声 波 测 井
声波测井原理
到由于岩层应力变化而引起声场分布的变化情况， 为地震预报和震情监测提供资料；判断井下出水 或出气的层位以及检查水或气在套管外的串漏情
况。
声波测井主要优点 不受泥浆性质影响； 不受矿化度影响； 不受泥浆侵入影响。
第一节 岩石的声学特征
一、岩石的弹性
二、声波在岩石中的传播特征
基本概念和相关知识
2 岩石的声速特性及影响因素
(1)VP、VS与 、 、E间的关系
E (1 ) V P (1 )(1 2 )
V
S
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 VP、VS的影响
不同
中只能传播纵波。
三、声波在介质界面上的传播
2. 波的传播
入射波 入 射 角 反 射 角 反射波
介质1 介质2 折射角 折射波
3. 产生滑行波的条件
S in VP 1 折射定律: S in 1 VP2
VP2 > VP1时,折射角 = 90°
第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2)
性体，在岩石中传播的声波可以被认为是弹 性波。
2.2 描述弹性体的参数
虎克定律：在弹性限度内，弹性体的弹性形变与 外力成正比，即：f＝-E·
由于应力与外力数值相等，方向相反，故上式可
以改写成为：＝E·
(1)杨氏弹性模量 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。
一 声波在井壁上的折射与滑行波
井下声波发射探头发射出的声波，一部分在井壁 （井内泥浆与井壁岩层分界面）上发生反射；一 部分在井壁上发生折射，进入井壁地层。由于井 壁地层是固相介质，因而，折射进入地层的声波 可能转换成为折射纵波和折射横波。
声波测井原理
纵波：介质质点旳振动方向与波旳传播发向一致。弹 性体旳小体积元体积变化，而边角关系不变。
横波：介质质点旳振动方向与波传播方向垂直旳波。 特点：弹性体旳小体积元旳体积不变，而边角 关系发生变化，例如,切变波。
注意：
(1) 横波不能在流体（气、液体）中传播，因为它旳 切变模量=0
2 弹性体旳应力和应变
2.1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 复原状旳物体，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 而不能恢复原状旳物体，称为塑性体。
弹性体
可变成
塑性体
在声波测井中，声源旳能量很小，声波作用 在岩石上旳时间很短，因而岩石能够当成弹 性体，在岩石中传播旳声波能够被以为是弹 性波。
VP (m/s)
VS (m/s)
第一临界角 第二临界角
泥
岩
1800
950
62º44´
不产生滑行横波
砂 层（疏松）
2630
1518
37º28´
不产生滑行横波
砂 岩（疏松）
3850
2300
24º33´
44º05´
砂 岩（致密）
5500
3200
16º55´
30º
石灰岩（骨架）
7000
3700
13º13´
25º37´
绪论
声波测井
声波测井
声波
声波旳分类 一般按照频率来分，声波能够分为：
超声波（ultra-sonic wave）>20Байду номын сангаасHz
声波 (sonic wave)
20~20KHz
次声波（infrasonic wave) <20Hz
地球物理测井.声波测井
地球物理测井.声波测井
4.井壁固液界面产生的两种波
瑞利波(Rayleigh waves) 斯通利波（Stoneley waves）
地球物理测井.声波测井 瑞利波(Rayleigh waves)
在弹性介质的自由表面上，可以形成类似于 水波的面波，这种波叫瑞利波，如图2－2所示。
瑞利波示意图
F
S
纵向
横向
d
F
L
地球物理测井.声波测井
5 泊松比σ ：
（外力作用下，弹性体的横向应变
与纵向应变之比）
d
= 弹性体的横向应变/纵向应变 =（△d/d）/（△l/l）
F l
物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。
地球物理测井.声波测井
6 体积模量K：
F/S K V / V
（定义为应力与弹性体的体应变之比）
折射纵波（滑行波）； 折射横波。
地球物理测井.声波测井
声速测井原理
T 产生声波(f = 20kHz) 泥浆(v1) 地层(v2)
v2>v1
在井壁处折射产生滑行波
滑行波到达R ①单发单收声系
完成声波速度测量
地球物理测井.声波测井 ②单发双收声系
T 产生声波(f = 20kHz)
泥浆(v1) 地层(v2)
第二章 声波测井
（Sonic Logging）
资源与环境学院 程 超
一、地层的地球物理特性
7个→声学特性
二、阿尔奇公式
地层因素（F）
电阻率增大倍数（I）
地球物理测井.声波测井
声波测井（Sonic Logging）
声波测井—是通过研究声波在井下岩层和介质中
的传播特性，从而了解岩层的地质特性和井的技
声波测井文档
声波测井介绍声波测井是一种地球物理测井技术，通过发送声波信号，并根据信号的传播特性来获取地下地层的物理特征和构造信息。
声波测井的主要应用领域包括石油勘探、地质工程和地下水资源评价等。
在石油勘探领域，声波测井被广泛用于获取地下岩石的弹性属性，从而识别含油气层和评估油气储量。
声波测井的原理是利用声波在地层中传播的速度和振幅变化，分析得到地层的波速、密度等信息，进而推断地层的岩性和孔隙度等。
声波测井原理声波测井使用的是通过固体或流体介质中传播的声波信号。
在声波测井过程中，仪器向井中发送声波信号，然后接收并分析回波信号。
通过分析回波信号的传播时间、振幅和频率等属性，可以获得地层的物理特性。
声波在地层中的传播速度取决于地层的密度和弹性模量。
