第10讲正交偶极子声波测井2
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正交偶极横波测井
7．正交偶极声波测井7．1 正交偶极声波测井仪器图22 偶极声波测井仪器探头（下）和正交偶极声波测井仪器（上）探头比较7．2 各向异性和横波割裂物理性质随方向而变的介质称为各向异性介质。
对于均匀各向异性介质,一个主轴方向就是物理性质不发生转变的方向 (例如，在此方向上弹性波传播速度是常数). 正交各向同性地层可以由三个彼此垂直的主轴方向描述. 物理性质仅随方位方向而变的介质称为方位各向异性介质（TI 介质）。
如图23所示，各向同性挠曲模式波从各向同性介质进入方位各向异性介质，将割裂成两个挠曲模式波。
两种模式波的极化（偏振方向）是正交的, 且平行于方位各向异性介质的主轴方向。
每一个挠曲波以不同的速度传播：即快波 (FP)、慢波 (SP).利用正交偶极子测井仪器咱们可以肯定正交各向同性地层的水平主轴方向。
理想情况下, 应用正交偶极子测井时，假设其中一个主轴平行井轴. 主平面 (对称面) 是跨越一对主轴的平面.若是一个主平面是各向同性, 即在这个平面上的任何一个方向都是主轴方向，咱们就说 它是方位各向异性地层(TI 地层)。
理想情况下, 含垂直裂痕系统的地层, 即裂痕面平行于井轴, 类似于TI 介质(这时裂痕面是各向同性面)，声波在沿井轴方向传播就类似于在TI 地层中传播。
但是,在实际中有多种地质特征致使声波在这些介质中传播类似于在正交各向同性或TI 介质中传播(见图23). 垂直TI 介质中的横波割裂是方位各向异性地层中的偶极横波测井的理想模型. 仪器激发的偶极横波将割裂成两个沿井轴传播的快波和慢波。
图23横波割裂红色轴表示快主轴、蓝色轴表示慢主轴. 极化(振动方向)就是轴的方向. 蓝色平面是裂痕平面.引发横波割裂的地质特征：1. 裂痕 (裂痕系统), 垂直或准垂直.2. 构造活动区的现场主应力3. 地层层面不垂直于井轴.7．3 各向同性介质、TI 介质中的挠曲模式波测量Shear Wave SplittingP r o p a g a t i o n d i r e c t i o nRS图24 各向同性介质、TI 介质中的挠曲模式波测量各向同性地层:X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 的水平极化横波 Y 发射Y 接收(YY):测量一个速度为c 的水平极化横波 X 发射Y 接收(XY): 除噪声什么都测不到 Y 发射X 接收(YX): 除噪声什么都测不到正交各向同性/TI 地层（X 和Y 别离与主轴x 1’ 和 x 2’ 一致） X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 1的水平极化横波(x 1’ 方向） X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 2的水平极化横波(x 2’ 方向) X 发射Y 接收(XY): 除噪声什么都测不到 Y 发射X 接收(YX): 除噪声什么都测不到当 X 和 Y 方向别离与 x1’ 和 x2’ 不平行. 将会测到两个主横波四个分量(XX, YY , XY 和YX) 的叠加，测量的速度在c 1 和 c 2之间.WALS9712005.9Flexural Waves in Isotropic and Transversely Isotropic (TI) MediaXYx 1’x 2’x 1’x 2’TR 1R 2XYIsotropic formationTI formationP r o p a g a t i o n d i r e c t i o n图25 TI介质中的挠曲模式波测量的4个分量。
正交偶极子声波测井
应用之四：地层各向异性分析
在构造应力不均衡或裂缝
性地层中，横波在传播过程
中通常分离成快横波、慢横 波，且快、慢横波速度通常 显示出方位各向异性，质点 平行于裂缝走向振动、方向 沿井轴向上传播速度比质点 垂直于裂缝走向振动、方向 沿井轴向上传播的横波速度 要快，这就称之为地层横波 速度的各向异性。
3520-3585米，地层流体移动指数较大，表明这段地层渗透性好于下部地层， 对应地层孔隙度也较高,地层裂缝发育。
13级接收器，6英尺长，每一级接收
6 ft
器记录八个方位的数据。
三个单极子声源（上、下、远程）。 两个互相垂直的偶极子声源。
斯通利波通过远程单极子低频激发。
具有8个接收器，没有上、下单极子 声源。
11 ft
正交偶极子阵列声波测井地质应用 1、岩性特征分析
2、识别气层
3、判断裂缝发育井段、类型
2、物理基础与方法原理
快地层中依 次接收到纵波， 横波，斯通利 波。
2、物理基础与方法原理
慢地层中接收 到纵波和斯通 利波，接收不 到横波。
2、物理基础与方法原理 偶极子源 偶极子发射器（Dipole）的运动与单极子发 射器略有不同，发射器发射声波被向井眼的一
面推又被从另一个方面拉，这两种不同力的作
《测井新方法调研》 正交偶极子声波测井
主要内容
1、声波测井发展历程
2、物理基础与方法原理 3、常用仪器介绍 4、偶极子声波测井地质应用
1、声波测井发展历程
声波的一般特性
声波：是由机械振动产生 的振动波。 声波的频率范围： 20~20kHz (人耳能听到）。 次声波：频率低于20Hz。
超声波：频率大于20kHz。
白 云 岩 储 层
正交偶极子阵列声波测井(XMAC-II)
