声波测井原理.ppt
Chapter 2 Acoustic（Sonic）logging,声波测井的主要内容声波的基本知识岩石的弹性特征和岩石力学参数岩石的声波特性孔隙介质的Biot理论井眼声学,测量井眼声速评价岩性和孔隙度Acoustic log（AC-DT）Full-wave train log（LSS）Digital array acoustic log（DAC）Dipole、quadruploe&multipole acoustic log to detect velocity of P and/or S wave,声波测井的主要内容,固井质量评价测井,井壁地层及套管技术状况评价测井,Cement Bond Logging（CBL）Variable Density Logging（VDL）Cement Evaluation Tool（CET）Segmented Bond TooL（SBT）,BoreHole TeleViewer（BHTV）Ultra Sonic Imager（USI）Cirumferential BoreHole Imager Logging（CBIL）,最先进的声波测井方法,LWDcompressional and shear wave log,logging while drilling has been developed since 70s-80s last century,AC log is the most difficult method of these advanced logging.However theoretical analysis and research has been done for along time ago,the economic tools are available in the last 10-15y.Now,LWD-AC can acquired compressional,shear wave and full-wave data,which can be used to understand the properties of bolehole,pipe and formation,参考资料,唐晓明 定量测井声学 石油工业出版社 2004,参考资料,唐晓明 定量测井声学 石油工业出版社 2004,需要掌握的内容,岩石的力学参数声速或声幅在岩石中的变化规律井眼中声波的发射与接收原理各种声波测井方法的原理、仪器结构、测量过程、曲线和应用,学-教方法,1.通读全书（学生）2.提出问题（学生）3.提问问题（教师）4.演讲问题（学生-老师）5.解答-解释问题（老师-学生）6.需要进一步研究的课题（老师-学生）7.作业和论文（学生）inter-action,教材内容-Input掌握内容-Output学教方法-Process IPO思维方法（如何学-激励-兴趣）,测井研究的几个方向：,理论研究：电磁场理论，弹性波动力学，核物理学，岩石力学等，数学物理方程的数值解法；计算机方法：编程开发大型商业化软件，数值模拟；仪器的研发；数据处理解释技术，学习各种软件。,声 波声或声波是什么呢？同学们了解多少？在物理上如何描述一个声波呢？有关声波的一些知识,声 波声波的分类 一般按照频率来分，声波可以分为：超声波（ultra-sonic wave）20KHz 声波(sonic wave)2020KHz 次声波（infrasonic wave)20Hz,Ultra-sonic wave,a）方向性好，几乎沿直线传播；b）穿透能力强，能穿透许多电磁波不能穿透的物质；易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应。（治疗）c）在媒质中传播时能产生巨大的作用力，可以用来为硬质材料做切割、凿孔等，也可以用来清洗和消毒等。我们比较熟悉的就是医院中常用的B超，它是把超声波射入人体，根据人体组织对超声波的传导和反射能力的变化来判断有无异常，如对人体脏器做病变检查、结石检查等，它具有对人体无损伤、简便迅速的优点,超声波 超声治疗学是超声医学的重要组成部分。超声治疗时将超声波能量作用于人体病变部位，以达到治疗疾患和促进机体康复的目的在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等（三）诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等,又称亚声，是频率在20Hz以下的低频率波次声波的特点是：来源广、传播远、穿透力强科学家们利用它来预测台风、研究大气结构等在军事上可以利用次声来侦察大气中的核爆炸、跟踪导弹等等许多自然灾害如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波次声波对人体能够造成危害，引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状,Inferior sonic wave,声 波次声波：频率低于1赫的次声波，可以传到几千以至上万公里以外的地方1960年，南美的智利发生大地震，地震时产生的次声波传遍了全世界的每一个角落！1961年，苏联在北极圈内进行了一次核爆炸，产生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消失！