当声波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射和反射。
这些反射和折射的现象可以用来推断地层的变化，如岩性、孔隙度和饱和度等。
声波测井主要使用两种传播模式：纵波和横波。
纵波是沿着传播方向的压缩波，而横波是垂直于传播方向的波动。
纵波的传播速度比横波大，因此在实际测井中，主要使用纵波进行测量和分析。
声波测井仪器声波测井仪器通常由发射器、接收器和数据记录系统组成。
发射器用于产生声波信号，而接收器则用于接收回波信号。
数据记录系统用于存储和分析测量数据。
声波测井仪器的功能包括：1.发射声波信号，产生刺激并激发地层回波。
2.接收回波信号并转换为电信号。
3.对接收到的信号进行放大和处理。
4.记录和存储测量数据，并进行实时分析和解释。
现代的声波测井仪器通常可以进行多频段的测量，以获取更详细和准确的地层信息。
同时，一些高级仪器还具备图像处理功能，可以生成地层的可视化图像。
声波测井应用1.石油勘探：声波测井在石油勘探中起着重要的作用。
通过分析地层的声波传播特性，可以确定油气层的位置和性质，为油井的钻探和开发提供依据。
2.地质工程：声波测井用于地质工程中的岩石力学和岩层稳定性评估。
通过测量地层的声速和密度等特性，可以判断地层的强度和稳定性，为工程建设提供指导。
声波测井
R1R2=0.61m
T1R2=2.44m
第一种测量源距，2.66 米。
在目的层，T1发射，R1，R2接收。 然后仪器上移，当T1，T2到达目的 层的同一位置时，T1，T2同时发射， R1接收。 此时的声系相当于源距2.44米的双 发双收声系。
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R1R2=0.61m
T1R2=2.44m
分别组成两个单发双收声系（T1R1-R2，T2-R1-R2）和两个双发单收 声系(T1-R1-R2， T1-R1-R2)。
T1发出的信号，由于CD增加，R1被触发的 时刻偏晚，结果使Δt1减少； 同理，T2发出的信号，由于E’F’增加，R1被 触发的时间偏晚，使Δt2增加；
19
2.4 周波跳跃
信号衰减，触发波形的相位发 生变化。使测量声波时差不规 则增大或减小。 主要出现在气层或裂缝段。
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测井实例
周波跳跃
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2.6 补偿声波测井的分辨率
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In these case of well logging, the borehole wall, formation bedding, borehole rugosity, and fractures can all represent significant acoustic discontinuities. Therefore, the phenomena of wave refraction, reflection, and conversion lead to the presence of many acoustic waves in the borehole when a sonic log is being run. It is not surprising, in view of these consideration, that many acoustic energy arrivals are seen by the receivers of a sonic logging tool. The more usual energy arrivals are shown in the acoustic waveform displays of Fig.5-1. These waveforms were recorded with an array of eight receivers located 8 to 11-1/2 ft from the transmitter. The various wave packets have been labeled. Although the wave packets are not totally separated in time at this spacing, the distinct changes corresponding to the onset of the formation compressional and shear arrivals and the Stoneley arrival can be observed.
声波测井
第二节声波测井1.普通声波测井声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不同的。
声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础而提出的一种研究钻井地质剖面、评价固井质量等问题的测井方法。
声波测井分为声速测井和声幅测井。
声速测井（也称声波时差测井）测量地层声波速度。
地层声波速度与地层的岩性、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。
因此，根据声波在地层中的传播速度，就可以确定地层孔隙度、岩性及孔隙流体性质。
1.1岩石的声学特性声波是一种机械波，它是由物质的机械振动而产生的，通过介质质点间的相互作用将振动由近及远的传递而传播的，所以，声波不能在真空中传播。