小于 1。 由双井径测井曲线可近似计算不平衡构造因子，根据式 6-8 计算的最小水平主应力及 不平衡构造因子计算最大水平主应力。 根据最大水平主应力与最小水平主应力，进而计算地应力差。 ②地应力方向 地下不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度，因此在地壳应力场的作用下， 都可能发生弹性变形或产生弹性势能。 某深度的岩石在垂向主应力， 最大与最小水平主应力 的作用下， 一般处于相对平衡状态。 当井眼在地层内被钻开后， 在井壁岩石上形成应力集中， 垂直于井轴的横向截面上处于两个水平应力的压力作用及钻井液的张应力作用。 根据力的叠 加原理，井壁上的应力状态用下式表示： Sθ= S1+S2-2(S1-S2)·COS2θ-Pm (6-9) 式中：Sθ—井壁岩石的切向应力； S1—最大水平主应力； Pm—钻井液柱压力； θ—相对于最大水平主应力方向的逆时针方位角。 由(6-9)式可看出，当θ为 0 度或 180 度时，即在最大水平主应力的方向，井壁岩石所 受的应力最小，此时切向应力值为： Sθ=3S2-S1-Pm (6-10) 当θ为 90 度或 180 度时，即在最小水平主应力的方向上，井壁岩石所受的切向应力最 大，此时切向应力值为： Sθ=3S1-S2-Pm (6-11) 根据脆性材料破裂理论，当作用力达到或超过材料的破坏强度时，就会发生破裂现象。 井眼周围的岩石在最大水平主应力方向， 受到较弱的压应力， 此时的岩石不易受地应力破坏， 井眼尺寸应接近钻头直径。如果泥页岩与钻井液作用，发生水化膨胀，进而出现井壁破坏的 情况，要与地应力的作用区别开来。井眼在最小水平主应力方向受到较强的压应力，当这个 压应力超过岩石的抗剪强度时， 井壁岩石就会发生剪切破坏， 出现井壁崩落， 形成椭园井眼。 显然，椭园井眼的短轴方向即为最大水平主应力方向。 井眼崩落椭园的测量是由四臂或六臂地层倾角测井仪直接测量的。测井是在电缆提升 过程中进行的，当电缆以一定速度提升时，测井仪器也以一定速率旋转，当某对极板进入椭 园井眼的长轴位置时，测井仪不再旋转，而是按一定的方向上升，这样就可测出或计算出椭 园井眼的长轴及短轴。再结合一号极板测量的方位，就可判断出最大水平主应力方向。
地球物理测井方法 第二章 声波测井
（5）声衰减系数 (平面波：只有物理衰减）
p p0e l
为声衰减系数，它与介质的声速、密度 及声波的频率有关
GaoJ-2-1
17
五、井内声波的发射和接收
换能器(探头)： 压电陶瓷晶体 可以将电磁能转换为声能，又可以将声能 转换为电磁能的器件。
压电效应：晶体在外力作用下产生变形时，会引 起晶体内部正、负电荷中心发生位移而极化，导 致晶体表面出现电荷累积(声-电)。
Wavelength
GaoJ-2-1
质点振动
波传播方向
8
介质振动模式与声波类型
垂直传播
SH水平振动
SV水平振动
P垂直振动
SH水平振动
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SV垂直振动
水平传播
P水平振动
9
快慢横波和横波分离
Propagation Direction
R
S
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10
井眼中的声波类型及特点
纵波（P波）：Compressional Wave
本科生课程 《地球物理测井方法》
第 2 章 声波测井
（Acoustic Logging） 前 言 声波测井基础 第1节 声波速度测井 第2节 声波幅度测井
声波测井
➢研究的对象：井孔周围地层或其它介质的声学 性质(速度、幅度(能量)、频率变化等)
➢物理及地质基础：不同介质的弹性力学性质不 同,使其声波传播速度、衰减(幅度)规律不同
A V
岩石体变模量定义：岩石受均匀静压力作用时，所加
静压力的变化∆P与体应变 的比值：
K= -∆P/
体变模量的单位为N/m2。
（5）拉梅系数λ和 （Lame Coefficient）
打印-偶极声波测井及其应用
岩石的密度和动态弹性系数等机械特 性控制了声波的传播速度。由于软的固 结松散的岩石具有较小的弹性硬度，使 得软地层中声速相对较慢，横波速度小 于井内流体声速，横波首波与井中钻井 液波一起传播，不能产生临界折射的滑 行横波，使得单极声波测井无法测出横 波的首波。
软地层中用偶极声源时声波的传播情况及典型声波波列
3.1确定岩性
根据已知岩性作△tc与△ts的交会图，从图中可以看出气层砂岩、砂 岩、盐岩、石灰岩、白云岩的时差比值都是不同的。
3.1岩性识别
白云岩Vp/Vs=1.8 石灰岩Vp/Vs=1.86 与横轴平行 纯砂岩或含气砂岩Vp/Vs=1.58
近似直线
含水砂岩，呈斜线
3.1确定岩性
由此得出在声波信息中时差比值△tR
纵横波速度比识别气层
纵横波速度比特征值 气层 1.43~1.63 致密差气层 1.44~1.66
岩性差气层 1.55~1.64
煤层1.34~1.67 干层1.62~2.13
水层1.67~1.95
=
点群岩性
横波与纵波 时差比值 1.6
1.72 1.58-1.78 1.77 1.9 1.8
△ts / △tc可以用来鉴定岩性，尤其可以 将三种主要的沉积岩区分开来。如果是两 种岩性混合组成的岩层，横波与纵波的时
砂岩（气层）
砂岩（水层） 砂岩 盐岩 石灰岩 白云岩
差比值△tR与两种岩性成分的含量有关，
一、偶极声波测井原理
1.1偶极声波测井
偶极子测井与以往在井下获得横波方法不同，其差异在于偶
极子测井在井下是用非对称声源在井壁上直接激发以横波速度为
界限值的弯曲波或扭转波；而传统的方法或是由井内的纵波声源 以第二临界角向井壁入射，以产生转换的横波（滑行横波），或
石油工程测井-声波2
11/20/2006 Directed by Liu Hongqi Copyright reserved.
