偶极子声波测井讲义58页PPT
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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
《第六章声波测井》PPT课件
第六章 声波测井 （Acoustic log）
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、能量、频率变化等)
➢物理及地质基础：不同岩石的弹性力学性质 不同,使其声波传播速度、衰减规律不同
➢研究方法：在井内发射声波，使声波在地层
或井内其它介质中传播，测量声波在传播时的 速度或幅度变化
DT T L P3TP4(TP 3TP 1)
2l
T1
T2
2、横波时差 DTs
横波时差的计算方法与纵波相同，关键 是确定横波首波。
(1)确定横波首波初始点出现的时间范围
VP /Vs
2(1) 12
vp vs 1.5~1.8
纵波初始点到达时间为tp，则横波初始点
出现时间的范围是1.5tp ～ 1.8t。p
提取，对横波而言是噪声，波速与横波 相近 (2)幅度不大
(3)有频散，相速度 > 群速度
（4）有截止频率
3、斯通利波(管波) 是沿井轴方向传播的流体纵波与井壁地层 滑行横波相互作用产生的。质点运动的轨 迹也是椭圆，长轴在井轴方向。
1
Vt Vf[1( f b)V (f VS)]2
Vt Vf[12(1)K ( E) ]1 2
令 T'(x)0 则v2clo2sxv1lcsion2xsx
sin x v1 v2
xarcsivn1 *
v2
(2)使滑行波先于直达波到达R —— 加大源距L（第一条件）
A T
B
*
滑行波：
AB BC CD
t1
v1
v2
v1
L
C
*
v2 v1 D R
v1c2ols*
L2ltg*
v2
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、能量、频率变化等)
➢物理及地质基础：不同岩石的弹性力学性质 不同,使其声波传播速度、衰减规律不同
➢研究方法：在井内发射声波，使声波在地层
或井内其它介质中传播，测量声波在传播时的 速度或幅度变化
DT T L P3TP4(TP 3TP 1)
2l
T1
T2
2、横波时差 DTs
横波时差的计算方法与纵波相同，关键 是确定横波首波。
(1)确定横波首波初始点出现的时间范围
VP /Vs
2(1) 12
vp vs 1.5~1.8
纵波初始点到达时间为tp，则横波初始点
出现时间的范围是1.5tp ～ 1.8t。p
提取，对横波而言是噪声，波速与横波 相近 (2)幅度不大
(3)有频散，相速度 > 群速度
（4）有截止频率
3、斯通利波(管波) 是沿井轴方向传播的流体纵波与井壁地层 滑行横波相互作用产生的。质点运动的轨 迹也是椭圆，长轴在井轴方向。
1
Vt Vf[1( f b)V (f VS)]2
Vt Vf[12(1)K ( E) ]1 2
令 T'(x)0 则v2clo2sxv1lcsion2xsx
sin x v1 v2
xarcsivn1 *
v2
(2)使滑行波先于直达波到达R —— 加大源距L（第一条件）
A T
B
*
滑行波：
AB BC CD
t1
v1
v2
v1
L
C
*
v2 v1 D R
v1c2ols*
L2ltg*
v2
《声波测井》PPT课件
1.76
易吸收，穿透能力小
γ：光子 ，不带电，
质量小，穿透能力强。
放射性测井
3. 射线与物质的相互作用 能在衰变时发射光子的元素称为伽马辐射体。
地层中能发射伽马光子的核素主要是U、Th及其衰变 产物和钾的放射性同位素K-40。伽马光子与物质发
生相互作用的过程中，能量逐渐降低。如果射线的能 量<30Mev, 伽马光子与接触物质间将可能逐级产生
lectron effect occurs, which is first explicitl y explained by Albert Einstein
eγ
放射性测井
3.3 光电效应 : photoelectric effect if energy of γ ray less than 0.51Mev,photoe
Mev
e+
放射性测井
3.1 Electron Pair Effect
e-
Eγ≥1.022Mev
e+
放射性测井
3.2 康普顿效应:Compton effect
With the attenuation of γ energy, the impac tion capability of γ is decayed, when its energy is between 0.51Mev to 1.022Mev, the Computon effec t occurs.