根据声波的频率（声波在介质中传播时，介质质点每秒振动的次数）可将声波分为：次声波（频率低于20Hz）；可闻声波（20Hz至20kHz）；超声波（频率大于20kHz）。
各类声波测井用的机械波是可闻声波或超声波。
1.1.1岩石的弹性1.1.1.1弹性力学的基本假设：1）物体是连续的，即描述物体弹性性质的力学参数及形变状态的物理量是空间的连续函数；2）物体是均匀，即物体由同一类型的均匀材料组成，在物体中任选一个体积元，其物理、化学性质与整个物体的物理、化学性质相同；3）物体是各向同性的，即物体的性质与方向无关；4）物体是完全线弹性的，在弹性限度内，物体在外力作用下发生弹性形变，取消外力后物体恢复到初始状态。
应力与应变存在线性关系，并服从广义的胡克定律。
满足以上基本假设条件的物体称为理想的完全线弹性体，描述介质弹性性质的参数为常数。
当外力取消后不能恢复到其原来状态的物体称为塑性体。
一个物体是弹性体还是塑性体，除与物体本身的性质有关外，还与作用其上的外力的大小、作用时间的长短以及作用方式等因素有关，一般情况下，外力小且作用时间短，物体表现为弹性体。
声波测井中声源发射的声波能量较小，作用在地层上的时间也很短，所以对声波速度测井来讲，岩石可以看作弹性体。
因此，可以用弹性波在介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
声波测井重要知识点
声波测井重要知识点声波测井是地球物理勘探中常用的一种测井方法，其原理是利用声波在地层中的传播特性来获取有关地层结构和岩石属性的信息。
声波测井包括测量地震波在地层中传播时间和振幅的测井方法，以及通过分析地震反射和折射来确定地层性质的地震测井方法。
本文将介绍声波测井的基本原理以及几个重要的知识点。
声波测井原理：声波在地层传播时会受到地层的吸收、散射和反射等因素的影响，从而传播的速度、振幅和频率会发生变化。
通过测量声波的传播特性，可以获得有关地层的信息。
声波测井的主要知识点如下：1.声速：声速是声波在介质中传播的速度，它受到地层岩石的密度和流体饱和度等因素的影响。
常见的声速测井方法有全波传播时差测井、全波传播振幅测井和多道测井等。
2.声频率：频率是声波的振动次数，它对地层信息的分辨能力有很大影响。
高频率的声波能够提供更高的地层分辨率，但传播距离较短，低频率的声波可以传播更远，但分辨率较低。
合理选择声波的频率可以获得更准确的地层信息。
3.反射：地震波在地层中传播时，会遇到不同介质之间的反射界面，从而产生反射波。
反射波的振幅和到达时间可以提供地层的界面信息，如岩石层位、裂缝、气水界面等。
4.折射：地震波在地层中传播时，会由于介质的变化而发生弯折，这种现象称为折射。
折射波的振幅和到达时间可以提供地层的速度、倾角和入射角等信息。
5.衰减：声波在地层中传播时会由于介质的吸收和散射而衰减。
衰减会导致声波传播距离的减小和振幅的减弱。
对于薄层和含有流体的岩石，衰减影响更为显著。
6.岩石弹性参数：声波测井可以通过测量声波传播速度和密度等参数来确定地层岩石的弹性参数，如岩石的弹性模量、泊松比、剪切模量等。
这些参数对于岩石力学性质和岩性解释非常重要。
7.流体饱和度：声波测井可以通过测量声波速度的变化来估算地层中的流体饱和度。
由于流体的密度和声速与岩石不同，当地层中存在流体时，声速会有明显的变化。
声波测井可以提供丰富的地层信息，对于确定含油气层、划分地层、解释岩性和评价油气储层等都具有重要意义。
声波测井技术与方法浅论
声波测井技术与方法浅论声波测井技术是油气勘探中常用的一种地球物理测井方法。
它利用地震波在地下介质中传播的特性，通过测量地下介质中的声波速度和衰减等参数来识别和评价储层的岩性、孔隙度、渗透率等参数。
本文将对声波测井技术与方法进行浅论。
声波测井技术主要分为两类，即测井正问题和测井反问题。
测井正问题是指通过已知的地震波源和地震接收器阵列，测量地震波在地下传播的特性，如传播速度、振幅、频谱等，然后根据测量数据推断地下岩性、构造等信息。
而测井反问题则是根据地下介质的物理特性，如岩性、孔隙度、渗透率等，来预测地震波在地下传播的特性，从而反推出地震波传播的速度、振幅、频谱等信息。
声波测井主要应用了地震学原理和弹性波理论。
地震学原理是研究地震波在地下传播的学科。
通过分析地震波的传播特征，可以推断地下岩性、裂缝、韧性层等信息。
而弹性波理论则是研究介质中弹性波传播特性的理论基础。
通过研究声波在弹性介质中的传播特性，可以推断介质的弹性模量和密度等参数。
声波测井技术主要有两种方法，即测井法和地面震源测井法。
测井法是通过在井中放置声波源和接收器，测量地震波在地下传播的速度和振幅等参数。
地面震源测井法则是通过在地面放置震源，通过监测地下接收器记录的地震波数据，推断地下岩性和构造等信息。
声波测井技术的应用非常广泛。
在油气勘探中，通过声波测井技术可以评价储层的岩性、孔隙度、渗透率等参数，从而指导钻井和生产。
此外，声波测井技术也可以用于地下水资源的勘探和开发，以及地质灾害的预测和评价等领域。
总之，声波测井技术是一种常用的地球物理测井方法，在油气勘探和地下水资源开发等领域有着重要的应用价值。
随着测井设备和技术的不断发展，声波测井技术将会越来越精确和高效，为油气勘探和地下资源开发提供更好的技术支持。
声波测井
声波在岩石中的传播特性
拉夫波定义
拉夫波是由拉夫从数学上给以证明的，该类型的波被称为拉夫波(LoVe WaVe)。Gwave 一种长周期（40—300秒）的拉夫波。通常只限于海上传播。
斯通利波定义
斯通利波是一种沿井壁传播的声波，当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时就 会产生斯通利波。对地层渗透性变化敏感。
瑞利波：波速约为横波的0.8-0.9倍。
斯通利波：低速，速度小于泥浆直达波。
声波在岩石中的传播特性
声幅
