声波测井原理ppt课件.ppt

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1、绪 论,声 波 测 井 声波测井,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,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、声波在岩石中的衰减规律）的一种测井方法。,声波测井主要内容,声波速度测井声波幅度测井声波全波列测井声波井下电视测井噪声测井,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：

2、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 声波全波列测井声波全波列测井记录滑行纵波、滑行横波等一系列波列的速度、幅度、衰减、频率等与岩层性质和特征有关的信息。 数字记录 模拟记录用途:判断岩性估算孔隙度估算弹性力学参数,4 声波井下电视和体积扫描测井利用声波反射原理来得到井壁直观图象的测井方法。井内流体(泥浆)对可见光是不透明，因此，在井下不采用通常的光学电视系统，而是采用

3、声波探测成像技术。体积扫描测井不仅可以得到井壁表面的直观图象，还可以探测井壁以外一定径向深度范围内的介质分布情况。,5 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。,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,弹性力学弹性的定义 弹性体和塑性体描述弹性体的参数： 杨氏弹性模量 E 泊松比 体积弹性模量 K 剪切模量 部分岩石的弹性模量,弹性力学

4、是力学的一个分支学科，它研究弹性体由于受外力作用(或温度变化)等原因而发生的应力、形变和位移，以及形变和位移的传播。,1 弹性的定义,弹性：是指物体在外力作用下将发生变形，即物体受力的效果不是产生宏观运动，而是物体内部各体积元或各部分之间相对位置的变化，在外力不超过一定限度情况下，取消外力则物体将恢复原状，物体的这种性质称为弹性，即物体受有限外力作用而发生形变后恢复原来形态的能力。,弹性力学对被研究物体的假定： 物体是连续的 物体是均匀的； 物体是各向同性的； 物体受力后的变形和位移是微小的； 物体是完全弹性的。,弹性力学所研究的是理想弹性体，而石油的储集体地下岩石并非理想的弹性体。非均质性：

5、孔隙、裂缝，骨架与胶结物性质各不相同各向异性：节理、层理等,但是，由于任何物体在外力很小时，因外力而发生形变都很小的情况下，均可把其当作弹性体进行处理，故可把地下岩石近似看作弹性体。,2 弹性体的应力和应变,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的物体，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的物体，称为塑性体。,弹性体,塑性体,可变成,在声波测井中，声源的能量很小，声波作用在岩石上的时间很短，因而岩石可以当成弹性体，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

6、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。,E物理意义：弹性体发生单位线应变时弹性体产生的应力大小；数值大小表示弹性体或弹性材料在外力作用下发生形变的难易程度，其量纲与应力相同。,(2)泊松比 ,弹性体在外力作用下，纵向上产生伸长的同时，横向缩小。假设：有一圆柱形弹性体的直径和长度分别为D和L，在外力作用下，直径和长度的变化分别为D和 L，则横向相对缩减D/D和纵向相对伸长 L/L之比称为泊松比，用表示。, = 弹性体的横向应变 / 纵向应

7、变 =（D/D）/（L/L）,物理意义：描述弹性体形状改变的物理量，无量纲；任何材料， =00.5。,施加力,-D-,L,(3)体积弹性模量 K (也称膨胀率),K=应力/体应变=(F/S)/(V/V) (N/m2或kg/cm2),体积弹性模量：在外力作用下，物体体积发生相对变化V/V，即，体积应变，则，体积弹性模量为应力与体应变之比。,体积弹性模量的倒数叫体积压缩系数，用表示，即：=1/K,(4)剪切模量 (也称切变模量) （kg/cm2）,如右下图所示的矩形六面弹性体，其上表面的面积为A，受到平行于该表面的剪切力Ft的作用时，在力的方向上相对位移一段距离L，剪切应力等于Ft/A，剪切应变等

8、于L/L，则切应力与切应变之比就叫剪切模量或切变模量，用表示。,部分岩石的弹性模量,二、声波在岩石中的传播特性,纵波、横波的定义波的传播特征 产生滑行波的条件反射、折射系数（R、T）波阻抗、声耦合率声速影响因素不同介质的声波速度,二、声波在岩石中的传播特性,1. 纵波、横波的定义,纵波：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。横波：介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。特点：弹性体的小体积元的体积不变，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，因为它的切变模量=0(2) 在井下，纵波和横波都能在地层中传播，而泥