8
Ch2 Sonic Logging
§2.3 Amplitude logging
1. 评价固井质量的测井方法 1.2 CBL测井 测井
（1） 单发单收声系：源距为 ） 单发单收声系：源距为1m （2）基本原理：第I界面胶结好，声耦合高， ）基本原理： 界面胶结好，声耦合高， 界面胶结好 进入水泥环的能量多， 接收到的少 信号低； 接收到的少， 进入水泥环的能量多，R接收到的少，信号低； 相反？？？ 相反？？？
11/20/2006
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1
Ch2 Sonic Logging
§2.3 Amplitude logging
固井质量评价测井
Cement Bond Logging（CBL） （ ） Variable Density Logging（VDL） （ ） Cement Evaluation Tool（CET） （ ） Segmented Bond TooL（SBT） （ ）
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Ch2 Sonic Logging
§2.3 Amplitude logging
1. 评价固井质量的测井方法 1.1 固井质量评价的基本原理
套管波： 套管波：反映套管和水泥的胶结质量 地层波： 地层波：反映水泥和地层的胶结质量 通过声波振幅的强弱来推断，那么振幅和什 通过声波振幅的强弱来推断， 么有关呢？如何测量呢？ 么有关呢？如何测量呢？ 胶结质量 声幅的强弱 如何测量
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§2.3 Amplitude logging
1. 评价固井质量的测井方法 1.2 CBL测井 测井
（1） 单发单收声系：源距为 ） 单发单收声系：源距为1m （2）基本原理：第I界面胶结好，声耦合高， ）基本原理： 界面胶结好，声耦合高， 界面胶结好 进入水泥环的能量多， 接收到的少 信号低； 接收到的少， 进入水泥环的能量多，R接收到的少，信号低； 相反？？？ 相反？？？
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固井质量评价测井
Cement Bond Logging（CBL） （ ） Variable Density Logging（VDL） （ ） Cement Evaluation Tool（CET） （ ） Segmented Bond TooL（SBT） （ ）
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§2.3 Amplitude logging
1. 评价固井质量的测井方法 1.1 固井质量评价的基本原理
套管波： 套管波：反映套管和水泥的胶结质量 地层波： 地层波：反映水泥和地层的胶结质量 通过声波振幅的强弱来推断，那么振幅和什 通过声波振幅的强弱来推断， 么有关呢？如何测量呢？ 么有关呢？如何测量呢？ 胶结质量 声幅的强弱 如何测量
正交偶极子声波测井仪器接收换能器筛选分析
器组装 仪 器 ，可 以保 证仪 器各 个接 收探 头具有较 好 的一致 性 ，对 于提 高仪 器性 能具 有重 要意 义 。 关 键 词 ：压 电换 能器 、频率 响应 、谐振 频率 、导 纳、频 谱 分析 中 图法 分类号 ：Ｐ ３ ． １ ６ １８ 文 献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：ｌ０ － １４２ １）４０ １—３ ０ ４９ ３ （０ ２０ —０ ３０
波信 号 。
手段 来 进行综 合 地质 解释 ， 究 地应 力分 布 、裂 缝区 研
域分 布 、 层位 置 、以及地 质上 非 常需 要 的地 层 各 向 断
异性 等 ，使测 井技 术从 “ 一孔 之见” 向区域地 质评 价 研究的 “ 一孔 远 见” 方面 发展 。
压 电换能 器是 正交偶极 子 阵列声波 测井仪 器 的核
频率信 号 一般不 超过 ３ Ｈ ，图中 ３ 以下频 段容 ０ｋ ｚ ０Ｋ 抗 平直 ，多次 谐振 响应 良好 ，所在位 置也 不会 影响 到 仪 器 工作 信 号 ，完全符 合仪 器 的设计 要求 。
Ｉ Ｉ 绋 ，ｌ ● ！ 颤
Ｃ Ｉ ●
Ｌ
●＿ ●…
图 ２ 压电接收换能器等效 电路
Ｙ＝ ｏ １ ＋ ￣Ｃ ｊｏ
ｏ
果表 明 ， 交偶极 子仪 器接 收换能 器 １ 接收 到 的偶 正 所
极 波列 向信 号 正常 ，即 、玢， 向信 号正 常 ；Ｙ 劝 方 方 向有 波形 信号 ， 是无论 ￣ｘＹｙ向还是 】 方 向 ， 但 ： ， ｙ 波
ｙ 一Ｇ１ ｇ ｌ １ ＋ ＇ Ｂ
李
辉等 ： 正交偶极子声 波测井仪器接收换能器筛选分析
・ １・ ５
ｓ
一ｌ ． ． ￣ ． ｆ
３ 结束语
波信 号 。
手段 来 进行综 合 地质 解释 ， 究 地应 力分 布 、裂 缝区 研
域分 布 、 层位 置 、以及地 质上 非 常需 要 的地 层 各 向 断
异性 等 ，使测 井技 术从 “ 一孔 之见” 向区域地 质评 价 研究的 “ 一孔 远 见” 方面 发展 。
压 电换能 器是 正交偶极 子 阵列声波 测井仪 器 的核
频率信 号 一般不 超过 ３ Ｈ ，图中 ３ 以下频 段容 ０ｋ ｚ ０Ｋ 抗 平直 ，多次 谐振 响应 良好 ，所在位 置也 不会 影响 到 仪 器 工作 信 号 ，完全符 合仪 器 的设计 要求 。
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图 ２ 压电接收换能器等效 电路
Ｙ＝ ｏ １ ＋ ￣Ｃ ｊｏ
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果表 明 ， 交偶极 子仪 器接 收换能 器 １ 接收 到 的偶 正 所
极 波列 向信 号 正常 ，即 、玢， 向信 号正 常 ；Ｙ 劝 方 方 向有 波形 信号 ， 是无论 ￣ｘＹｙ向还是 】 方 向 ， 但 ： ， ｙ 波
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李
辉等 ： 正交偶极子声 波测井仪器接收换能器筛选分析
・ １・ ５
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一ｌ ． ． ￣ ． ｆ
３ 结束语
声波测井课件PPT学习教案
2、井眼补偿原理 1) 、时差的确定 图5--6是这种仪器对井径变化影响的补偿示意图。
第26页/共88页
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27
图 5--6、 双 发 双 收 声波测 井仪的 井眼变 化补偿 示意图
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第27页/共88页
28
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