地层吸收声波能量而使幅度衰减，与声波频率和地层的密度等因素有关。对同一地层来说，声波频率越高，其能量越 容易被吸收；对于一定频率来说，地层越疏松（密度小、声速低），声波能量被吸收越严重，声波幅度衰减越大。
Ft S
Δl d
Ft △l
d
声波在岩石中的传播特性
纵波（压缩波或P波）定义
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。体积模量不 等于零的介质都可以传播纵波。
声波在岩石中的传播特性
横波（剪切波或S波）定义
介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。特点：弹性体的小体积元体积不变，而边角关系发生变化， 例：切变波。剪切模量不等于零的介质才能传播横波。横波不能在流体中传播，其剪切模量为零。
井眼补偿声波时差： t t1 t2 2
△t2 △t1
T1 R1 R2 T2
时差曲线应用
判定气层、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情况下，可根据周波跳跃判断气层。 划分地层：不同地层具有不同的声波速度，所以根据声波时ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ曲线可
以划分不同岩性的地层。
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 —。
声波测井
声波测井声波测井是通过测量井壁介质的声学性质来判别地层特性及井眼工程状况的一类测井方法。
主要内容：声速测井（声波时差测井），声幅测井，全波列测井。
主要应用：判断岩性，估算储集层的孔隙度，检查固井质量。
第一节岩石的声学性质声波是物质运动的一种形式，它由物质的机械震动而产生，通过质点间的相互作用将震动由近及远的传递而传播。
对于声波测井来说，井下岩石可以认为是弹性介质，在声震动作用下，产生切变形变和压缩形变，因而，可以传播横波，也可以传播纵波。
一、岩石的弹性弹性体：物体受外力作用发生形变，取消外力能恢复到原来状态的物体，叫弹性体，这种形变叫弹性形变；塑性体：取消外力后不能恢复到原来状态的物体；物体是否为弹性体的决定因素：物体本身的性质、外界条件（压力、温度）、外力的作用方式、作用时间和大小。
对于声波测井来讲，声源发出的声波能量较小，作用在岩石上的时间短，故将岩石看成弹性体，其理论为弹性波在介质中的传播性质。
弹性体的弹性力学性质：扬氏模量E，泊松比σ，体积形变模量K等。
杨氏模量(E)--- 弹性体拉长或压缩时应力（F/A）与应变(ΔL/L)之比。
切变模量(μ)---弹性体在剪切力作用下,切应力（F t/A）与切应变(Δl/l)之比。
泊松比(σ) --- 弹性体在形变时横向形变（相对减缩ΔD/D）和纵向形变（相对伸长ΔL/L）之比。
体积形变弹性模量(K) ---在外力作用下，物质体积相对变化（体积应变）与应力之比。
它的倒数为体积压缩系数。
二、岩石中的声波传播特性声波测井的声波频率：15Khz~30Khz（声波和超声波）。
质点的震动以波动形式在介质内传播，根据质点震动方向与波的传播方向的关系，分为；纵波—质点震动方向与波传播方向一致（压缩波）；横波—质点震动方向与波传播方向相互垂直（剪切波、切变波）；声波在介质中的传播速度主要取决于介质的弹性模量和密度。
在均匀介质中，声波速度与杨氏模量E 、泊松比σ、密度ρ的关系为：)21)(1()1(σσσρ-+-⋅=E v p )1(21σρ+⋅=E v s 三、声波在介质界面上的传播特性1、波的反射和折射波阻抗----定义为介质的声速与密度之乘积。
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理引言：声波测井是一种常用的地球物理测井技术，通过发送声波信号并接收其反射信号来获取地下岩石的物理特性信息。
本文将介绍声波测井的基本原理，并探讨其在油气勘探和地质研究中的应用。
一、声波传播原理声波是一种机械波，是由分子间的振动传递能量而产生的。
在地下岩石中，声波通过分子间的碰撞和相互作用传播。
声波传播的速度取决于岩石的密度和弹性模量。
岩石越密度大、弹性模量高，声波传播速度越快。
二、声波测井仪器声波测井通常使用声波测井仪器进行，它包括发射器和接收器两部分。
发射器会向井孔中发射声波信号，而接收器则接收并记录反射回来的声波信号。
三、测井参数解释声波测井中常用的参数有声波传播速度（Vp）、剪切波传播速度（Vs）和声波衰减系数（Attenuation）。
声波传播速度是指声波在岩石中传播的速度，剪切波传播速度是指岩石中剪切波的传播速度，而声波衰减系数则表示声波在岩石中传播时的衰减程度。
四、应用领域1. 油气勘探：声波测井可以提供地下岩石的物理特性信息，如孔隙度、饱和度、岩石密度等，这些信息对于油气勘探具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度，可以帮助确定油气储层的性质和分布。
2. 地质研究：声波测井可以提供岩石的弹性参数，如岩石的压缩模量和剪切模量。
这些参数对于研究地下构造和岩石力学性质具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度的变化，可以揭示地下构造的变化和岩石的变形状态。
3. 水文地质研究：声波测井可以帮助确定地下水的分布和流动状况。
通过测量声波传播速度和声波衰减系数的变化，可以推断地下水的饱和度和渗透能力等参数，从而为水文地质研究提供重要参考。
五、声波测井的优势声波测井具有以下几个优势：1. 非侵入性：声波测井是一种非侵入性的测井技术，不需要取样，不会对地下环境产生破坏。
2. 高分辨率：声波测井可以提供高分辨率的地下岩石信息，可以检测到细小的地质构造和岩石特征。
