声波测井相控线阵声波辐射器的指向性测量
地球物理测#(第二章)声波测井
地球物理测井—声波测井 注意
岩石的声学性质
在井下，纵波和横波都能在地层传播，而
横波不能在流体（气、液体）中传播，因为 泥浆中只能传播纵波。 它的切变模量=0
纵波可以在气体、液体和固体中传播。
地球物理测井—声波测井
2、岩石的声速特性
岩石的声学性质
声波在介质中的传播特性主要指声速、声幅和频率特性。
纵波速度
岩性不同 VP、VS的影响不同 弹性模量不同 VP、VS 不同
Vp增加
地球物理测井—声波测井
2、孔隙度的影响
声速测井（声时差测井）
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
传播速度
3、岩层的地质时代的影响
实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。
横波速度
E (1 ) Vp (1 )(1 2 ) E Vs 2 (1 )
σ—泊松比 ρ—介质密度
E—杨氏模量
地球物理测井—声波测井
纵横波比
岩石的声学性质
Vp
2(1 ) Vs (1 2 )
由于大多数岩石的泊松比等于0.25，所以岩石的纵横波速度比 为1.73。可见，岩石中传播的纵波比横波速度快。一般，岩石 的密度越大，传播速度越快，反之亦然。
A. 瑞利波（井壁泥浆的交界面上产生的波，与横波混在一起 不易区分。） 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(Rayleigh waves)如图所示，瑞利波具有以下特点： (1)产生在弹性介质的自由表面。 (2)质点运动轨迹为椭圆。 (3)质点运动方向相对于波的传播方向是倒卷的，波速约为横 波波速的80％～90％。
第6章声波测井
第六章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。
杨式模量(E)--- 弹性体拉长或压缩时应力（F/A）与应变(ΔL/L)之比。
/A）与切应变(Δl/l)切变模量(μ)---弹性体在剪切力作用下,切应力（Ft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。
相控线阵技术在套管井声波测井地层信息测量中的应用
２ ＵＰＣ Ｂｒ ｎｈ ｏ ． ａ ｃ ｆ ＣＮＰＣ Ｋｅ ａ ｏ ａｏ ｙ ｏ ｌ Ｌｏ ｇ ｎ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆ Ｗｅｌ ｇ ｉｇ，Ｄｏ ｇ ｉｇ ２ ７ ６ ，Ｃｈ ｎ ） ｎ ｙｎ ５ ０ １ ｉａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈｅｌｎｅ ｒ ｐｈ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｔ ｃ ｎｉ ｓｒ ｃ ： ｉ ａ ａ ｅ ｒ ａ ｅ ｈ ｑｕｅｗ ａ ｎｔｏｄ ｅ ｎｔ ａｓ ｄ ｈｏ ｅａｃ ｓ ｉ ｏ ｓ ｉ ｒ ｕｃ ｄ ｉ ｏ ｃ ｅ ｌ ｏｕ ｔｃ ｌｇｇｉｇ． Ｔｈｅ ｓ ｎ ｈｅ ｉｅ ｕ ｌｗａ ｆ ｍ ｓ ｅ ｉｅ ｎ ｙ ｔ ｓｚ ｄ ｆ ｌ ｖｅｏｒ ｘｃｔ ｄ ｂｙ ｔ ｉ ａ ｈａ ｅ ｒ ａ ｏｕｒ ｅｗ ｅ ｅｎｕｍｅ ｉａｌ ｉ ｕ ａ ｅ ｎｄｅ ｈｅ ｄｆｅ ｅ ｏｎ ｄ ｃ ｄｉｉ ｓ Ｔｈｅｎｕｍｅ ｉａ ｉ ｕａｔｏ ｅ ｕ ｔ ｈｅ ｌ ｎｅ ｒｐ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｓ ｃ ｒ ｒｃ ｌｙ ｓｍ ｌ ｔ ｄ ｕ ｒｔ ｉｆ ｒ ｎｔｂ ｄｅ ｏｎ ｔｏｎ ． ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ｗ ｅ ｅａ ｌ ｚ ｄ ｂ ｓｎｇ ｈｅ ｓｏｗｎｅ ｓ ｔｍ ｅ ｃ ｅ ｅ ｃ （Ｓ Ｃ） ｍ ｅ ｈｏ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｙ ｕ ｉ ｔ ｌ ｓ ｉ ｏｈ ｒ ｎ ｅ Ｔ ｔ ｄ． Ｔ ｈ ｎａｙｓｓ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｈｅ ｌｎ ａ ｈａ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｅ ｕｌｓ ｓ ｗ ｈ ｔ ｔ ｉｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｏｕｒｅ ｃ ｃ ｎ ｅ ａ ｅ ｌａｒｙ ｉｎａ—Ｏ ｎ ｓ ｒ ｔｏ ｆ ｔ ｓ ｎｔ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ａ ｎｈ ｎｃ ｃｅ ｌ ｓｇ ｌｔ — ｏｉｅ ａ ｉ ｏ ｈｅ ｙ ｈ ｓｚ ｄ ｕｌ ｗａｖ ｆ ｒ ｓ Ｔ ｈ ｍ ｐｌｔ ｄｅ ｆ ｔ ｒ ｆ ａ ｔｎｇ ｏｍ ｐ ｅ ｓｏ ｌ ｅｏｍ ． ｅａ ｉｕ ｏ ｈｅ ｅ ｒ ｃｉ ｃ ｒ ｓ ｉｎａ ｗａ ｅ ｖ ｉ ｒ ａ ｅ ｉ ａｒｙ ｗｉｈ ｎｃ ｅ ｅ ｆｔ ｌ ｍ ｅ ｍ ｂ ｒ ｆｔ ｉ ｅ ｒｐ ｓ ｄ ａｒａ ｏ ｃ ｎｃ ｅ ｓ ｓ ｌｎｅ ｌ ｔ ｉ ｒ ｍ ｎｔｏ ｈｅ ｅｅ ｎｔｎｕ ｅ ｓｏ ｈｅｌｎ ａ ｈａ ｅ — ｒ ｙ ｓ ｕｒ ｅｗｈｅ ｈｅａ ｌ ｆｒ ｄｉｔ ｄ ａ ｏｕ ｔｃｂ ａ ｉ ｎ ｔ ｎｇ ｅｏ ａ ａ ｅ ｃ ｓ ｉ ｅ ｍ ｓ ｃｏｓ Ｏ ｔ ｉｓ ｒｔｃ ｌａ ｌ ｎ ｇｏ ｎ ｄ ｃ ｓ ｄ ｈｏ ｅ Ｔｈｅ ｌ ａ ａ ｅ — ｒ ｙ ｓ ｒ ｅ ｏ ｐ ｅ Ｏ ｏｎｅ ｐ ｎｔｓ ｒ ｅ ｃ ｎ ｇ ｅ ｔｙ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｆｒ ｔｃ ｉｉａ ｎｇ ｅ ｉ ｏｄ ｂｏ ｄｅ ａ ｅ ｌ． ｉ ｎｅ ｒｐｈ ｓ ｄ ａｒａ ｏｕ ｃ ｓ ｃ ｍ ａｒ ｄ ｔ ｏｉ ｏｕ ｃ ａ ｒ ａ ｌ ｅ ｈａ ｅ ｔ ｃ ｐａ ｉｙ ｆ ｆ ｍ ａ ｉ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｎｃ ｈｅ ａ ｃｔ ｏ ｏｒ ｔｏｎ ｖ ｓ ｎ ｂ ｄ ｏｎｄ ｄ ａｓ ｄ ａ ｂ ｅ ｃ ｅ ｈｏ ｅ ｎ ｈａ ｇｒ ａ ｉ ｐ ｔ ｎ ｅ ｌ ａ ｄ ｓ ｅ ｔ ｍ ｏｒａ ｃ ｏｎ ｓｉ ｔｎ ａ ｏ ｔｃ ｅ ｔｍａ ｉｇ ｃ ｕｓ ｉ ｖｅｏ ｉｙ ｆ ｌ ｃｔ ｏ ｆ ｒ ａ ｉｎ． ｏ ｍ ｔｏ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｌｎ ａ ａ ｅ — ｒ ａ ｅ ｈ ｑｕ ｄ ｉｅ ｒｐｈ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｔ ｃ ｎｉ ｅ；ｃ ｓ ｄ ｈｏ ｅ ｃ ｕｓ ｉ ｏ ｇｉ ａ ｅ ｌ ；ａ ｏ ｔｃｌ ｇ ｎｇ； ｗａ ｅ ｏｒ ｐｒ ｅ ｓｎ ｖ ｆ ｍ ｏｃ ｓ ｉｇ；ｃ ｍ ｅ ａ ｉｎ；ｓｏｗｎ ｓ ｉ ｅ ｃ ｈｅ ｅ ｅ ｅ ｎｔ ｔｏ ｌ ｅ ｓ ｔｍ ｏ ｒ ｎｃ ｍ ｅ ｈｏ ＳＴ（） ｔ ｄ（
《第六章声波测井》PPT课件
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、放射性、倾角测井小结2011
CNL 或 SNP
18、识别气层 、
气层上声波时差大、 气层上声波时差大、或周波跳跃
φ
φ
s
∆ t − ∆ t ma = ∆ t f − ∆ t ma
= DEN − ρ − ρ
− Φ − Φ
ma
N ma N ma
偏大
气层上密度测Biblioteka 值偏小 CNL 气层上CNL偏小（Jnγ大） 偏小（ 大 气层上 偏小
12、长源距区分纵波与横波的重要标志 、 （1）纵波速度大于横波速度 （2）横波幅度大于纵波幅度 （3）横波的相位与纵波相位相差180度 （4）长源距有利于区分纵波与横波
放射性测井小结
1、火成岩的放射性 、 几点规律：1) 火成岩所含放射性零散而不均匀 2) 酸性 中性 基性 超基性 SiO2的含量 大 → 小 颜色 浅 → 深 放射性元素含量 大 → 小 3)火成岩放射性元素主要是：铀(U) 镭(Ra) 钍(Th) 钾(K) 2、沉积岩的放射性 、 几点规律： 1)沉积岩本身不含有放射性元素，其放射性元素来自火成岩。 2)沉积岩的放射性强度取决于泥质含量(粘土含量) 。 3)沉积物的颜色由浅 → 深，其放射性强度由小到大。 4)随钾含量的增大，放射性强度增大。 5)Φ，Κ减小，放射性强度增大。