1. 波的传播
入射波
声波测井新技术
入
反
射
射
角
角
反射波
折射角
介质1
介质2 折射波
声波测井新技术
2. 产生滑行波的条件
折射定律: Sin VP1 Sin1 VP2
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。
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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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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
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
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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：
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
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）。
1极声波成像测井中国石油测井有限公司PPT课件
0.14~0.21 煤层-0.14~0.22 干层0.20~0.36 水层0.22~0.32
气层识别成果图
2355.0～2359.0m
压
裂
产水：10.5m3/d
2772.0～2777.0m
压
裂
产气：12062m3/dห้องสมุดไป่ตู้
无阻：15109m3/d
气层识别成果图
2752.0～2756.0m
压
裂
产气：37017m3/d
2 单极发射器由一个柱状的压电晶体组成，发射中 心频率为5KHZ、带宽为1-12KHZ的单极声波信号。比 传统的单极全波发射的频率低2-3倍，声波的穿透能 力强，探测深度深，信号衰减小，测量结果受井眼 环境影响较小。也有利于斯通利波的测量。
井下仪器串的特点
3 有2.2KHZ、1.5KHZ、1.2KHZ三种偶极工作频率， 根据地层的具体情况可选择不同的工作频率。如软地 层选较低的偶极工作频率，硬地层选较高的工作频率。 使该仪器适应于更广泛的地层范围。
度、地应力、岩石破裂压力、安全生产压差等所需参数 7. 地层各向异性分析提供裂缝及其发育方位，提供地应力方位等地质信息 8. 套管井的压裂诊断
4.1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。
4.1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
1. 可提取准确的纵、横波及斯通利波信息，提供杨氏模量、弹性模量、泊松 比等岩石物理参数，预测岩石强度，岩石破裂压力；
2. 确定岩性 3. 识别含气层 4. 利用斯通波幅度衰减导出渗透率，评价有效天然裂缝及渗透性 5. 利用岩石机械特征参数做井壁稳定性分析 6. 为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供某些有用参数，如岩石强
气层识别成果图
2355.0～2359.0m
压
裂
产水：10.5m3/d
2772.0～2777.0m
压
裂
产气：12062m3/dห้องสมุดไป่ตู้
无阻：15109m3/d
气层识别成果图
2752.0～2756.0m
压
裂
产气：37017m3/d
2 单极发射器由一个柱状的压电晶体组成，发射中 心频率为5KHZ、带宽为1-12KHZ的单极声波信号。比 传统的单极全波发射的频率低2-3倍，声波的穿透能 力强，探测深度深，信号衰减小，测量结果受井眼 环境影响较小。也有利于斯通利波的测量。
井下仪器串的特点
3 有2.2KHZ、1.5KHZ、1.2KHZ三种偶极工作频率， 根据地层的具体情况可选择不同的工作频率。如软地 层选较低的偶极工作频率，硬地层选较高的工作频率。 使该仪器适应于更广泛的地层范围。
度、地应力、岩石破裂压力、安全生产压差等所需参数 7. 地层各向异性分析提供裂缝及其发育方位，提供地应力方位等地质信息 8. 套管井的压裂诊断
4.1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。
4.1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
1. 可提取准确的纵、横波及斯通利波信息，提供杨氏模量、弹性模量、泊松 比等岩石物理参数，预测岩石强度，岩石破裂压力；
2. 确定岩性 3. 识别含气层 4. 利用斯通波幅度衰减导出渗透率，评价有效天然裂缝及渗透性 5. 利用岩石机械特征参数做井壁稳定性分析 6. 为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供某些有用参数，如岩石强