3. 广泛适用：声波测井适用于各种类型的地质环境，包括陆地和海洋等。
声 波 测 井
•
单发双收声系的缺陷 如前所述，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。如左图所示。 在砂泥 岩分界面处，常常发生井径变化，砂岩一 般缩径而泥岩扩径。因此在砂岩层顶部 （井眼扩大段的下界面）出现时差减小的 尖峰，在砂岩底界面（井眼扩大段的上界 面）出现时差增大的尖峰。上图是砂泥岩 剖面井径变化对时差曲线影响的实例。因 此， 在时差曲线上取值时，要参考井径曲 线，以避开井径变化引起的时差曲线的假 异常。
所以∆T的大小反映了地层声速 的高低。声速测井实际上记录的 地层时差（声波在地层中传播 1m所用的时间）。测量时由地 面仪器通过把时间差∆T转变成与 其成比例的电位差的方式来记录 时差∆t。仪器记录点在两个接收 器的中点，下图 井径变化对声波 时差的影响 井仪器在井内自下而 上移动测量，便记录出一条随深 度变化的时差曲线，图给出了时 差曲线实例。声波时差的单位是 μs/m或μs/ft。
声波测井的输出代表厚度为一个间 距的地层的平均速度，即仪器记录点 上下0.25米厚地层的平均速度。分析 测量及记录过程，不难发现，仪器记 录点与声波在两个接收器对应地层中 的实际传播路径的中点不重合，即存 在一定的深度误差，声波在地层中实 际传播路径的中点偏向发射器一方， 二者偏移的距离为： ∆h=a×tanθ 其中：a 为接收器到井壁的距离；θ 为第一临界角。 实际测井中，第 一临界角θ随地层速度的变化而变化， 距离a与井径、仪器倾斜程度有关。 因此，深度偏移是一个随机量，无法 校正。为降低井径变化、仪器记录点 与实际记录点的深度误差对单发双收 声系时差曲线的影响，提出了井眼补 偿声速测井（双发双收声系）
单发射双接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，其传播路径如图所示，即 沿ABCE路径传播到接收换能器 R1，经ABCDF路径传播到接收 换能器R2，到达Rl和R2的时刻 分别为t1和t2，那么到达两个接 收换能器的时间差△T为：
声波测井技术及其在储层中的应用
声波测井技术及其在储层中的应用声波测井技术是一种应用声波传导原理来获得地下储层信息的方法。
通过发射声波信号进入地层，并接收和记录相应的传播反射信号，可以获取有关储层物性、岩石类型、孔隙度、渗透率等信息。
声波测井技术已经成为油气勘探开发领域中不可或缺的工具，下面将详细介绍其原理、方法和在储层中的应用。
一、原理声波测井技术基于声波传导和反射原理。
传统声波测井方法主要有声波全波形测井和声波传播时间测井。
1. 声波全波形测井：通过发射宽频率范围的声波信号，记录各个频率范围内的传播速度和振幅。
根据地层的声波反射、散射和干扰特性，可以分析得出储层的精细结构和物性信息。
2. 声波传播时间测井：通过发射声波信号，并记录反射信号的到达时间。
根据声波在地层中的传播速度，可以获得地下储层的速度信息。
根据速度信息的变化，可以推断储层的岩性和孔隙度等特征。
二、方法声波测井方法主要包括固定频率声波测井和多频率声波测井。
1. 固定频率声波测井：在固定频率范围内发射声波信号，并测量相应的传播速度和振幅。
这种方法适用于储层的粗略分析，可以获得储层的速度、密度和弹性模量等基本参数。
2. 多频率声波测井：通过发射多个不同频率的声波信号，并分析各个频率下的反射和散射特性。
这种方法可以获取更多的地层信息，例如储层的薄层分析、流体饱和度估算等。
三、应用声波测井技术在储层评价和油气开发中具有广泛的应用。
1. 储层物性评价：通过分析声波传播速度和振幅数据，可以获得地下储层的弹性参数、孔隙度、渗透率等物性信息。
这些信息对储层的评价和储层模型的建立具有重要意义。
2. 岩石类型分析：不同岩石类型对声波的传播速度和振幅有不同的响应。
通过分析声波数据，可以识别储层中的不同岩石类型，并对岩性进行分类。
3. 孔隙度评估：声波传播速度与地层孔隙度存在一定的关系。
通过声波测井技术，可以对储层的孔隙度进行初步评估，为储层有效孔隙度的分析提供参考。
4. 渗透率估算：通过分析声波测井数据，可以间接估算储层的渗透率。
声波测井的原理和应用
声波测井的原理和应用1. 声波测井的原理声波测井是一种测量地下岩石物性参数的方法，通过向地下发送声波信号并接收返回的信号来推断地下岩石的特征。
声波测井的原理基于声波在不同岩石介质中传播速度的差异，利用声波的反射、透射和散射等现象来获取地层的信息。
1.1 声波的传播特性声波在岩石中传播的速度取决于岩石的密度、弹性模量和泊松比等物性参数。
不同类型的岩石具有不同的声波传播速度，因此声波测井可以通过测量声波传播速度来推断地层的岩石类型和物性参数。
1.2 声波的反射与透射当声波遇到介质边界时，会发生反射和透射现象。
反射是指声波从介质边界上反射回来，而透射是指声波穿过介质边界继续传播。
通过分析反射和透射信号的特性，可以确定地下岩石的界面位置和性质，从而推断地层的地质结构和岩性。
2. 声波测井的应用声波测井在石油勘探和生产中具有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景。
2.1 岩性识别和地层划分通过测量声波传播速度和反射信号特性，可以对地下岩石的岩性进行识别和划分。
不同类型的岩石具有不同的声波传播速度和反射特征，利用声波测井可以确定地层的岩性变化和岩石界面位置，为地层解释和油气储层评价提供重要依据。
2.2 孔隙度和渗透率评价声波测井可以通过测量声波传播速度和衰减特性来间接评价地下岩石的孔隙度和渗透率。
孔隙度是岩石中的空隙比例，渗透率是岩石中流体流动的能力。
声波测井利用声波在孔隙和岩石中的传播差异，可以对孔隙度和渗透率进行定量解释，为油气储层评价和开发方案的确定提供参考。