9、浆中只能传播纵波。,三、声波在介质界面上的传播,2. 波的传播,介质1,介质2,入射波,入射角,反射角,折射角,反射波,折射波,3. 产生滑行波的条件,VP2 VP1时,折射角 = 90,折射定律:,第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2),第二临界角:2* = arcsin(VP1/VS2),同理可得出:当折射产生横波时有,4. 反射、折射系数（R、T）,反射系数R：R=WR/W=反射波的能量/入射波的能量 =(2V2-1V1)/(2V2+1V1),折射系数T：T=WT/W=折射波的能量/入射波的能量 =21V1/(2V2+1V1),入射角=0，T+R=1,5. 波阻抗、声耦合率,(

10、1)波阻抗Z Z=波的传播速度介质的密度=V (2)声耦合率 两种介质的声阻抗之比：Z1/Z2,Z1/Z2越大或越小，声耦合越差，R大，T小，声波不易从介质1到介质2中去。Z1/Z2越接近1，声耦合越好，R小，T大，声波易从介质1到介质2中去。,水和各种介质界面上的声压反射系数,6. 声速影响因素,弹性模量；密度；岩性；孔隙度；岩层地质时代；岩层埋藏深度等。,7. 不同介质的声波速度,第2节 声波速度测井,声波速度测井是测量井下岩石地层的声波传播速度（或时差），以判断井剖面地层的岩性，估算储集层孔隙度的测井方法。声波速度测井是岩性孔隙度测井系列中的主要测井方法之一。声波速度测井所记录的地层声速

11、一般是指地层纵波的速度（或时差）。,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。,1 折射波与临界角,2 产生滑行波的条件,VP2 VP1时,折射角 = 90时产生滑行纵波,折射定律:,第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2),第二临界角:2* = arcsin(VP1/VS2),同理可得出:当折射产生横波时有,常见介质的纵横波速度及第一第二临界角,二、 声波速度测井,单发双收的测量原理,1 声系,T

12、：发射探头电能转化为声能。R：接收探头声能转化为电能；,声波在介质中的传播主要指声速、声幅和频率特性,2 岩石的声速特性及影响因素,(1)VP、VS与 、 、E间的关系,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 VP、VS不同,(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,实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。,(5) 岩层的埋藏深度影响,岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增

13、加。,结论：可用传播速度来研究岩层的岩性和孔隙度。,3 岩层的声幅特性,平面波的衰减仅由介质的吸收引起的，声波的能量与其幅度的平方成反比，声幅的大小反映了声波能量的高低。,J= J0e-2L J： 声波经过L距离后的声强 J0： 初始声强 ：介质的吸收系数,下降 V下降 增加 频率增加 增加,2 单发双收的测量原理,(1) 产生滑行波的条件(V地V泥浆) 产生滑行波的过程是可逆的,(2) 到达接收探头的波类,折射纵波反射波泥浆波(直达波),(3)滑行纵波首先到达接收探头,因反射波、泥浆波都只在泥浆中传播，V地大于V泥，如果合理选择源距可以使纵波首先到达接收探头，而成其为首波。,(4)时差的表达

14、式,时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间,如果井径规则，则AB=DF=CE，上式为：,显然，CD正好是仪器的间距(常数)，时差与声速成反比。时差的单位：s/m。,时差 s/m,(5)输出的测井曲线 (一条声波时差曲线),影响时差的因素,1 井径的影响, R1(处在D增加)，R2(位于正常或缩小)井段时，滑行波到达R1的时间增加，而到达R2的时间不变，因此时差下降。 R1位于正常(或缩小井段)，R2位于井径扩大，滑行波到达R1的时间不变，而到达R2的时间增加，因此时差增加。 当R1和R2都处于井径扩大或缩小井段时，t1、t2同时增加或下降，或不变。,2 岩层厚度的影响,(1) 厚层（hl间距

15、),曲线的半幅点为层界面,曲线幅度的峰值为时差。,间距,(2) 薄层（hl间距）曲线受围岩的影响大，高速地层的时差增加，用半幅点确定的层界面（视厚度岩层的真实厚度）,间距,(3) 薄互层(交互层中小层的厚度)，此时，曲线不能反映地层的真正时差值，由于各层间的相互影响，曲线呈锯齿壮。,间距,时差,3 周波跳跃的影响,(1) 产生的原因由于在滑行首波到达接收探头的路径中遇到吸收系数很大的介质,首波能触发R1但不能触发R2,R2被幅度较高的后续波触发,因此,时差增大.,(2) 周波跳跃的特点,时差值大大增加且呈周期性的跳跃,(3) 产生周波跳跃的各种情况,含气的疏松砂岩裂缝性地层或破碎带泥浆气侵,井

