地球物理测井9声波测井.ppt

《地球物理测井9声波测井.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地球物理测井9声波测井.ppt（85页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、9 声波测井,9 声波测井,利用岩石的声学特性（声波速度、声幅）来研究岩石的一类方法。,9.1 岩石的声学特性,声波的成分及速度：声波是由物质的机械振动产生的。通过质点间的相互作用将振动由近及远地传递，根据质点运动特征的不同，声波可分为：纵波（或压缩波或P波）：质点的振动方向与波的传播方向一致。纵波主要产生体积变化，所以也称压缩波。,9.1 岩石的声学特性,在介质中的速度：Vp介质中纵波的速度（）（m/s）介质的体积密度（g/cm3）,9.1 岩石的声学特性,在介质中的速度：E介质的杨氏模量（纵向伸长系数）：单位截面上受的力与单位 长度的形变之比。,9.1 岩石的声学特性,在介质中的速度：泊松

2、比（横向压缩系数）横向相对压缩与纵向相对 伸长之比,9.1 岩石的声学特性,横波（或剪切波或S波）质点的振动方向与波的传播方向垂直。横波主要引起形状变化（切变），也称之为剪切波。在介质中的速度：,9.1 岩石的声学特性,面波：在厚度约等于波长的层内沿介质的表面传播的波。包括：瑞利波：其速度约等于0.9VsVs 拉夫波：其速度约等于0.9VsVs 偶 波：它是最快的面波：速度=0.9VsVs 斯通利波：是在液固体界面上由液体中的纵波和固体中的横波干涉所产生的。其速度小于固体中的Vs和液体中的Vp。,9.1 岩石的声学特性,可以看出：（1）介质中的声波速度与介质的弹性系数及体积密度（岩性、)有关。

3、,9.1 岩石的声学特性,（2）同一介质中的不同波的速度不同；对于大多数沉积岩：Vp1.73Vs 即一般纵波速度Vp大于横波速度Vs，横波速度大于面波速度。,9.1 岩石的声学特性,波的折射与反射；声波在经过不同的两种介质的分界面时，会发生反射和折射，且遵循光的反射定律和折射定律。,9.1 岩石的声学特性,对于纵波：,9.1 岩石的声学特性,对于横波：,9.1 岩石的声学特性,当=90o时,折射波沿界面传播滑行波 这时的i全反射角（临界入射角）,9.1 岩石的声学特性,反射系数和折射系数：,9.1 岩石的声学特性,1V1与2V2的差别越大，反射系数越大，折射系数越小。,9.1 岩石的声学特性,

4、波的干涉：当相同频率的几个波到达同一点时发生波的干涉，即振动加强（相位相同）或减弱（相位相反）。,9.1 岩石的声学特性,引起声波幅度衰减的其他原因：地层吸收能量而使幅度衰减（即质点的振动要克服相互间的摩擦力）。不同的介质对波幅的衰减程度不同，它主要取决于：（1）波的频率（波长）及波的类型（纵波、横波等）（2）地层的密度(一般密度越小，声幅的衰减越严重)（3）岩石的结构（颗粒大小、接触情况等）（4）介质中的声波速度。,9.2 声波速度测井（AC）,声波速度测井简称声速测井，它主要是通过测量波的速度来研究地层。,9.2 声波速度测井（AC）,单发双收声速测井仪 测量过程中发射探头发射声脉冲，接收

5、探头接收声脉冲。,9.2 声波速度测井（AC）,（1）泥浆直达波：,9.2 声波速度测井（AC）,（2）一次反射波：,9.2 声波速度测井（AC）,多次反射波：,9.2 声波速度测井（AC）,（3）滑行波,9.2 声波速度测井（AC）,声波的传播：（1）泥浆直达波：（2）一次反射波：多次反射波：（3）滑行波 显然，泥浆直达波、反射波都是在泥浆中传播的，其传播速度与地层无关，只有滑行波的传播与地层有关。,9.2 声波速度测井（AC）,滑行波作为首波到达接收器R的条件：因为 所以,9.2 声波速度测井（AC）,滑行波作为首波到达接收器R的条件：,9.2 声波速度测井（AC）,滑行波作为首波到达接收