当有孔隙或裂缝时时差明显增大甚至还可能出现周波跳跃现膏盐剖面在膏盐剖面中无水石膏与岩盐的声波时差有明显的差异岩盐部分因井径扩大时差曲线有明显的假异常所以可以利用声波时差曲线划分膏盐剖第48页共88页2021202188555050三确定地层孔隙度威利时间平均公式地层声速和地层孔隙度有关大量数据表明在固结压实的纯地层中地层孔隙度和声波时差存在线性关系即威利时间平均公式如图511所示
第15页/共88页
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16
其中： -----入射角；
-----折射角；
v v 1 -----入射波速度； 2 -----折射波速度
。
v v 1
2
v v 当
、
1
确定时，折射 角随入射角的增大而增 2
大，在
<
时， > 。即90当0 入射角增
大到某一角度 时，折射角可达到 ，见图5-
v 1（b）。此时，折射波将在第二介质中以速度 2
T1、T 2，地面仪器的计算电路对 T1、T 2取
平均值
T =（ T 1+ T 2）/2
记录仪记录平均值对应的时差曲线。
t T l
第28页/共88页
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29
2) 、井眼补偿原理 由图5--6可以看出，双发双收声速测井仪的T1发射得
第26页/共88页
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图 5--6、 双 发 双 收 声波测 井仪的 井眼变 化补偿 示意图
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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
当有孔隙或裂缝时时差明显增大甚至还可能出现周波跳跃现膏盐剖面在膏盐剖面中无水石膏与岩盐的声波时差有明显的差异岩盐部分因井径扩大时差曲线有明显的假异常所以可以利用声波时差曲线划分膏盐剖第48页共88页2021202188555050三确定地层孔隙度威利时间平均公式地层声速和地层孔隙度有关大量数据表明在固结压实的纯地层中地层孔隙度和声波时差存在线性关系即威利时间平均公式如图511所示
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其中： -----入射角；
-----折射角；
v v 1 -----入射波速度； 2 -----折射波速度
。
v v 1
2
v v 当
、
1
确定时，折射 角随入射角的增大而增 2
大，在
<
时， > 。即90当0 入射角增
大到某一角度 时，折射角可达到 ，见图5-
v 1（b）。此时，折射波将在第二介质中以速度 2
T1、T 2，地面仪器的计算电路对 T1、T 2取
平均值
T =（ T 1+ T 2）/2
记录仪记录平均值对应的时差曲线。
t T l
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2) 、井眼补偿原理 由图5--6可以看出，双发双收声速测井仪的T1发射得
声波测井-声速测井ppt课件
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
➢高声波时差(大30微秒/米
气 层
以上)
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
➢砂岩的理论骨架时差:△tma=182 ➢灰 岩: △tma=156 s/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
VS
E
2(1)
当 =0.25，VP/VS=1.73, E
VP(S)
(2) 传播速度与岩性的关系
岩性不同
弹性模量不同
不同
VP、VS不同
VP、VS的影响
(3) 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。孔隙度增大， 传播速度就降低。
(4)岩层的地质时代影响
纯岩石
孔隙(流体) 骨架
➢ b = f× + ma(1- ) ➢ t = tf× + tma(1- ) ➢ N = Nf× + Nma(1- )
(2) 用时差求孔隙度的公式
① 固结压实的纯地层 t= tf× + tma(1- )
s
t tma t f tma
例题：一淡水泥浆井中，某固结压实的砂岩层的时差 为 313.4 s/m ， 电 阻 率 为 10 m ， tma=182 s/m ， tf=620 s/m ， 并 已 知 RW=0.1 m，求：
正交偶极横波测井
7．正交偶极声波测井7．1 正交偶极声波测井仪器图22 偶极声波测井仪器探头（下）和正交偶极声波测井仪器（上）探头比较7．2 各向异性和横波分裂物理性质随方向而变的介质称为各向异性介质。
对于均匀各向异性介质,一个主轴方向就是物理性质不发生变化的方向 (例如，在此方向上弹性波传播速度是常数). 正交各向同性地层可以由三个互相垂直的主轴方向描述. 物理性质仅随方位方向而变的介质称为方位各向异性介质（TI 介质）。
如图23所示，各向同性挠曲模式波从各向同性介质进入方位各向异性介质，将分裂成两个挠曲模式波。
两种模式波的极化（偏振方向）是正交的, 且平行于方位各向异性介质的主轴方向。
每一个挠曲波以不同的速度传播：即快波 (FP)、慢波 (SP). 利用正交偶极子测井仪器我们可以确定正交各向同性地层的水平主轴方向。
理想情况下, 应用正交偶极子测井时，假设其中一个主轴平行井轴. 主平面 (对称面) 是跨越一对主轴的平面.如果一个主平面是各向同性, 即在这个平面上的任何一个方向都是主轴方向，我们就说 它是方位各向异性地层(TI 地层)。
理想情况下, 含垂直裂缝系统的地层, 即裂缝面平行于井轴, 类似于TI 介质(这时裂缝面是各向同性面)，声波在沿井轴方向传播就类似于在TI 地层中传播。
然而,在实际中有多种地质特征导致声波在这些介质中传播类似于在正交各向同性或TI 介质中传播(见图23). 垂直TI 介质中的横波分裂是方位各向异性地层中的偶极横波测井的理想模型. 仪器激发的偶极横波将分裂成两个沿井轴传播的快波和慢波。
图23横波分裂红色轴表示快主轴、蓝色轴表示慢主轴. 极化(振动方向)就是轴的方向. 蓝色平面是裂缝平面.引起横波分裂的地质特征：1. 裂缝 (裂缝系统), 垂直或准垂直.2. 构造活动区的现场主应力3. 地层层面不垂直于井轴.7．3 各向同性介质、TI 介质中的挠曲模式波测量Shear Wave SplittingP r o p a g a t i o n d i r e c t i o nRS图24 各向同性介质、TI 介质中的挠曲模式波测量各向同性地层:X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 的水平极化横波 Y 发射Y 接收(YY):测量一个速度为c 的水平极化横波 X 发射Y 接收(XY): 除了噪声什么都测不到 Y 发射X 接收(YX): 除了噪声什么都测不到正交各向同性/TI 地层（X 和Y 分别与主轴x 1’ 和 x 2’ 一致） X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 1的水平极化横波(x 1’ 方向） X 发射X 接收(XX):测量一个速度为c 2的水平极化横波(x 2’ 方向) X 发射Y 接收(XY): 除了噪声什么都测不到 Y 发射X 接收(YX): 除了噪声什么都测不到当 X 和 Y 方向分别与 x1’ 和 x2’ 不平行. 将会测到两个主横波四个分量(XX, YY , XY 和YX) 的叠加，测量的速度在c 1 和 c 2之间.WALS9712005.9Flexural Waves in Isotropic and Transversely Isotropic (TI) MediaXYx 1’x 2’x 1’x 2’TR 1R 2XYIsotropic formationTI formationP r o p a g a t i o n d i r e c t i o n图25 TI介质中的挠曲模式波测量的4个分量。