16、眼补偿声速测井(BHC),井眼不规则时，有：,T1,R1,R2,T2,A,B,E,C,从图中所知:CR2CR2， t2t,平均后的补偿声速时差值不变。同理：在井径扩大的顶界面也如此,对仪器的倾斜也有补偿作用.,长源距声波测井,发射器到接收器的距离为8ft、10ft、12ft,1 解决的问题,井径很大井周围泥岩发生蚀变时，一些非固结和永冻地层中径向声速发生变化。,以上两种情况是BHC无法解决的。,2 优点,时差不受泥浆侵蚀或大井眼的影响，如果不考虑散射问题，它所测得的速度完全可以与地震记录的速度对比。,声波时差曲线的应用,1 判断气层、确定油气和气水界面,据流体密度和声速有：V水V油V气在高孔隙

17、和侵入不深的条件下能识别气层,其特征:,气层,周波跳跃高声波时差(大30微秒/米以上),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=182s/m (硅质胶结)灰 岩: tma=156s/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,对膏岩剖面有很强的分辩力,由于岩盐和无水石膏在时差曲线上区别很大,很容易识别.

18、,3 计算孔隙度,(1) 体积物理模型,根据测井方法的探测特性和岩石的各种物理性质上的差异,把岩石体积分成几个部分,然后研究每一部分对岩石宏观物理量的贡献,并视宏观物理量为各部分贡献之和。即：,测井参数总体积=测井参数相应体积,b = f + ma(1-) t = tf + tma(1-) N = Nf+ Nma(1-),孔隙(流体),骨架,纯岩石,(2) 用时差求孔隙度的公式,t= tf + tma(1- ), 固结压实的纯地层,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10m，tma=182s/m， tf=620s/m，并已知RW=0.1m，求： (1)

19、该层的孔隙度； (2) 该层的含水饱和度； (3) 确定该层的流体性质。,解：根据已知条件可得：,代入各参数： s= 30% = 0.3,(1):,代入参数求出 SW = 33.3%,(3) 因为SW 0.3,所以该层的流体性质是油气水同层，SO =1-SW = 67.7%,(2) 根据阿尔奇公式有：, 疏松砂岩类,e= s/cp cp:压实系数，固结压实地层cp=1,否则cp1,压实系数cp的求法:,A 深度法：Cp与深度成反比,深度越深,地层越压实,某油田的经验公式: Cp=1.68-0.0002HB 时差对比法：Cp=tsh/tshp；tshp:是固结压实泥岩的时差。, 固结压实泥质地层

20、, t=tshVsh+tf+tma(1-Vsh-), 非均匀孔隙地层,用次生孔隙指数来反映地层的裂缝的发育情况：次生孔隙指数=N-S；原生孔隙S总孔隙度；通常情况下，用S表示原生孔隙度, 声波地层因素公式,砂岩：X=1.6 灰岩：X=1.76 白云岩：X=2.00,优点:该公式不作压实校正,某油田的一口淡水泥浆井中，某一固结压实纯砂岩地层的声波时差t为291.5s/m，电阻率Rt为68m，假定tma=182s/m， tf=620s/m，RW=0.08m。 (1) 计算该储集层孔隙度； (2) 计算该储集层含水饱和度； (3) 确定该储集层流体性质。,作 业,第3节 声波幅度测井,声波幅度测井(

21、声幅测井)测量井下声波信号的幅度(通常测量接收探头接收到的首波的幅度)。声幅测井主要用于检查固井质量(固井后水泥与套管的胶结情况)，因此，也称作水泥胶结测井。,裸眼井的声幅测井套管井的声幅测井变密度测井,主要内容,石油工业套管标准参数：厚度：7.5211.51mm；杨氏弹性模量：E=2.06109N/m2密度：=7.9103 kg/m3纵波声速：Cp=54005700 m/s对于20KHz的声波信号，波长2728.5cm，远大于套管的厚度。,展开的套管可视为薄板，若薄板上下表面为真空（和空气），即表面为自由表面时，其中弹性波的传播为一种弯曲模式的板波（或者叫作兰姆波【Lamb波】）；套管中传播