2.3 地震勘探辅助声波测井是地震勘探的重要辅助手段。
地震勘探通过地表或井口发送地震波来获取地下的岩石结构和性质，而声波测井则可以提供与地震数据对应的地下岩石参数。
两者相互补充，可以提高对地下岩石的解释和预测能力，为油气勘探和生产决策提供更可靠的依据。
2.4 井间连通性评价声波测井可以用于评价油田中不同井之间的连通性。
通过测量声波在井中的传播时间和信号强度的变化，可以推断不同井之间的流体交流情况。
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探方法，它利用声波在地下介质中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
声波测井的基本原理可以总结为以下几点。
1. 声波传播原理声波是一种机械波，它可以在固体、液体和气体等介质中传播。
在地下岩石中，声波的传播速度与岩石的密度、模量以及岩石中的孔隙度有关。
当声波传播到不同介质之间的界面时，会发生反射和折射现象，通过测量声波的传播时间和传播速度，可以获得地下岩石的结构和性质信息。
2. 声波发射与接收声波测井通常通过在井中放置声源和接收器来实现。
声源会产生一系列的声波脉冲，这些声波脉冲沿着井筒向地下传播。
当声波脉冲遇到地层界面时，一部分能量会被反射回来，一部分能量会继续向下传播。
接收器可以接收到反射回来的声波信号，并将其转化为电信号。
3. 声波传播时间与距离声波传播的速度与介质的物理性质有关。
在地下岩石中，声波的传播速度通常比较稳定，因此可以利用声波传播时间与声波传播距离的关系来计算声波的传播速度。
通过测量声波的传播时间，可以推算出声波在地层中的传播距离，从而得到地下岩石的深度信息。
4. 声波速度与地层参数地下岩石的物理参数可以通过声波的传播速度来推算。
例如，声波在固体中的传播速度与固体的弹性模量和密度有关，声波在液体中的传播速度与液体的密度有关。
通过测量声波的传播速度，可以反推出地下岩石的弹性模量、密度等物理参数，从而了解岩石的性质和结构。
5. 声波测井的应用声波测井广泛应用于油气勘探、地质工程和水文地质等领域。
在油气勘探中，声波测井可以帮助确定油气藏的储集层和非储集层，评估油气储量和产能。
在地质工程中，声波测井可以评估地下岩石的稳定性和工程建设的可行性。
在水文地质中，声波测井可以帮助研究地下水的分布和流动规律。
声波测井的基本原理是利用声波在地下介质中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
通过测量声波的传播时间和传播速度，可以推算出地下岩石的深度、结构和性质信息。
声波测井.
（2）
其中： 为声波振动的角频率， 为声压幅度， 为介质中的声速 （不同于质点的振动速度 ）， 表示在距声源 处，振 动过程要比声源滞后 。
上式的物理意义是：在理想介质中（声波在其中传播不 损失能量），在时刻 ，距离声源 处的某点的声压，是重复 声源处 时刻的声压值。
对（2）式求导得：
将上式代入（1）式中可得： 或者 上式的物理意义可以作电学类比， 相当于“电压”，质点振 动速度 相当于“电流强度”， 相当于“电阻抗”，因此 称之为波阻抗或声阻抗。 得到介质质点振动速度表达式后，考虑作用 在薄 层移动距离 时所做的功 ，单位时间内所做的功即为声功 率，而单位面积上的声功率即为声强。所以：
分别为流体介质的粘滞性系数、密度及声速， 声波的角频率，对于声波测井常用的声信号，
为
。
从上式可以看出，吸收系数与介质的密度成反比，与介质 中声波传播速度的三次方成反比，即在低速介质中声波的吸收 比在高速介质中的吸收要显著。介质对声波的吸收和声波的频 率（或角频率）的平方成正比，即高频声波信号在介质中传播 时衰减得更快。吸收系数与介质的粘滞性系数成正比，但只有 当声波的频率不很高时， 才可以作为常数处理，在声波信号的 频率极高时， 将随频率的增加而发生改变。 以上关于流体介质对声波的吸收的讨论，只考虑到介质对 声波的吸收是由于内摩擦或介质的粘滞性所引起的，介质对声 波的吸收还与介质的导热性有关。由于热传导，在介质中由于 声波传播造成的压缩部分和稀薄部分之间产生热交换，也会引 起声波能量减小，但此吸收是很小的，以致在考虑流体对声波 能量的吸收时，可以将其忽略不计。
为了说明声压和声强的数学关系，先讨论由于声压引起 的介质质点振动速度。设在和声波传播方向r 垂直的方向上 有一密度为 的介质薄层，其厚度为 ，面积为 ，如P268图 8-1所示。 在薄层左侧面上，存在作用力 ；在其右侧面上， 由于声波在介质中传播了 以后，声压变化为 （ 为 负值），因而对此体积元右侧面的作用力为：
声波测井PPT课件
裸眼井声波测井
第三节 声波测井仪 一、SLT-N系列声波测井仪的组成
声系（SLS） 电子线路短节（SLC） 一、常见的声系结构 二、SLT-N系列声波测井仪的探头结构 三、SLT-N工作原理及过程
SLT-N系列声波测井仪的探头结构
二元阵探头的特点：？？？
SLT-N工作原 理及过程：
T1
R4
测量原理
声系结构
T
套管波幅度 与水泥胶结 质量的关系
R
影响因素
测井时间的影响 水泥环厚度的影响 井的影响
CBL资料的应用
检查固井质量 确定水泥面位置 判断气层 确定套管断裂位置
声波变密度测井(VDL) (Variable Density Log)
绪论 可能到达接收探头的波 记录方式
Z1 越接近1，声耦合越好，声波易从介质1到
介质2中Z2 去。
§2 声波速度测井
测量及记录的参数 时差的定义 换能器(探头) 声系的设计 单发双收声系测量 原理
问题解答
影响时差曲线的主 要因素
井眼补偿声波测井
声波测井资料的应 用
时差即速度的倒数：t 1 v
时差亦称慢度(Slowness), 其单位是:微秒/米或微秒/英尺.