2声波测井课_声波传播
声波测井方法和应用
主讲人：章成广 长江大学 地球物理与资源学院
第二 章 声波测井-声波传播特征
射线声学分析: 在井内激发的波有直达波（入射波）、滑行纵波和滑行 横波、反射波和全反射波及多次反射波。射线声学只有在声波的波长远 远小于介质的几何尺寸时，射线声学才能适用。声波测井的频率比较低， 因而波长与井径相比较大，所示实际测井中的波列无法完全用射线声学 解释。在现场测井中所记录的全波形，实际上是由各种组分波叠加的总 效应，像直达波和临界角内的反射波是很难观察到的，而且也会表现出 一些用射线声学不能完全解释的问题，如实际测井中的面波伪瑞利波和 斯通利波等。射线声学理论只是严格的波动理论的一种近似，要透彻地 了解井中激发的全波列波形中各组分波，就必须要利用波动理论来研究 井中的声波传播问题。 波动理论一般是指从弹性波动力学出发，通过求解所研究区域中满 足一定边界条件和初始条件的波动方程，表述和分析目标区域中某一点 在某一时刻的波动场 —声场 。通过积分分析解、数值模拟，获得全波 波形和各组分波的解，从而分析各组分波的特性。
2
0
e
j b r cos
d
其中是r与X轴的夹角， 取 x r cos
kb
J 0 ( b r )e
jkz
1 2
2
0
e j ( b x kz ) d
0
X
由于kb2=k2+b2，k是kb在Z轴上的投影， b是k在X轴上的投影，kb与X轴上的交角就是入 射角。被积函数表示在XOZ面上内传播的平面波，波的传播方向就是kb方向。对积分表 示绕Z轴旋转一周，合成的波阵面为锥面波。因此kb表示为一支方向传播的分波，它的波 阵面是锥面。
主讲人：章成广 长江大学 地球物理与资源学院
第二 章 声波测井-声波传播特征
射线声学分析: 在井内激发的波有直达波（入射波）、滑行纵波和滑行 横波、反射波和全反射波及多次反射波。射线声学只有在声波的波长远 远小于介质的几何尺寸时，射线声学才能适用。声波测井的频率比较低， 因而波长与井径相比较大，所示实际测井中的波列无法完全用射线声学 解释。在现场测井中所记录的全波形，实际上是由各种组分波叠加的总 效应，像直达波和临界角内的反射波是很难观察到的，而且也会表现出 一些用射线声学不能完全解释的问题，如实际测井中的面波伪瑞利波和 斯通利波等。射线声学理论只是严格的波动理论的一种近似，要透彻地 了解井中激发的全波列波形中各组分波，就必须要利用波动理论来研究 井中的声波传播问题。 波动理论一般是指从弹性波动力学出发，通过求解所研究区域中满 足一定边界条件和初始条件的波动方程，表述和分析目标区域中某一点 在某一时刻的波动场 —声场 。通过积分分析解、数值模拟，获得全波 波形和各组分波的解，从而分析各组分波的特性。
2
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e
j b r cos
d
其中是r与X轴的夹角， 取 x r cos
kb
J 0 ( b r )e
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1 2
2
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0
X
由于kb2=k2+b2，k是kb在Z轴上的投影， b是k在X轴上的投影，kb与X轴上的交角就是入 射角。被积函数表示在XOZ面上内传播的平面波，波的传播方向就是kb方向。对积分表 示绕Z轴旋转一周，合成的波阵面为锥面波。因此kb表示为一支方向传播的分波，它的波 阵面是锥面。
偶极子声波测井讲义
在准确地计算出上述岩石力学参数的基础上， 利用、借助声电成象及其它常规测井资料建 立相应的处理解释模型，定量确定地应力方 向、大小以及最大、最小泥浆密度，评价井 眼崩落、压裂状况和钻井液漏失的层位和性 质等，然后再结合破碎模型中的地应力数据， 定量确定井眼稳定性。
从庄 1 井、庄 101 井 偶极子声波资料计 算出的最大、最小 及理想的钻井液密 度可以看出，该区 块在钻井过程中所 使用的钻井液密度 一般介于最小和理 想的钻井液密度之 间，因此较为合理， 井眼的不稳定性主 要是由于岩性及应 力不均衡性造成的。
在 砂 泥 纵岩 横中 波纵 的、 分横 布、 情斯 况通 利 波 及
2、气体识别
地层中的气体使纵波速度降低，但对横
波的影响很小，在含气地层岩石具有异常低 的纵、横波波速比。因此根据交叉偶极横波 资料得出的纵横、波速度比可帮助地球物理 学家识别与含气有关的幅度异常。
纵横波速比Vp/Vs与横波时差DTS交会识别气层
MAC、XMAC 仪器是目前国际上非常先进的 声波测井仪，由于声波换能器的响应频带较 宽，低频响应更好，在井下实现数字化，信 号动态范围更大，因此记录的波形更完整， 更有利于获得准确的纵波、横波、斯通利波 的时差、幅度等参数，特别是 XMAC 仪器在分 析地层速度各向异性方面具有独特的优势。
一、声波基础理论概述 二、偶极子及交叉偶极子阵列声波测量原理 三、偶极子及交叉偶极子阵列声波地质应用 1、岩石力学参数的计算 2、岩性的识别 3、识别气层 4、判断裂缝发育井段、类型及区域有效性 5、地层各向异性分析 6、地应力参数计算及井眼稳定性分析 四、总结
每个深度点记录 12 个单极源波形，其中 8 个为阵列全波波形（TFWV10），4个为记录普 通声波时差的全波波形（ TNWV10 ）。每个深 度点记录 32 个偶极源波形，即每个接收器记 录XX、XY、 YX、YY 4个偶极源波形，X、Y表 示不同方位的发射器或接收器的方向，例如 XY表示X方向发射器发射，Y方向接收器接收； YY则表示Y方向发射器发射 Y方向接收器接收。 8 个接收器共记录 32 个偶极源波形（ TXXWV10 、 TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10）。
从庄 1 井、庄 101 井 偶极子声波资料计 算出的最大、最小 及理想的钻井液密 度可以看出，该区 块在钻井过程中所 使用的钻井液密度 一般介于最小和理 想的钻井液密度之 间，因此较为合理， 井眼的不稳定性主 要是由于岩性及应 力不均衡性造成的。
在 砂 泥 纵岩 横中 波纵 的、 分横 布、 情斯 况通 利 波 及