22、的Lamb波统称为套管波。套管波的传播方向就是套管的轴向方向(X方向)。套管波是一种纵向振动与横向振动组成的、在有限介质中传播的复合波，其速度接近于套管中纵波速度。,一 裸眼井声幅测井,1.目的：划分硬地层的裂缝带2.声系及测量(1)单发单收：测量地层滑行纵波的首波幅度；(2)单发双收：测量两接收探头的滑行纵波的幅度差。,单发双收两接收探头接收到的同一滑行纵波首波幅度差值或比值,单发单收或单发双收第一接收探头接收到的滑行纵波首波幅度,3 声波能量变化的两种方式,(1)地层吸收声波能量而使幅度衰减；(2)在声阻抗不同的两种介质界面上，折射、反射使声波的能量发生变化。两种变化同时存在，以哪种情况为

23、主，视具体情况而论,4 滑行波幅度衰减和地层情况间的关系,(1) 不同角度的裂缝对波的衰减不同,垂直裂缝：与水平方向的夹角75斜交裂缝：与水平线的夹角3075水平裂缝：与水平方向的夹角30,从实验得出:垂直裂缝主要衰减纵波；水平裂缝主要衰减横波。,(2)裂缝内的物质对声波能量的影响,声波通过裂缝时(两种界面),只有部分能量透过,裂缝内的物质对声波起衰减作用(岩疏),由此声波通过较大裂缝,其接收到的能量比非裂缝地层低得多。声波通过裂缝,能量衰减与裂缝的张开度、发育程度有关，对于纵波，张开度大和裂缝发育，则声幅衰减增加，测得的声幅低。,5 溶洞性地层,对于溶洞性地层，波绕溶洞传播：(1)增加了波的

24、传播路径；(2)溶洞引起波的散射，造成声波能量较大幅度的衰减，所以声波在溶洞性地层传播，地层波幅很小，溶洞对波的衰减相当大。,6 寻找裂缝和溶洞地层的特征,声幅曲线上，幅度值低；在时差曲线上，时差值高，可能出现周波跳跃。,二 套管井的声幅测井,1 声系：单发单收，源距为1米,T,R,水泥,套管,泥浆,20%,40%,mv,2 接收到的信号：,沿套管传播的滑行纵波(套管波),3 管波幅度与管外介质性质的关系和分布有关,管波幅度受套管和管内介质的影响是一个定值，收到的信号幅度就取决与套管外介质的性质和分布。,4.评价水泥胶结质量,由于套管与水泥接触，且Z套管与Z水泥很接近，声耦合率好，大部分能量都

25、被折射到水泥环中，而少部分能量折回到井中被记录，声幅值低。反之，水泥胶结不好，则声幅高。,5 影响水泥胶结测井的因素,(1)测井时间：最好在注水泥后20-40小时进行测量,因为水泥有个凝固过程,过早或过晚,都会造成错误解释；(2)水泥环的厚度：水泥环的厚度2cm时，对套管波的衰减是个定值,水泥环的厚度2cm时,水泥环越薄,对套管波的衰减越小,测得的声幅值高. (3)气侵泥浆：气侵泥浆的吸收系数大,使声波的衰减很大,此时测得的声幅低,造成误解.,(4)套管厚度：套管对声波的吸收是固定的,但套管厚度越小,对声波的衰减越大,测得的声幅值低.(5)微环：固井时,因热效应和压力的影响,套管膨胀,注完水泥

26、后,又可能收缩,在套管和水泥环间有一环形空间,间隙0.1mm,它使声耦合率变差,使测得的声幅值增加.(6)仪器偏心和窜槽：不同方向到达的管波相位不同,相互抵消,测得的声幅值低.,三 声波变密度测井(VDL),声幅测井只记录声波波列中首波的幅度，因而，只能检查第一界面的胶结封固情况，但地层的串槽有可能是由于第二界面胶结封固不好引起的。因而发展了变密度(变厚度)测井，对井下接收到的声波波列的前1214个波的幅度与到达时间进行记录。声系与常规声幅测井相同，源距1m或1.5m。,1 套管井中波传播的路径,(1)沿套管(2)井内泥浆(3)通过地层,因为水泥的声速钢的声速,不满足产生滑行波的条件,所以没有

