由此可得到一个速度V，不同频率可得到不同的速度，这样可得到一条速度随频率变化的频散曲线

伪瑞利波：声波入射角大于第二临界角，在（θs，π/2）之间，相当于全反射波，速度低于地层横波速度，称为伪瑞利波（pseudo-Rayleigh wave），也是一种面波。伪瑞利波（瑞利波是指自由固体界面传播的波）有多种模式波。

波的衰减：伪瑞利波的振动幅度与Z无关，沿Z方向上不产生几何扩散衰减。在r方向上，在井内按J0(μb r)震荡衰减，在井壁处最大，在井轴上最小；在地层中其振幅分别以K0(μp r)、K1(μs r)规律变化，近似按指数规律衰减，具有面波的特性

波的频散特性a.伪瑞利波频散较严重。

b.存在截止频率，可证明截止频率就是横波的共振频率。因此只有声波源频率高于截

c.>截止频率时才能激发起伪瑞利波，在截止频率处速度等于横波速度。

d.随着频率增加速度下降较快，最后趋于泥浆速度，相速度总是高于泥浆波速度。

e.群速度总是低于相速度，随频率增加速度下降更快。同时存在速度极小值，速度低于泥浆速度，称为爱瑞相（Airy phase）。在爱瑞相处伪瑞利波晚于斯通利波到达接收器。

2、边界条件（见课本）

第三章声速测井

2、单发双收声系的优缺点

优点: Ａ能直接测量岩层的声波速度或时差;在固定l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。

Ｂ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。

［间距l是不是愈小愈好？］

1）l选择过大，对分辨薄层不利，同时R2接收声信号幅度可能由于衰减太多，幅度太小而不易检测到，不易辨认，容易产生记录误差。

2）l选择过小，记录时差的绝对值变小,在地面仪器的精度一定时,被测量的绝对值小将导致记录的相对误差变大另外间距太小.

存在的问题：Ａ: 井眼不规则影响；Ｂ: 深度误差对于上发下收：H-∆h=H-atgθc

对于下发上收：H+∆h=H+atgθc ，但由于随着岩层的变化,井径和角度θc是变化的，因此深度误差没法校正。

3、双发双收声系：优点A 可消除井径变化对测量结果的影响B 可消除深度误差

缺点（1）薄层分别率差2)对于低速地层出现盲区，当θc>68.20

(低速地层),CD 与C ' D '不重合之间有间隔,此间隔地层对测量结果无贡献称盲区。

4、井眼补偿声系1）单发双收声系加地面延迟电路2）双发四收声系3）双发双收声系

5、长源距双发双收声系问题提出：（1）低速地层（气层、裂缝发育地层）第一临界角大，用短源距时，测不到低速层地层的滑行波，很可能测得是泥浆直达波；（2）破碎带存在，用用短源距时，只能测得破碎带声学特性。若要测得原状地层声学特性要用长远距。 5、 声速测井的误差和干扰

时差记录产生的误差-相位误差，定义:由于产生时差信号(记录波)时,触发记录波前沿和后沿的两道首波的相位不同而引起的误差.

周波跳跃：在裂缝发育地层，滑行纵波首波幅度急剧减小，以致第二道接收探头接收到的首波不能触发记录波，而往往是首波以后第二个、甚至是第三或第四个续至波触发记录波。这样记录到到时差就急剧增大，而且是按声波信号的周期成倍增加，这种现象叫周波跳跃。它是用来识别气层和裂缝储层的特征标志。 6 M.R.Wyllie 时间平均公式及体积模型（1）物理意义：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- φ）所经过时间与孔隙部分φ所经过时间的总和。

（2）应用条件：时间平均公式不包括任何弹性波在岩石中传播的动力学描述，不反映岩层的密度、弹性参数及孔隙结构对岩层声速的影响。

体积模型—把单位体积岩石传播时间分成几部分传播时间的体积加权值

纯砂岩油层：（公式推导见课本）

时间平均公式只适用于岩性骨架单一、孔隙度分布均匀、孔隙度变化不大。实际使用存在缺点？(1) 孔隙度25 ～ 30%内合适，5～15%内偏低，>30%时偏高;

(2)骨架时差选择择存在问题,砂岩骨架用182us/m(或18000ft/s,55.5us/ft),实际上砂岩骨架时差是在168~182us/m 变化 (或51.2~55.5us/ft),石灰岩是143~156us/m(或43.6~47.5us/ft)变化,白云岩在126~143us/m(或38.4~43.6us/ft)变化。存在选择合适骨架时差问题 （3）对欠压实地层需要压实校正及确定岩石系数

7、Raymer 换算公式V=(1-φ)m

V ma +φV f

与时间平均公式比较:

(1）在低中孔隙度地层雷尹麦公式合适(平均公式改用Vma=19500ft/s); (2)25~30%,两者一致;

(3)>35%,平均公式欠压实,雷尹麦公式考虑了压实校正因素;

(4)雷尹麦公式中骨架时差采用单一值,平均公式为18000~19500ft/s 变化.

8声速测井资料的解释与应用

第四章 套管井中声波测井

固井评价Ⅰ界面：水泥与套管胶结界面 固井评价Ⅱ界面：水泥与地层胶结界面 一、套管波

水泥环波:在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或多次反射波（sin θ2/sin θ3=V 2/V 3,V 2>V 3), 由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密,一般水泥环的能量很弱,常被其它波列所掩盖,忽略不计

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