2、气体识别
地层中的气体使纵波速度降低，但对横
波的影响很小，在含气地层岩石具有异常低 的纵、横波波速比。因此根据交叉偶极横波 资料得出的纵横、波速度比可帮助地球物理 学家识别与含气有关的幅度异常。
纵横波速比Vp/Vs与横波时差DTS交会识别气层
MAC、XMAC 仪器是目前国际上非常先进的 声波测井仪，由于声波换能器的响应频带较 宽，低频响应更好，在井下实现数字化，信 号动态范围更大，因此记录的波形更完整， 更有利于获得准确的纵波、横波、斯通利波 的时差、幅度等参数，特别是 XMAC 仪器在分 析地层速度各向异性方面具有独特的优势。
一、声波基础理论概述 二、偶极子及交叉偶极子阵列声波测量原理 三、偶极子及交叉偶极子阵列声波地质应用 1、岩石力学参数的计算 2、岩性的识别 3、识别气层 4、判断裂缝发育井段、类型及区域有效性 5、地层各向异性分析 6、地应力参数计算及井眼稳定性分析 四、总结
每个深度点记录 12 个单极源波形，其中 8 个为阵列全波波形（TFWV10），4个为记录普 通声波时差的全波波形（ TNWV10 ）。每个深 度点记录 32 个偶极源波形，即每个接收器记 录XX、XY、 YX、YY 4个偶极源波形，X、Y表 示不同方位的发射器或接收器的方向，例如 XY表示X方向发射器发射，Y方向接收器接收； YY则表示Y方向发射器发射 Y方向接收器接收。 8 个接收器共记录 32 个偶极源波形（ TXXWV10 、 TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10）。
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z该方法采用一种类似地震中使用的相似算法， 检测阵列接收器中相关波至，并且估算慢度。
z5.采集的信息及用途 时间-慢度相关法 z使用该技术可以从叠和在一起的波形中找出各 种传播模式的波形。 zSTC技术采用相似性算法，即通过多条波形的 相关对比，从复合波形中分别提取纵波、横波、 斯通利波等。 z然后计算各种波的传播时差。
z3个宽频带（300Hz-25kHz）单极
子声源；1个宽频（300Hz-8kHz）
6
正交偶极子声源。
z13级接收器，长6ft，每一级接收
器记录八个方位的数据。
11
ft
z远程单极子低频激发斯通利波。
zDSI具有8个接收器，没有上、下
单极子声源。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
z由此，可以得到 该组波列对应的时 间 —时差—相关 系数等值图。
z5.采集的信息及用途
z4.Wavesonic仪器结构
主测内容 测量范围 纵向分辨 探测深度 灵敏度 分辨率 一类曲线 二类曲线
Wavesonics相关参数
时间-时差 Δtc , Δtsxx and Δtsyy 动态 6 in.(15 cm) 3 – 20 ft (1- 3m) 不适用 0.2 μs Δtc 、 Δtsyy 和 Δtsxx Vp/Vs, φc , ITTp、ITTs 相似性质量、横波时差各向异 性、泊松比、斯通利时差
接收器阵列
z最 上 面 的 接 收 器 与 单 极 声 源 相 距 10.2ft （ 3.1m ） ， 与 X-X 、 Y-Y 偶 极 声 源 相 距 9.2ft （2.8m）。接收器之间间距是0.5ft（0.15m）， 接收器阵列的长度为3.5ft（1.07m）。
z在偶极子采集模式下，平行接收器阵列和正交 接收器阵列都是2×8个接收器排列。对每个深度 可获得96条波形并传输到地面；包括32条单极波 形、32条X-X偶极波形和32条Y-Y偶极波形。
z多种测量模式：高频CBL水泥胶结评 价，标准补偿声波BHC和长源距声波 6 ft 测井，低频单极子斯通利波测量，正交 偶极子测量等。
z用途：探测井周径向上地层的声学性
质剖面；斯通利波和偶极子横波的径向
11 ft
剖面可以用来评价地层的损害；方位测
量可以对井周地层声学性质进行径向成
像；地层各向异性的探测等。
时间-慢度相关法 z当某个窗口的时间和步长移动角正好对应于某 种波（如纵波、横波和斯通利波等）的首波时间 和时差时； z如果在这个窗口内的波形是相同的或者是最为 相似的，则会具有最大的相关系数，这时计算的 时差就是这种波的传播时差； z可以计算出纵波、横波和斯通利波的时差。
z5.采集的信息及用途
z 选取合适处理时窗长度， 在第1接收波列的时间轴上移 动处理时窗，同时计算每个 时间位置上、不同时差对应 的一组波形的互相关系数P （0≤P≤1）。 zP=0时表示波形间无任何相 关关系。 zP＝1表示波形完全一致。
z3.Wavesonic测量原理
z偶极发射器和接收器。偶极换能器是以一组在 压力差下发生弯曲的金属盘传感器来激发的。
z4.Wavesonic仪器结构
WaveSonic 测 井 仪 器 包 括 ： z发射电子线路、发射器和 隔声体、接收器阵列和电 子线路。 z整个仪器由地面计算机控 制。
z4.Wavesonic仪器结构 Wacesonics声系结构
Dipole X
Monopole 1 Dipole Y Monopole 2
z4.Wavesonic仪器结构
zDSI：发射器、接收器和 数据采集电子线路等。 z发射器由3个发射器单元 组成：上偶极发射器、下 偶极发射器、单极全方位 发射器。 z接收器部分包括8个接收 器阵列，相邻两个接收器 阵 列 的 间 距 为 6in （15.2cm）。
z5.采集的信息及用途
时间-慢度相关法 zSTC算法的基本处理过程是：首先设置一个固 定长度的时间窗口； z然后每一次以一个较小并且重叠的步长角移动 这个窗口，计算窗口内所有波形的相关系数； z然后以一个步长整体移动这个窗口，再做上面 的步长角移动，计算这个窗口内所有波形的相关 系数，依此类推。
z5.采集的信息及用途
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic主要应用包括： z1、计算孔隙度； z2、估算储层渗透率； z3、识别裂缝带； z4、岩石机械特性分析； z5、分析地层的各向异性； z6、探测气层和识别岩性； z7、解决复杂的相关工程问题等。
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic的资料处理过程与其它阵列声波资 料的处理方式类似。 z先检测各个分波的首波波至。 z然后采用时差-慢度相关法（STC）来计算声波 时差和速度。 z分析声波幅度和能量的变化。
三种方式对应的发射频率
正交偶极方式 单极子方式 偶极子方式
发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz 发射频率 5kHz 发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz
z4.Wavesonic仪器结构
正交偶极声波测井仪XMAC
z XMAC长27.15ft, 2个单极发射 器T1和T2, 2个正交偶极发射器T3 和T4。
z4.Wavesonic仪器结构