增益脉冲鉴别和计数电路 作用:对从地面输送下来的增益脉冲进行整
形、鉴别和计数。 电路组成：见P194和P195，主要由滤波、
可变增益放大器、峰值保持器 和电压比较器等组成。
接收放大器电路 作用： 组成：
接收放大器电路
SLT-N地面接口电路
作用 组成： 声波测井模块（SLM） 通用电子线路单元（GEU）
选通门电路 作用：1.7ms（第2相）
4.4ms（第3相）信号门 4.5ms（第3相）GR禁止 构成：见P192，由单稳态、门电路等组成
声波测井
入射波可能会遇到井壁，会产生一次和多次反射，这样 产生的波分别称为一次和多次反射波。
10:44:48 第六章 声波测井 20
第二节 声波速度测井
T
多 次 反 射 波
直 达 波
反 射 波
滑 行 波
R
第六章 声波测井 21
10:44:48
第二节 声波速度测井
三、滑行波作为首波到达接收器的条件
v1 sin i v2
v2 v1 Lmin 2r v2 v1
为了使各种波能在时域内相互“拉开”尽量减少相互叠加， 一般选择更长的源距。由于声波在传播过程衰减，增大源距， 声波衰减严重，从而造成记录的声信号的信噪比降低，因此 源距选得又不能过长。
10:44:48 第六章 声波测井 25
10:44:48
第六章 声波测井
14
第二节 声波速度测井
10:44:48
第六章 声波测井
15
第二节 声波速度测井
一、声速测井仪器简介
2. 换能器（发射探头、接收探头） 有些多原子分子晶体发生形变时，会在晶体表面产生 电荷，这种现象称为压电效应；反之，在变化电场的作 用下，这些晶体的几何尺寸会发生变化，这种现象称为 逆压电效应。压电陶瓷（钛酸钡、锆钛酸铅等一类多原 子分子晶体）内部有某些微小区域，它们都有一定方向 的电极距，这些小区域称为“电畴”。
E 1 vs 2(1 )
10:44:48
第六章 声波测井
7
第一节 岩石的声学特性
二、声波在沉积岩石中的传播特性
1. 岩性 构成不同岩石的矿物的弹性模量大小不同，岩石的声 波速度大小也不相同。
10:44:48
第六章 声波测井
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探方法，通过发送声波信号进入地下，然后接收和分析返回的信号，可以获取有关地下岩石性质和地层构造的信息。
声波测井的基本原理是利用声波在不同岩石中的传播速度差异来推断地层的性质。
声波测井利用的声波信号是由测井仪器通过声源产生的。
这些声源通常是以一定频率振动的麦克氏震荡器，通过控制震荡器的频率和振幅，可以产生不同类型的声波信号。
在测井过程中，这些声波信号通过井中的探头向地下传播。
当声波信号遇到地下岩石时，会发生反射、折射和散射等现象。
这些现象会导致声波信号的传播速度和振幅发生变化。
通过测量返回的声波信号的传播时间和振幅，可以推断地下岩石的物理性质。
在声波测井中，最常用的参数是声波的传播速度。
传播速度是声波信号在岩石中传播的速度。
不同类型的岩石对声波的传播速度有不同的影响。
例如，固体岩石的传播速度较高，而含有流体的岩石的传播速度较低。
通过测量声波信号的传播时间，可以计算出不同深度处的传播速度，并进一步推断出地下岩石的类型和含有的流体性质。
除了传播速度，声波测井还可以提供其他有关地下岩石的信息。
例如，通过分析声波信号的振幅，可以推断地下岩石的密度和孔隙度。
密度是岩石单位体积的质量，而孔隙度是岩石中孔隙空间的比例。
这些参数对于研究地下岩石的物理性质和储层特征非常重要。
声波测井不仅可以应用于石油勘探和开发领域，还可以用于地质研究、水文地质调查等领域。
通过声波测井可以获取的地下岩石信息非常丰富，可以帮助地质学家和工程师更好地了解地下结构和性质，指导相关工程的设计和施工。
声波测井是一种基于声波传播原理的地球物理勘探方法。
通过测量声波信号的传播时间、振幅等参数，可以推断地下岩石的性质和构造。
声波测井在石油勘探和开发、地质研究等领域有着广泛的应用，为相关工程的设计和施工提供了重要的信息基础。
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一 地球物理测井
世界测井技术的发展的现状
一、测井技术发展回顾 1、斯仑贝谢兄弟发现电测井 （1927年） 2、阿尔奇建立了阿尔奇公式，1941年 3、勘探技术和开发技术 4、岩石中电、声、核、力、机械、磁信息是建立找油找气的物理基础 5、五代测井仪器的更新换代反映测井技术的进步
（第二代）
2、数控测井阶段
70年代3600数字测井仪 （第三代）
80年代CLS-3700、CSU、DDL-III数控测井仪 （第四代）
3、数控与成像测井并存阶段
90年代ECLIP-5700、MAXIS-500成像测井仪 （第五代）
二、三个层次的测井解释技术形成 1、单井完井解释 2、单井精细测井评价 3、多井测井评价
二、三大测井公司 1、斯仑贝谢公司----Schlumberger 2、阿特拉斯公司----Baker Atlas 3、哈里伯顿公司----Halliburton
一 地球物理测井