7、扩孔的影响
发射器在上方的声系，扩孔上部： 扩孔下部； 发射器在下方的声系，扩孔上部： 扩孔下部： ∆t出现假正异常 ∆t出现假负异常 ∆t出现假负异常 ∆t出现假正异常
8、补偿扩孔的影响 ∆t上：是TR1R2测量声系，即发生器T在接收器R1R2之上； ∆t下：是R2R1T测量声系，即发生器T在接收器R1R2之下； 如果在一个扩孔井段分别采用以上二种声系测量，然后求平均，即 ∆t上下＝(∆t上＋∆t下)/2 则扩孔与∆t上下无关，所以引入双发双收声速测井仪 双发双收声速测井仪。 双发双收声速测井仪 9、确定孔隙度 、 ∆t＝(1－Vsh－ Φ)∆tma+Vsh∆tsh+ Φ∆tΦ
声波测井相控线阵辐射器指向性理论研究
声波测井相控线阵辐射器指向性理论研究
胡婷婷;乔文孝;陈雪莲
【期刊名称】《测井与射孔》
【年(卷),期】2005(008)001
【摘要】目前声波测井仪采用的单极子声源的辐射指向性均无法进行人工控制并且没有聚焦特性。
研究可以在井下使用的、能够控制声束指向性的基阵式换能器对于声波测井和地震勘探具有重要意义。
该文从理论上研究了相控阵辐射器的各种参数对指向性的影响。
推导了幅度加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性函数，并编程对相控阵的指向性进行了数值计算。
通过数值计算详细研究了相控阵指向性的影响因素。
【总页数】5页(P11-15)
【作者】胡婷婷;乔文孝;陈雪莲
【作者单位】石油大学（北京）测井研究中心;石油大学（华东）地球资源与信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】P631.81
【相关文献】
1.声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计 [J], 孙志峰;乔文孝;车小花
2.相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析 [J], 陈雪莲;乔文孝;孙建孟;苏远大;张秀梅
3.相控线阵声波测井辐射器驱动信号源的设计与测试 [J], 陈雪莲;成向阳;乔文孝
4.相控线阵声波测井辐射器指向性影响因素研究 [J], 陈雪莲;乔文孝;孙建孟;胡婷婷;张绚华
5.声波测井相控线阵声波辐射器的指向性测量 [J], 陈雪莲;乔文孝;李刚
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声波测井-声波成像测井
CBIL资料主要用于确定地层的构 造特征、沉积环境，描述原生孔隙度 和次生孔隙度（如孔、洞、缝等）， 以及确定井眼的几何形态和井壁崩落 情况。此外，它还能在套管井中确定 套管厚度，了解套管是否变形和损伤。 图为某井段的CBIL输出的时间图像和 幅度图像，由图可见，幅度图像比时 间图像具有更高的分辨率。
1 井周声波成像测井仪CBIL
CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log) 是Baker Atlas公司的井周声波成像测井仪，仪器 结构、测量原理与UBI等超声成像仪相似，在不同 的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作， 以适应复杂的测井环境。不同的是CBIL的声波发 射器由两个直径分别为1.5in和2.0in的半球组成， 声波发射器的发射频率为250～400kHz。测井过程 中，换能器以顺时针方向旋转，对整个井壁进行 360°扫描测量，其垂向分辨率可达0.762cm。
仪器有两种工作状态，即流体性质测量和标准测量，如图 2－22(b)、(c)所示。探头逆时针旋转用于测量套管和井壁 的声波性质，为标准测量模式；探头顺时针旋转测量井内 流体的声学特性，为流体性质测量模式。
声波测井信号定向接收处理方法及校验
一
方面． 由于 向地 层 中辐射 的能 量较少 ． 使得 声波 在
诸如 疏松地 层 等衰减 比较 大 的地 层 中传播 时信号 能 量衰 减太 大 ， 收探 头接 收的信 号 幅度 很 弱 ． 接 因而 对 声波 测井 和反 射声 波测 井 来 说 ． 善 声波测 量 资 改 料 的质量具 有 重要 的意义 。相 控线 阵发射 探头可 以 改变 换 能器 的辐射 指 向性 ［８ 使 得声 波 能量 更多 地 ５］ －． 辐射 向地 层 ， 而增 大探测 深度 ， 从 提高 有用信 号 的能