27、通过水泥环的波。,2 接收波的先后顺序,套管波,地层波,泥浆波,3 声波变密度测井,(1)声系：单发单收，源距为1.5m(2)目的：全面评价水泥胶结质量,了解套管与水泥环、水泥环与地层的胶结情况。,(3) 记录波的定义及顺序, 套管波：声波信号是在套管内传播的纵波，速度快，最先到达。 地层波：是在地层内传播的纵波、横波、视瑞利波的组合，幅度值高。 泥浆波：通过泥浆直接到达接收探头的波，它到达最晚、幅度稳定且幅度变化不大、频率低。,(4) 变密度记录方式,调辉记录调宽记录, 调辉记录,负半周的信号放大,转变为,宽度一致的矩形波，幅度与原信号幅度成正比,矩形波输入,示波管，矩形波幅度作为灰度控制信

28、号,从管波到泥浆波、矩形波的幅度不同,荧光屏上出现亮暗相间的扫描线，亮度与矩形波的幅度成正比.,对一波列信号，扫描线在同一水平线上被摄相仪感光在相纸上，仪器提升，相纸走动，就连续地把不同深度的扫描线拍摄成了变密度测井图,(5)变密度图的解释,套管与水泥交界面,称为,第一声学界面,水泥与地层交界面,称为,第二声学界面, 自由套管：管外无水泥、形成套管泥浆界面， Z套管/Z泥浆大，耦合率差，R大T小，管波强、地层波弱或全消失，在变密度图上出现平直的条纹，越靠近左边，越明显，在套管接头的地方有人字纹。,套管接头的人字纹,自由套管的变密度图, 第一、二交界面胶结好，声耦合率好：套管波弱、地层波很强(很

29、大部分能量透射到地层中去了)。变密度图：左边条纹模糊或消失，右边的条纹色深，反差大。 第一界面交界面差，第二界面胶结好；一界面的声耦合率差，管波强，二界面声耦合率好地层波中等。变密度图：左边条纹明显，右边也有显示；, 第一界面胶结好、第二界面胶结差；一界面的声耦合率好、管波弱，二界面的声耦合率差、地层波弱或消失。变密度图上：左右条纹模糊。 第一、第二界面胶结差；一界面声耦合率差、套管波强，二界面胶结差、地层波弱以至于消失。变密度图上：右边的条纹模糊或消失，左边的条纹色深，反差大。,第4节 声波全波列测井,通常的声速测井与声幅测井只记录和利用滑行纵波首波的速度（或时差）或幅度信息，然而，对携带有

30、大量地层信息的续至波则没有加以记录和利用；为此，发展了声波全波列测井，记录和利用续至波的速度、幅度、频率、波形包络特征等信息。,一、 声系与记录方式,长源距声波全波列测井仪的声系由两个发射探头T1、T2及两个接收探头R1、R2组成。T1和T2、R1和R2之间相距2ft，相当于“间距”，T1与R2之间相距8ft，相当于“源距”。,1. 长源距声波全波列测井仪,探头的工作顺序、记录结果编号以及所记录的内容如下逻辑表所示，“0”表示不工作，“1”表示工作。,当R1和R2正对目的层时，T1发射，R1和R2接收，记录到TT1和TT2两个时间差数值； TT1和TT2的差值相当于R1和R2接收到的T1发射出

31、的声信号的时间差，相当于一个发射探头在下方，接收探头在上方的单发双收声系，记作t下TT1TT2,经过一段时间，当T1和T2正对目的层时，R2先后接收到T1和T2发射出的声信号，记录成TT2和TT4两个数值； TT4TT2是R2处接收到的T1和T2发射声信号的时间差，这是一个双发单收声系，其数值和与之对称的R2发射，T1和T2接收的发射探头在上方的的单发双收声系记录结果完全相同，记作t上TT4TT2,仪器自动将地层F的时差值按t1/2(t上t下)1/2(TT4-TT2)+(TT2-TT1)进行记录，其结果相当于源距为2.4384米(8英尺)、间距为0.6096米(2英尺)的双发双收声系井眼补偿记

32、录结果。,长源距声波全波列测井记录中的关键问题是在全波列中区分纵波、横波及其它类型的波，而最主要的是区分纵波和横波。现有的记录方式是从纵波和横波的到达时间、相位和幅度上加以区分和识别的。,纵波与横波的区分：到达时间：CpCstpts；声波幅度：横波大于纵波；声波相位：纵波与横波首波相位相反，即相位相差180,横波幅度大于纵波幅度：横波能量更集中分布在分界面附近；滑行横波是在第二临界角基础上产生的，而以第二临界角入射时反射回井内的声能明显小于以第一临界角的情况；横波只传递介质的剪切变形，而纵波传递介质体积膨胀-压缩过程中的热交换和损耗。,长源距声波全波列测井图(全波列方式)：左道：TT1、TT2