zWaveSonic的声系由单极子发射器、偶极子发射 器、隔声体以及8个接收器阵列组成。 z发射器：1个单极发射器和2个同深度偶极发射器 （X-X，Y-Y）。 z8接收阵列中的每个接收阵列均有四个正交排列 的接收器，依此为A，B，C，D，A-C接收器沿偶 极发射器XX方向排列，B-D沿YY方向排列。 z相邻两个接收阵列的间距为0.5英尺。第1个接收 阵列与单极发射器的源距为10.24英尺，与偶极发 射器的源距为9.23英尺。
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic正交偶极子测井主要采集的信息是 声波在地层中传播的时差。 z单极子时差和两个相互垂直的偶极子时差 z记录单极子和偶极子波形。
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 z对波形经过滤波等技术处理以后，得到纵波时 差曲线Δtc，两个垂直方向上的偶极子横波时差曲 线Δtsxx 和 Δtsyy。 z纵波和横波速度比曲线Vp/Vs。 z孔隙度曲线φc。 z 纵波和横波相似性质量曲线ITTp、ITTs。 z 地层时差各向异性曲线，泊松比，以及斯通利 波时差曲线。
z3.Wavesonic测量原理
偶极测量方式 z偶极测量方式的目的有：一是在软地层得到横 波资料，另一个是进行正交偶极模式测量，以用 于地层的各向异性分析。
z偶极子声源是弯曲棒偶极子发射器在同深度的 四组合排列。两个偶极子发射器相互垂直，正交 放置可以控制X-X和Y-Y挠曲波的产生。
z3.Wavesonic测量原理
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic资料解释包括两个部分： z1、纵波和横波分析，用于分析岩石特性，预 测裂缝高度，砂岩含量分析，孔隙度分析，储层 含气分析，各向异性分析，应力场分析等； z2、斯通利波分析，主要分析能量和幅度、以 及走时，用于分析裂缝和和估算渗透率。
z5.采集的信息及用途
z4.Wavesonic仪器结构
接收器阵列 z接收器阵列由排列成8个共面环的32个接收器晶 体组成。 z每个环有4个与仪器轴线相垂直安装且彼此间隔 90º的均匀分布的接收器，接收器的径向位置需要 根据偶极声源的方位来确定。 zX-X和Y-Y偶极声源都有两个平行阵列和两个交 叉阵列。
z4.Wavesonic仪器结构
DSI仪器结构示意图
z4.Wavesonic仪器结构
z数据采集：同时数字化的 8个独立波形，能把几次发 射产生的波形叠加起来， 进行自动增益控制，并把 信号传输到地面。
DSI仪器结构示意图
z按照不同的激发频率以及 发射接收探头的不同组 合，DSI有多种测井方式。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
z《测井新方法》
第10讲 正交偶极子声波测井（2）
张元中 地球物理与信息工程学院测井系
z《测井新方法》
主要内容
3、Wavesonic测量原理 4、 Wavesonic仪器结构 5、采集的信息及用途 6、岩石的机械特性 7、典型应用案例
z3.Wavesonic测量原理
WaveSonic分为单极测量方式和偶极测量方式。 单极测量方式 z单极子发射器发射的波穿过泥浆到达井壁，一 部分经过井壁反射回到井眼中，一部分折射进入 地层，只有以临界角折射的波，才能被接收器阵 列接收。 z单极子发射器由一个圆柱状压电晶体组成，其 发射能量完全均匀分布于仪器周围。
z4.Wavesonic仪器结构
仪器程序控制
z为了对声源进行进一步控制，连续激励之间的 周期也可以通过程序控制。
z声源激励之间的时间延迟也是完全程控的。这 一点大大改善了测井数据在各向异性分析方面的 使用，因为X-X 偶极和Y-Y偶极数据的实际目的 是研究整个接收阵列对应的同等体积地层的各向 异性。
8 Receiver Array
z T1 与 T3 、 T2 与 T4 的 间 距 为 9in,T3和T4的间距为1ft。 z 8个接收器，相邻2个接收器间 距为6in,第1组接收器与第8组接收 器之间的距离为42in。最低的接 收器组R1与T2的距离为102in。
Isolator
Transmitter Section
z4.Wavesonic仪器结构
隔声体
z大多数仪器使用的隔声体不是隔声效果不好， 就是强度不够。 zWaveSonic的隔声体部分在这两个要求之间达到 几乎完美的平衡；仪器能够承受100000磅的拉力 或推力，能在较宽频率范围内对隔离90dB以上的 声波，其频率可低到500 - 600Hz。
z除仪器发射器和接收器之间的主隔声体外，其 它声波隔离体/吸收体放置在接收器部分，位于接 收器末端的接收阵列之间。
z5.采集的信息及用途 时间-慢度相关法 z使用该技术可以从叠和在一起的波形中找出各 种传播模式的波形。 zSTC技术采用相似性算法，即通过多条波形的 相关对比，从复合波形中分别提取纵波、横波、 斯通利波等。 z然后计算各种波的传播时差。
z3个宽频带（300Hz-25kHz）单极
子声源；1个宽频（300Hz-8kHz）
6
正交偶极子声源。
z13级接收器，长6ft，每一级接收
器记录八个方位的数据。
11
ft
z远程单极子低频激发斯通利波。
zDSI具有8个接收器，没有上、下
单极子声源。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
z由此，可以得到 该组波列对应的时 间 —时差—相关 系数等值图。
z5.采集的信息及用途
z4.Wavesonic仪器结构
主测内容 测量范围 纵向分辨 探测深度 灵敏度 分辨率 一类曲线 二类曲线
Wavesonics相关参数
时间-时差 Δtc , Δtsxx and Δtsyy 动态 6 in.(15 cm) 3 – 20 ft (1- 3m) 不适用 0.2 μs Δtc 、 Δtsyy 和 Δtsxx Vp/Vs, φc , ITTp、ITTs 相似性质量、横波时差各向异 性、泊松比、斯通利时差
接收器阵列
z最 上 面 的 接 收 器 与 单 极 声 源 相 距 10.2ft （ 3.1m ） ， 与 X-X 、 Y-Y 偶 极 声 源 相 距 9.2ft （2.8m）。接收器之间间距是0.5ft（0.15m）， 接收器阵列的长度为3.5ft（1.07m）。
z在偶极子采集模式下，平行接收器阵列和正交 接收器阵列都是2×8个接收器排列。对每个深度 可获得96条波形并传输到地面；包括32条单极波 形、32条X-X偶极波形和32条Y-Y偶极波形。
z多种测量模式：高频CBL水泥胶结评 价，标准补偿声波BHC和长源距声波 6 ft 测井，低频单极子斯通利波测量，正交 偶极子测量等。
z用途：探测井周径向上地层的声学性
质剖面；斯通利波和偶极子横波的径向
11 ft
剖面可以用来评价地层的损害；方位测
量可以对井周地层声学性质进行径向成
像；地层各向异性的探测等。
时间-慢度相关法 z当某个窗口的时间和步长移动角正好对应于某 种波（如纵波、横波和斯通利波等）的首波时间 和时差时； z如果在这个窗口内的波形是相同的或者是最为 相似的，则会具有最大的相关系数，这时计算的 时差就是这种波的传播时差； z可以计算出纵波、横波和斯通利波的时差。
z5.采集的信息及用途