能用 来对井 壁 附近 的岩石 特性进 行测 量 的缺陷 。另
１ 引 言
现有 的声 波测 井仪 器采用 的单 极子 声源 的指 向 性无 法进 行人 工控 制 ，因而声 源所 发 出的能量 无 明 显 的指 向性 。这种 无 明显 的指 向性 辐射 探头 会导致 测井 仪器 只有 很少 的一 部分 能量 是 向接 收探 头一侧 的地 层 中辐射 进而 形成 有用信 号 ．而大部 分辐 射 能 量 将 向与 接 收探 头相 反 的方 向辐 射形 成 无 用信 号 ． 这 在一 定 程度 上 导致 了测井 仪 器 探测 深 度 太 浅 ． 只
元 所 接 收 的声 波信 号 的延 迟 时 间 使 它们 同相 位 叠 加 。 以有 利 于 接 收 某一 个 特 定 方 向的 声 波 。 铝 质 模 型井 进 行 了 可 对 声 波 测井 的物 理 模 拟 ． 观察 到 了 明显 的滑 行 纵 波 和来 自模 型 井 外 边 界 的反 射 纵 波 信 号 。 用 定 向接 收 处理 方 法 对 实 采 验 测 量 波 形进 行 处 理 ． 显 加 强 了滑 行 纵 波 和 反 射 纵 波信 号 。 明 关 键 词 ：定 向 接 收处 理 ； 迟 时 间 ： 理模 拟 ； 波 测井 延 物 声 中 图分 类 号 ：０ ２ ４９ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０３３ （０ ７ 一１０６ —４ １０ —６ ０ ２０ ） —０ ６０ ０
声波相控阵在随钻测井中的应用思考
声波相控阵在随钻测井中的应用思考介绍了常规声波相控阵技术在声波测井中的应用，并提出如能将该技术与随钻测井技术结合，在声波测井过程中不仅可以利用相控阵声源模式抑制钻铤波，而且可以利用声波相控阵技术得到更加准确的地层信息，从而提高我国的测井技术水平。
标签：声波相控阵；随钻声波测井；声源模式1 引言人类对于地球内部的探索远远不及对于宇宙的探索，这是因为探索地层的难度远高于太空。
测井就是一门探究地层的科学，是人们了解地层的一种手段、一个渠道。
它广泛地应用于地层评价、地质应用、工程应用、动态监测中。
它可以为科研人员提供精确的地球物理信息，帮助工程技术人员准确地认识地层，为油藏开发制定科学的方案，大大降低了开发成本。
如今测井已成为地层资源开发过程中不可或缺的环节。
测井技术发展至今，已有八十多年的历史，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。
测井技术主要分为声波测井、电法测井、核测井三类，这三类传统测井方法近几年涌现出大量新技术，体现了整个行业的生命力和创造力。
声波测井将相控阵技术应用到工程中，大大提高了接受信息数据的效率；电法测井如今已进入电成像测井阶段，将岩层电阻率或声阻抗的变化转化为色度，使人们更加直观地了解地层；核测井中的核磁共振测井技术和元素俘获测井技术也大量应用在工程中。
再加上几十年间计算机技术飞速发展，科研人员将计算机应用于测井，利用多类软件分析测井所得到的信息和数据，给出更准确地测井解释，使测井技术有了巨大的进步。
2 声波相控阵技术2.1 单极子声源在充液裸眼井孔中产生的对称声场上列各式中：f1、f2、y2分别为井内流体标势、井外固体标势、井外固体矢势；k1为声波在井内流体中传播时的波数；kc为声波在井外固体中传播时纵波的波数；kS为声波在井外固体中传播时横波的波数；k为声波沿着z轴传播时的波数；K0、K1为第二类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；I0、I1为第一类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；A（k）、B（k）、C（k）均表示与k相关的系数；C表示常系数；r、z表示柱坐标系中的坐标变量；ρ1表示井孔中流体密度；ρ2表示井孔外固体密度；a表示在井壁处半径；t表示时间。
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。
第三章声波测井
3声波测井： 3.1声波测井简介：发展历史
5. 1964年，双发双收（井眼补偿）声系，消除 井眼尺寸变化，仪器倾斜和偏心的影响 6. 60年代末，研制出了偶极子源，能直接激发 横波信号，70年代初提出了可能的横波速度测 井仪，80年代初研制出电磁驱动的偶极子横波 测井仪，并发展到90年代的偶极子及多极子声 波成像测井仪,可在慢速地层中得到横波速度