,声 波次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡,声 波次声武器次声炸弹的研制尽管尚处于研制阶段，但科学家们预言；只要次声炸弹一声爆炸，瞬息之间，在方圆十几公里的地面上，所有的人都将被杀死，且无一能幸免次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里，也还是一样地难逃残废的厄运次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物而无损于建筑物但两者相比，次声弹的杀伤力远比中子弹强得多,声 波人们感觉到最恐怖的声音之一就是婴儿的哭啼声。五角大楼正在研制的这种武器就是利用了人的这一弱点。该武器将采用特超声声学系统模拟出婴儿的哭啼声，并使用该系统所发出的超声信号来击溃敌军。据从事此武器研究的五角大楼专家们表示，武器研制成功后其操作使用者并不受任何伤害。这种新型武器所产生的声音可达140分贝，其声音响度相当于一架喷气式客机在人头顶上飞过时所产生的声音效果。,声 波次声波亡人的事件：1980年，一艘名叫“马尔波罗”的帆船在由新西兰驶往英国的途中突然神秘地失踪；20年后，却在火地岛附近被人发现。船上的一切都原封不动、完好如初。就连已死多年的船员也都各就各位，保持着工作状态。科学家对他们的神秘死亡引起了极大的关注，经过长期研究，终于发现，原来他们正是死于海上风暴产生的次声,声 波1992年11月24日，桂林上空发生了一起空难，141人死亡，成为中国民航史上最惨烈的飞机失事事件。当事件的原因经多方解释而未肯定之时，中国声学研究所的专家，提出了存在着因“次声波”的作用而致使飞机坠毁的可能性。,地震学专家和动物学专家认为，一些动物的视觉、听觉、触觉、振动觉、平衡觉器官功能比人类强大。伴随地震而产生的物理、化学变化（振动、电、磁、气象、水氡含量异常等），往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。地震前地下岩层早已在逐日缓慢活动，呈现出蠕动状态，而断层面之间又具有强大的磨擦力，于是有人认为在磨擦的断层面上会产生一种每秒钟仅几次至十多次、低于人的听觉所能感觉到的低频声波。人要在每秒20次以上的声波才能感觉到，而动物则不然。那些感觉十分灵敏的动物，在感触到这种声波时，便会惊恐万状，以致出现冬蛇出洞，鱼跃水面，猪牛跳圈，狗哭狼吼等异常现象。,5.12 汶川大地震,声波测井,声波测井是测量和记录井剖面上岩层的声学性质（岩石的声速、声幅）的一种测井方法。,1 声波速度测井声波速度测井，又叫声波时差测井，它是测量井剖面声波纵波速度Cp的倒数，即声波纵波在1米地层中传播所需的时间，在测井中叫做时差，记作t，t1/Cp，单位：微秒/米或微秒/英尺。声波速度测井是声波测井中应用最广泛的声波测井方法，主要利用声波速度测井资料来研究井剖面的岩性，估算储集层孔隙度等。,2 声波幅度测井声波幅度测井(声幅测井)主要用于检查固井质量。水泥胶结良好时，声波幅度较小；水泥胶结不好时，声波幅度较大。,3 噪声测井噪声测井记录井下自然声场(噪声)分布情况，得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。,主要内容提纲-主要弹性参数,杨氏模量剪切模量泊松比体积模量密度,主要内容提纲-声场参数,纵波速度横波速度声波频率和周期声波波长声强,主要内容提纲-声波传播规律,反射与折射Snell law第一临界角第二临界角,主要内容提纲-岩石声速影响,主要矿物的声速岩石对声速的影响规律（注意纵横波的区别）M.R.Wyllie time average equationPOR 随声速、深度的变化规律纵横波速度比的变化规律Static&dynamic mechanical parametersVelocity attenuation law,主要内容提纲-Biot theory,基本假设基本结论常见矿物和岩石的力学、声学参数,第二节 声波测井的几何声学问题,Slider waveFermat minimum time principleSelection of sound resourceSound system and record of sonic waveDT calculation formula,第三节 井眼声场数学物理方法,Petrophysical model and wave equationP-wave 物理意义S-wave 物理意义Rayleigh wave 物理意义Stonely wave物理意义,第三节 井眼声场数学物理方法,Phase velocity and group velocityFrequency dispersion properties for each wave,第四节 LSS&DAC,LSS principle、records（curve）and applicationDAC principle、recordsDAC information analysis method（1，2，3，4，5，6）,第五节 Mono-and Multi-pole shear wave logging,LSS principle、records（curve）and applicationDAC principle、recordsDAC information analysis method（1，2，3，4，5，6）,