中国测井技术的发展的现状
一、测井设备的发展
1、模拟记录阶段
半自动测井仪
（第一代）
50年代引进51型电测仪
JD—581多线电测仪
石油钻井时，在钻到设计井深深度后,在裸眼井或套管井孔中使用 测量电、声、热、放射性等物理性质的仪器，以获得各种石油地质、流 体性质、以及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料，是勘探 和开发油气田的重要手段。
使用环境:井孔----固体地球物理学 研究对象:地层----地球科学 利用技术:地球物理方法----数学、物理 利用工具:电子仪器-----电子电路、计算机科学
处理，转化成图象。
噪声测井
2-3 主要应用
二 声波测井
1、确定孔隙度—声速测井（时差）
2、识别岩性—时差、幅度衰减
3、识别裂缝（或渗透性）—低频斯通利波、波形、幅 度衰减
4、识别油气—时差、幅度衰减、Vp/Vs
5、评价固井质量—声幅测井（CBL）、声波变密度测 井（VDL）、扇区胶结测井（SBT）等
测井过程动画
一 地球物理测井
测井过程中， 被测地层物理参数 由仪器获取后，经 缆芯传送到地面的 记录仪器进行记录， 将采集的相应物理 参数，按一定的深 度比例和横向比例 记录在记录纸上， 并将得到一条或几 条连续变化的曲线， 这就是测井曲线。
所有的测井曲 线（或测井数据） 与井场数据统称为 测井资料。
Well-log curve/data
一 地球物理测井
1-3 地球物理测井在石油勘探开发中的地位
地质研究指路
（寻找生油区域）
物探先行
（寻找可能储油空间）
钻井验证
测试评价
（探测评价储油层）
一 地球物理测井
1-4 测井的发展历程
测井技术起源于20世纪20年代， 在油井第一次测量地层电阻率获得 成功。其发展大体经历了模拟测井、 数字测井、数控测井、成像测井四 个阶段。
一 地球物理测井
1-6 测井可解决的油气勘探开发问题
岩性 储集性 含油性 物理性
测井解释的“四性” 储层参数
2-2 基本方法
二 声波测井
声波速度测井
声速测井是利用不同的
岩石和流体对声波传播速度
不同的特性进行的一种测井
泥岩
t
方法。通过在井中放置发射
探头和接收探头，记录声波
砂岩
从发射探头经地层传播到接
三、测井理论的发展 1、储层评价 2、测井资料的地质应用 3、非线性、非均质理论
一 地球物理测井
1-5 测井的基本方法（按研究的物理性质分类）
电法测井
(electrical logging)
声波测井
(acoustic logging)
放射性测井 (radioactive logging)
按技 裸眼井地层评价测井系列 术服 套管井地层评价测井系列 务项 目分 生产动态测井系列 类: 工程测井系列
一 地球物理测井
地球物理测井有两个基本环节组成： 第一个环节 ---井场测量，即测井资料的获取； 第二个环节---测量结果的分析，即测井资料解释。
测井学包括以下三个方面: 测井方法与理论基础 测井仪器与数据采集 测井数据处理与综合解释
一 地球物理测井
1-2 井场测量过程
测井装置及测井过程示意图： 测井仪器由专用测井电缆送 到井下，测井时绞车滚筒牵引电 缆将仪器匀速上提，在上提过程 中，测井仪器不间断地向地层发 射各种物理信号并接收。
声波测井
绪论
一 地球物理测井
二 声波测井
三 声波测井课程的主要学习内容 及要求
1-1 基本概念
一 地球物理测井
地球物理测井，简称测井。
英文：well logging; well-log.
指利用各种专门的仪器设备，沿井身测量岩层的各种地球物理参数， 并以此来研究地层的地质问题及工程问题的一种方法。
2-2 基本方法
二 声波测井
ห้องสมุดไป่ตู้阵列声波成像测井
在井下放置围绕井轴以固 定频率旋转的声波换能器，并 用同一声波换能器接受从井壁 上反射回来的回波。被井壁反 射回来的回声波信号的时间和 幅度大小取决于井壁（套管） 表面的情况，井壁表面的任何 不规则（光滑度、软硬度、竖 直度等）都会改变反射信号的
幅度。在地面进行数字编码等
收探头的时间差值，所以声
J1
速测井也叫时差测井。用时
J2
差测井曲线可以求出储集层
泥岩
的孔隙度，相应地辨别岩性，
特别是易于识别含气的储集
层。
2-2 基本方法
二 声波测井
声幅测井
声幅测井是测量 井下声波信号幅度 （通常测量接收探头 接收到的首波，主要 用于检查固井后水泥 和套管的胶结情况。 也称水泥胶结测井 （cement bongdding ogging）。
6、其它应用：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）、 地震标定、构造确定、工程物探
2-2 基本方法
二 声波测井
声波全波列测井（acoustic full waveform logging）
对常规的对滑行 纵波首波的记录（到 达时间及幅度）扩展 到对沿井壁传播的滑 行纵波、滑行横波及 井内流体中的致导波 等整个波列的记录， 包括各种类型波的速 度、幅度及衰减、频 率等极为丰富的与井 壁岩层性质和特征有 关的信息。