(1)v1,v2一定
θ ↑→ θ 2 ↑
θ θθ θ 2 22
滑行波 。
θ 2＝90
(2)若v2 > v1
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3.1.1几个基本概念：发射、传播和接收
1） 产生条件:
V2p>V1 以第一临界角
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3.1.1几个基本概念
1.声波的周期、频率、波长 声波测井使用波的频率为几百Hz—几百KHz 2.声波测井将岩石近似为弹性介质 理想弹性介质: 固相、连续、均匀、各向同性和完全弹性 弹性波在理想弹性介质中传播时不发生衰减
3.1.1几个基本概念：发射、传播和接收
有限长圆管状换能器发射的声波有一定方向性 圆 柱 状 声 源 波束角 (70%)
D − 3dB
x
声压最大值方向 声源指向角特性花瓣图
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地球物理测#(第二章)声波测井
V1 V2 V1
C
R2
t1t2t1V B2C C2R V 1B1R
从图中所知:CR2<BR1,
t1t
T2
t2t1t2E CE1R C2RER1>CR2 V2 V1
t2t
第三十八页，共80页。
声速测井（声时差测井）
井眼补偿声波时差：
t t1 t2 2
消除井径变化产生的影响
说明
井眼补偿声波测井由于源距短，只能在井眼直径较小的井中测得地层的声速，并且 接收器收到的初至波是沿井壁传播的折射波。
超声电视BHTV（观察井壁情况和裂缝）
噪声测井（研究油井串槽和油气水流动情况）
声波测井既可应用于裸眼井，也可应用于套管井测井
第一页，共80页。
方位声波成像测井
声
波 成
偶极横波成像测井
像
测
井周声波成像测井
井
超声波成像测井
第二页，共80页。
什么叫声波？
岩石的声学性质
是一种机械波，是介质质点振动向四周
在声波测井中，可声变源的成能量很小，声波作用在岩石上的时间很短，
因而岩石弹可性以体当成弹性体，在岩石塑中性传播体的声波可以被认为是弹性波。
第四页，共80页。
岩石的声学性质
3、描述弹性体的参数
（1）杨氏模量E(定义为应力与其应变之比)
Hook定律： l aF F l S ES
EF S l l
F—作用外力；
5400
3100
17º41´
第二临界角
不产生滑行横波 不产生滑行横波
44º05´ 30º
25º37´ 21º19´ 31º04´
第十六页，共80页。
岩石的声学性质
声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计
维普资讯
２０ ０ ７年 第 ３ １卷 第１ 期
中国石 油大学学报 （自然科学版 ｒ ａ ｆＣ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆＰ ｔ ｅ ｍ ｙ ｏ
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声波测井圆环阵指向性设计
声波测井圆环阵指向性设计甘甜，邢德键，仵杰(西安石油大学电子工程学院，陕西西安710065)摘要：常规的单极子发射声波没有指向性，能量损失过多，用模态分解的方法设计出合适的阵列加权系数，就可以控制圆环阵的辐射主瓣角宽和旁瓣级，以利于在任意地层中有效激励滑行纵横波和减少能量损失。
通过c o m s o l有限元软件对圆环阵声波辐射数值模拟的例子，分析了圆环阵的辐射指向性对声波测井中各种模式波的接收幅度和到达时间的影响。
结果表明，只要在圆环阵的各阵元上施加合适延迟时间合适幅度的激励信号，就能根据不同的实际情况设计出各种主声束的宽度和方向。
圆环阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量，为声波辐射器在石油勘探中的应用提供一定理论依据。