6、器R的条件：,9.2 声波速度测井（AC）,声波时差与地层速度的关系：滑行波到达R1的时间TR1：,9.2 声波速度测井（AC）,声波时差与地层速度的关系：滑行波到达R2的时间TR2：,9.2 声波速度测井（AC）,声波时差与地层速度的关系：滑行波到达R1、R2的时间差：其中：l仪器的间距，对于某一仪器l=常数。所以，T反映了地层声速的变化。但T 的大小还与l有关，即某地层用不同的仪器测量时，随l的不同所测得的 T也会不同，给解释带来不便。,9.2 声波速度测井（AC）,测井所记录的声波时差：同一地层Vt不变，用不同的仪器测量时 t相同。而不同地层，Vt不同。即用t 可以分析地层的Vt解决相应

7、的地质问题：t的单位：s/m 或s/ft；记录点：是R1与R2的中点。,9.2 声波速度测井（AC）,其他声速测井仪的测量原理（从略）它们与单发双收有一定的差别，每一种测井仪器的诞生都是对已有测井仪器工作性能的改进。如：双发双收声波测井仪的研制就是为了克服井眼的影响。,9.2 声波速度测井（AC）,对于单发双收测井仪在井眼扩大井段的上下界面处，时差曲线出现假异常。,9.2 声波速度测井（AC）,双发双收测井仪可克服井眼的影响。由T1 R1 R2测得t1 由T2 R2 T1测得t2 其测量结果受井眼的影响较小。,9.2 声波速度测井（AC）,总之，我们通过各种声速测井仪器可获得与地层声速成倒数关

8、系的声波时差。,9.2 声波速度测井（AC）,影响因素：井眼大小的影响,9.2 声波速度测井（AC）,影响因素：层厚的影响：对于薄层（hl）时，其声波时差测井值将受围岩的影响。,9.2 声波速度测井（AC）,周波跳跃的影响：T发射一定能量的声脉冲之后，两个记时器同时开始记时。,9.2 声波速度测井（AC）,周波跳跃的影响：R1接收到该声脉冲的首波后停止记时，测得的时间为TR1。该声脉冲在地层中继续传播，其到达R2时,R2停止记时，测得的时间为TR2 T=TR2TR1,9.2 声波速度测井（AC）,t=T/l=1/Vt 当声信号到达接收器，而没有足够的能量触发接收器使其停止记时时，测得的TR2、

9、TR1中的一个或两个都不准确，从而使tt实际或tt实际，即在某层为不定值(忽大忽小)。这种现象就是“周波跳跃”。,9.2 声波速度测井（AC）,“周波跳跃”在曲线上的特征,9.2 声波速度测井（AC）,声波时差曲线的特点：对应于地层中部其测井值最接近于地层的真实的声波时差。（受围岩的影响小）对于厚层(hl)曲线的半幅点对应于层界面。,9.2 声波速度测井（AC）,声波时差测井曲线的应用划分地层不同的岩层具有不同的t对于厚层(hl)曲线的半幅点对应于界面。,9.2 声波速度测井（AC）,识别气层 气与油和水相比有两个重要特点：气的声速比油和水的要小的多。气对声幅的衰减比油和水严重的多。,9.2

10、声波速度测井（AC）,识别气层气层的声波时差明显大于油层和水层;气层容易引起周波跳跃 注意：用声波时差识别气层一定要排除假象：泥浆中的气浸 严重扩径 碳酸盐岩中的裂缝带。,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 方法一 用岩芯刻度测井；方法二 用体积模型法推导：其中：tma骨架的声波时差 tf孔隙流体的声波时差(通常为泥浆滤液的声波时差)。,9.2 声波速度测井（AC）,9.2 声波速度测井（AC）,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度注意：用t求时一定要注意其应用条件。当某些条件有差异时,就要进行相应的校正。,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 若地层孔隙中并非

11、完全是泥浆滤液时就要进行油气校正：,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 压实校正：,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 cp的确定方法方法:用邻层泥岩的声波时差与标准泥岩的声波时差进行确定 的单位为：的单位为：为泥岩的声波时差,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 将s与实验分析的比较 岩石的真孔隙度,9.2 声波速度测井（AC）,确定地层的孔隙度 泥质校正:,9.3 声幅测井,井分为裸眼和套管井两种,声波在这两种井中的传播是有一定的差别的,所以声幅测井的原理及应用就不尽相同。,裸眼井中的声幅测井,仪器结构 记录的信息:滑行纵波首波的幅度,裸眼井中的声幅测井,