z 选取合适处理时窗长度， 在第1接收波列的时间轴上移 动处理时窗，同时计算每个 时间位置上、不同时差对应 的一组波形的互相关系数P （0≤P≤1）。 zP=0时表示波形间无任何相 关关系。 zP＝1表示波形完全一致。
z3.Wavesonic测量原理
z偶极发射器和接收器。偶极换能器是以一组在 压力差下发生弯曲的金属盘传感器来激发的。
z4.Wavesonic仪器结构
WaveSonic 测 井 仪 器 包 括 ： z发射电子线路、发射器和 隔声体、接收器阵列和电 子线路。 z整个仪器由地面计算机控 制。
z4.Wavesonic仪器结构 Wacesonics声系结构
Dipole X
Monopole 1 Dipole Y Monopole 2
z4.Wavesonic仪器结构
zDSI：发射器、接收器和 数据采集电子线路等。 z发射器由3个发射器单元 组成：上偶极发射器、下 偶极发射器、单极全方位 发射器。 z接收器部分包括8个接收 器阵列，相邻两个接收器 阵 列 的 间 距 为 6in （15.2cm）。
z5.采集的信息及用途
时间-慢度相关法 zSTC算法的基本处理过程是：首先设置一个固 定长度的时间窗口； z然后每一次以一个较小并且重叠的步长角移动 这个窗口，计算窗口内所有波形的相关系数； z然后以一个步长整体移动这个窗口，再做上面 的步长角移动，计算这个窗口内所有波形的相关 系数，依此类推。
z5.采集的信息及用途
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic主要应用包括： z1、计算孔隙度； z2、估算储层渗透率； z3、识别裂缝带； z4、岩石机械特性分析； z5、分析地层的各向异性； z6、探测气层和识别岩性； z7、解决复杂的相关工程问题等。
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic的资料处理过程与其它阵列声波资 料的处理方式类似。 z先检测各个分波的首波波至。 z然后采用时差-慢度相关法（STC）来计算声波 时差和速度。 z分析声波幅度和能量的变化。
三种方式对应的发射频率
正交偶极方式 单极子方式 偶极子方式
发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz 发射频率 5kHz 发射频率 1.2kHz,1.5kHz,2.2kHz
z4.Wavesonic仪器结构
正交偶极声波测井仪XMAC
z XMAC长27.15ft, 2个单极发射 器T1和T2, 2个正交偶极发射器T3 和T4。
z4.Wavesonic仪器结构
zWaveSonic的声系由单极子发射器、偶极子发射 器、隔声体以及8个接收器阵列组成。 z发射器：1个单极发射器和2个同深度偶极发射器 （X-X，Y-Y）。 z8接收阵列中的每个接收阵列均有四个正交排列 的接收器，依此为A，B，C，D，A-C接收器沿偶 极发射器XX方向排列，B-D沿YY方向排列。 z相邻两个接收阵列的间距为0.5英尺。第1个接收 阵列与单极发射器的源距为10.24英尺，与偶极发 射器的源距为9.23英尺。
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 zWaveSonic正交偶极子测井主要采集的信息是 声波在地层中传播的时差。 z单极子时差和两个相互垂直的偶极子时差 z记录单极子和偶极子波形。
z5.采集的信息及用途
采集的信息及用途 z对波形经过滤波等技术处理以后，得到纵波时 差曲线Δtc，两个垂直方向上的偶极子横波时差曲 线Δtsxx 和 Δtsyy。 z纵波和横波速度比曲线Vp/Vs。 z孔隙度曲线φc。 z 纵波和横波相似性质量曲线ITTp、ITTs。 z 地层时差各向异性曲线，泊松比，以及斯通利 波时差曲线。
z3.Wavesonic测量原理
偶极测量方式 z偶极测量方式的目的有：一是在软地层得到横 波资料，另一个是进行正交偶极模式测量，以用 于地层的各向异性分析。
z偶极子声源是弯曲棒偶极子发射器在同深度的 四组合排列。两个偶极子发射器相互垂直，正交 放置可以控制X-X和Y-Y挠曲波的产生。
z3.Wavesonic测量原理
z5.采集的信息及用途
测井资料的数据处理 zWaveSonic资料解释包括两个部分： z1、纵波和横波分析，用于分析岩石特性，预 测裂缝高度，砂岩含量分析，孔隙度分析，储层 含气分析，各向异性分析，应力场分析等； z2、斯通利波分析，主要分析能量和幅度、以 及走时，用于分析裂缝和和估算渗透率。
z5.采集的信息及用途
z4.Wavesonic仪器结构
接收器阵列 z接收器阵列由排列成8个共面环的32个接收器晶 体组成。 z每个环有4个与仪器轴线相垂直安装且彼此间隔 90º的均匀分布的接收器，接收器的径向位置需要 根据偶极声源的方位来确定。 zX-X和Y-Y偶极声源都有两个平行阵列和两个交 叉阵列。
z4.Wavesonic仪器结构
DSI仪器结构示意图
z4.Wavesonic仪器结构
z数据采集：同时数字化的 8个独立波形，能把几次发 射产生的波形叠加起来， 进行自动增益控制，并把 信号传输到地面。
DSI仪器结构示意图
z按照不同的激发频率以及 发射接收探头的不同组 合，DSI有多种测井方式。
z4.Wavesonic仪器结构
声波全井眼扫描仪Sonic Scanner
z《测井新方法》
第10讲 正交偶极子声波测井（2）
张元中 地球物理与信息工程学院测井系
z《测井新方法》
主要内容
3、Wavesonic测量原理 4、 Wavesonic仪器结构 5、采集的信息及用途 6、岩石的机械特性 7、典型应用案例
z3.Wavesonic测量原理
WaveSonic分为单极测量方式和偶极测量方式。 单极测量方式 z单极子发射器发射的波穿过泥浆到达井壁，一 部分经过井壁反射回到井眼中，一部分折射进入 地层，只有以临界角折射的波，才能被接收器阵 列接收。 z单极子发射器由一个圆柱状压电晶体组成，其 发射能量完全均匀分布于仪器周围。
z4.Wavesonic仪器结构
仪器程序控制
z为了对声源进行进一步控制，连续激励之间的 周期也可以通过程序控制。
z声源激励之间的时间延迟也是完全程控的。这 一点大大改善了测井数据在各向异性分析方面的 使用，因为X-X 偶极和Y-Y偶极数据的实际目的 是研究整个接收阵列对应的同等体积地层的各向 异性。
8 Receiver Array
z T1 与 T3 、 T2 与 T4 的 间 距 为 9in,T3和T4的间距为1ft。 z 8个接收器，相邻2个接收器间 距为6in,第1组接收器与第8组接收 器之间的距离为42in。最低的接 收器组R1与T2的距离为102in。
Isolator
Transmitter Section
z4.Wavesonic仪器结构
隔声体
z大多数仪器使用的隔声体不是隔声效果不好， 就是强度不够。 zWaveSonic的隔声体部分在这两个要求之间达到 几乎完美的平衡；仪器能够承受100000磅的拉力 或推力，能在较宽频率范围内对隔离90dB以上的 声波，其频率可低到500 - 600Hz。
z除仪器发射器和接收器之间的主隔声体外，其 它声波隔离体/吸收体放置在接收器部分，位于接 收器末端的接收阵列之间。