33、、TT3、TT4、DTC和DTS；右道：按1米的深度间隔标出代表这一井段的声波全波列图形。,长源距声波全波列测井所记录的测井信息：纵波时差tp(DTC)；横波波时差ts(DTS)；速度比Cp/Cs= ts/tp(DTR)；纵波幅度AP2(T1发射R2接收)；横波幅度AS2 AP2(T1发射R2接收)；,声波比(SRAT)(两个接收探头接收到的同一发射探头的声信号首波幅度比) 幅度比B/A,A：纵波幅度比；B：横波幅度比；r1：T1与R1之间间距；r2：T1与R2之间间距；r0：r1r2；G：声波在发射和接收探头间几何扩展的衰减因子，P：纵波衰减系数； s：横波衰减系数；,二、 声波全波列测井资

34、料解释,长源距声波全波列测井资料提供了井壁附近岩层的纵波、横波及井内流体中管波的速度、幅度、频率及波形包络等信息。这些信息均受井壁岩层的制约与影响，因而，可以利用这些信息来分析和判断井壁岩层的孔隙特性、孔隙中流体性质及渗滤特性，以及岩石的力学性质等，但是，应用比较充分的是速度信息。,1、 估算储集层孔隙度1） 根据测得的储集层横波速度Cs估算储集层的粒间孔隙度(横波孔隙度s)，经验公式： s(CmasCs)/3CsCmas储集层骨架的横波速度。,结论：当sp及Cp/Cs1.75时，储集层为裂缝孔隙；当sp及Cp/Cs1.75时，储集层为粒间孔隙；,2） Pickett提出利用横波时差估算孔隙度

35、：Cmas岩石骨架的横波速度；M经验系数，当37%时，m=2。,在根据ts计算孔隙度的图版中：白云岩：ts/tp1.8；石灰岩：ts/tp1.9；砂 岩：ts/tp1.581.78；含气砂岩：ts/tp1.6；该方法的优点在于考虑了岩性对孔隙度的影响。,2 判断孔隙形状及储集层孔隙类型国内外研究表明：孔隙形状及大小是影响弹性波的因素之一。将孔隙形状看成长轴及短轴不同的椭球体，纵剖面上的短轴长度a与长轴长度b的比值，即a/b作为孔隙形状的特征值，定义为“纵横比”。球形孔隙，=1，数值越小，则孔隙越接近于裂缝。因此，与对弹性波都有影响。,根据纵横波的幅度信息判断储集层的孔隙类型。统计资料表明，在裂

36、缝性储集层中纵波和横波的幅度都有减小，而横波幅度的减小尤其显著。,声波的衰减是由于溶洞或孔洞对声波的散射所引起的，岩石对声波散射衰减的大小与声波信号频率的三次方成正比。P与S分别为纵横波的衰减系数。,3 判断岩性对不同岩性的地层，其泊松比具有不同数值，而可由岩石的纵波与横波速度Cp和Cs计算得出。,常见岩石及矿物的Cp/Cs值,曲线符号为Cp/Cs的数值,4 判断岩石孔隙中流体的性质地层中的流体性质不同，则纵波与横波速度比Cp/Cs是不相同的，例如，含水砂岩的Cp/Cs大于含气砂岩的Cp/Cs 。,BHTV 利用反射波的能量与反射界面的声阻抗有关的原理，通过测量反射波的能量的强度来了解井壁岩石

37、和套管状况。 基本原理 发射2MHz左右的超生脉冲，在仪器上升测量中，换能器向井壁作螺旋状连续声波扫描。 由于井内泥浆性质固定，反射波的能量只与井壁状况有关。声阻抗大的井壁，R大，反射波强，颜色亮；R小则弱，颜色暗。,孔洞,低速地层,3.BHTV的应用（1） 划分高速、低速地层裸眼井中：亮区，高速地层，暗区，低速地层（2） 确定灰岩剖面的裂缝、溶洞 裂缝或溶洞为暗色的条带如果裂缝与井眼相交，则可确定裂缝的倾角,：,h,裂缝,h,d,求斜交裂缝的倾角：h：黑色条带最高点至最低点的垂直距离。 d：井的直径,小结 （这门课程的主要内容）声速测井的原理、仪器结构声速测井的应用、如何计算孔隙度声幅测井的原理、仪器结构和应用长远距声波测井仪的结构和应用声波成像测井的原理和应用,