12、主要用途:判别气层:气对声幅的衰减较油和气都要大(条件是冲洗带中有气存在)识别裂缝及溶洞带:裂缝的反射使声幅减弱 洞处的散射、干涉、反射使声幅减弱。,套管井中的声幅测井,套管井中声波的传播及特点:1泥浆波:(1)直达波:到达R的时间及能量不变(2)一次反射波：到达R的时间及能量不变(3)多次反射波：到达R的时间及能量不变 即在泥浆不变的井中,任意深度处的纵波幅度基本相同。,套管井中的声幅测井,2套管波：(1)滑行波：到达R的时间及能量不变。(2)一次反射波：到达R的时间与滑行波到达接收器的时差相差微小可认为是同时到达,但其能量的大小取决于套管与水泥的胶结程度。(3)多次反射波:能量很弱可忽略。

13、即：套管波的幅度反映了套管与水泥的胶结程度。,套管井中的声幅测井,3水泥环波：(1)滑行波(2)一次反射波(3)多次反射波 由于水泥环中存在许多的微裂缝(液体不可液动),对声波幅度的衰减严重,所以以上各种波到达R时能量很弱(可忽略)。,套管井中的声幅测井,4地层波:只有滑行波。(1)到达R的时间随地层而变化(2)能量的大小一方面与地层有关,另一方面与两个界面的胶结情况有关。,套管井中的声幅测井,所以可以利用套管波及地层波评价固井质量。套管井中各种波到达接收器的先后顺序：套管波、水泥环波、地层波、泥浆波,套管井中的声幅测井,固井声幅测井(水泥胶结测井,CBL)仪器结构 记录的信息:套管波的第一个

14、波峰的幅度。,套管井中的声幅测井,固井声幅测井曲线。,套管井中的声幅测井,应用：检查固井质量：相对幅度0.4时,水泥与套管胶差。,套管井中的声幅测井,声波变密度测井(VDL)记录的信息:套管中所有纵波（套管波、水泥环波、地层波、泥浆波）的幅度,套管井中的声幅测井,声波变密度测井(VDL)显示方式：波形方式：优点：直观 缺点：不连续,套管井中的声幅测井,调辉方式：用正半周波幅的大小控制荧光屏上象点的辉度一信号(波幅)大,辉度(亮度)强,在胶片上影像黑,由胶片晒出的测井图与胶片上的图像一致。测井图由黑白相间的条带构成,条带越黑,声幅越强,套管井中的声幅测井,声波变密度测井(VDL)声波变密度测井的

15、应用：检查固井质量,9.4 长源距声波全波列测井,9.4.1 全波列,波列的成分 纵波 横波 假瑞利波 斯通利波各种波由T到达R的先后顺序滑行纵波 滑行横波 假瑞利波 斯通利波,全波列测井,记录的信息 所有波的速度和幅度 滑行纵波 滑行横波 假瑞利波 斯通利波,全波列测井,显示方式波形图（WF）,全波列测井,显示方式变密度（VDL）,全波列测井,全波列测井,全波列测井资料的应用用纵波时差（）和横波时差（）判别岩性：岩性石英 1.487砂岩 1.581.78白云石 1.8白云岩 1.772.15方解石 1.9石灰岩 1.672.15,全波列测井,全波列测井资料的应用确定岩层的孔隙度 用纵波时差确

16、定孔隙度 方法与声速测井同 用横波时差确定孔隙度 方法与纵波同,全波列测井,全波列测井资料的应用识别孔隙中流体的类型 油层：相对于水层：，气层：相对于油层：，,全波列测井,全波列测井资料的应用识别裂缝的类型（水平、垂直、斜交、网状）低角度裂缝对纵、横波幅度都有衰减，横波的衰减相对于纵波要大。高角度裂缝对纵波衰减不明显，对横波及后续波造成严重的干涉，使波形畸变。,全波列测井,全波列测井资料的应用确定岩层的机械特性：弹性模量 拉梅常数、切变模量、泊松比、杨氏模量、体积模量、体积压缩系数。,全波列测井,全波列测井,全波列测井资料的应用确定岩层的机械特性：井壁上有效应力 周向有效法应力、径周向切应力Tr、垂向有效法应力。,全波列测井,全波列测井,