关键词：声波测井;指向性;辐射器；圆环阵;模态分解中图分类号:T P391.9文献标识码：A文章编号：000 -8829(2018)01-0101-06Directivity Design for Acoustic Logging Circlular ArrayGAN Tian,XING D e-jian,WU Jie(School of Electronic Engineering,X i,an Shiyou University,X i,an 710065,China) Abstract：Conventional monopole has no sound directivity,resulting in too much energy loss.The suitable arrayweighting coefficientit is designed by the method of modal decomposition,which can control the circlular arrayradiation angle of main lobe width and sidelobe level,and facilitate to excite effectively and reduce the energy loss of p-wave.By the finite element software comsol to circlular array acoustic radiation examples of numerical simulation,the influence of the circlular array radiation directivity on all kinds of mode wave receiving amplitude and arrival time in acoustic logging is analyzed.Results show that the width and direction of all kinds main beam can be designed according to the different actual situation as long as the excitation signal with appropriate delay time and amplitude is applied to each array element of the circlular array.The use of circular array can obviously improve the measuring quality of acoustic logging and provide certain theory basis for the application of acoustic transmitter in oil exploration.Key words：sonic logging;directivity;radiator;circular array;mode decomposition声波传感器（换能器）技术是声波测井的核心部分，也是制约声波测井技术发展的主要因素。
声波测井圆环阵指向性设计
声波测井圆环阵指向性设计
甘甜;邢德键;仵杰
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2018(037)001
【摘要】常规的单极子发射声波没有指向性,能量损失过多,用模态分解的方法设计出合适的阵列加权系数,就可以控制圆环阵的辐射主瓣角宽和旁瓣级,以利于在任意地层中有效激励滑行纵横波和减少能量损失.通过comsol有限元软件对圆环阵声波辐射数值模拟的例子,分析了圆环阵的辐射指向性对声波测井中各种模式波的接收幅度和到达时间的影响.结果表明,只要在圆环阵的各阵元上施加合适延迟时间合适幅度的激励信号,就能根据不同的实际情况设计出各种主声束的宽度和方向.圆环阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量,为声波辐射器在石油勘探中的应用提供一定理论依据.
【总页数】6页(P101-106)
【作者】甘甜;邢德键;仵杰
【作者单位】西安石油大学电子工程学院,陕西西安710065;西安石油大学电子工程学院,陕西西安710065;西安石油大学电子工程学院,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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