dianzja4-裸眼井声波测井.docVIP

第四章 裸眼井声波测井 声波测井是根据声波学物理理论发展起来的一种测井方法。在裸眼井中，声波测井仪测量的井眼周围地层介质的声学特性，如地层中的声传播速度，地层介质对声能量的衰减特性等。 从40年代到现在，声波测井仪历经了从单发射单接受，单发射双接受及双发射双接受方式的演变过程。测量内容也由仅测量地层纵波速度增加到纵波速度和衰减的测量。随着计算机的广泛应用和数字处理技术的迅速发展，加快了对声波测井实现全波分析的进程，可以或得更多的地层声学性质，比如纵波速度，纵波衰减，横波速度，横波衰减以及斯通利波的速度和衰减。大大开拓了声波测井在地层评价中的应用范围。 由于地层性质的纵波声速不同，因此现场解释多用纵波速度来区分地层孔隙度与声波时差（速度的倒数）的关系式，即怀利公式。 怀利公式是一个经验关系式，在绝大部分地层情况并不准确成立，需要修正，有人近年来推出更符实际的公式。 4.1 裸眼井声波测井的物理特性 当源距Z0足够大时，纵波是接收波列中的首波。根据射线理论，以临界角入射到井壁上产生的滑行纵波又以临界角折射回井内到达接收器，并且有，由式（4－1）和式（4－2）可以得到段地层的时差表达式，并按习惯用Δt代表时差， 即 (μs/m) (4-3) 式中，t1为接收器R1的首波到达时间，μs；t2为接收器R2的首波到达时间，μs。 当C,D间为均匀地层时，由式（4－3）算得的Δt为该地层的时差；当C,D间包括两层以上的地层，由式（4－3）算得的Δt为所含地层时差的加数平均值。 把R1、R2的中点称为仪器的记录点。十分明显，仪器的记录点深度与它所对应的测量地层CD的中点深度不完全相等，两者的偏差可以从几厘米到几十厘米，随地层的声速而变，在单发双收测量方式中，通常不考虑这种偏差。直接把仪器记录点深度当作与其对应的测量层段的中点。 事实上，声波测井时得到的接收波形是若干种传播速度各不相同的波的合成波形，（如图4－1），我们测量接收波形中首波的时差,目的是测量地层纵波的时差。下面就如何保证地层纵波是首波，如何考虑时差的测量精度和层厚分辨率等问题进一步讨论。 1. 源距的选择 从上节分析知道，在裸眼井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但是决定一个波是否 能最早到达接收器而成为首波，应视其声程或传播时间是否最小。换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波首先到达接收器而成为首波。 由上上页图，设井眼的直径为D发射器（或接收器）的直径为，地层纵波速度为， 井内液体速度为，源距为，则纵波为首波的条件为 (4-4) 式中，tf为R1上液体直达波到达时间，μs；tp为R1上地层纵波到达时间，μs。 由图知道： tf＝Z0/vf (4-5) （4-6） 式中， 综合式（4-4）～（4-6）得到 （4-7） 式（4-7）就是裸井眼井声波测井仪器中源距的选择原则。由于地层纵波速度的变化范围较大，为了使所选的源距Z0在各种地层情况下都能满足式（4-7），在选择Z0时应取vp为可能遇到的地层中的最小纵波速度值。 例如，取vp＝1800m/s（泥岩纵波速度），vf＝1500m/s,D=22cm，d＝5cm，代入式（4-7）得： Z0＞0.56m 源距Z0并不是取得越大越好，因为声源的强度总是有限的。在常规声波测井仪中，一般选源距为1m左右；在长源距声波测井仪中，源距将选到2.44m和3.05m。 2. 间距的选择 我们已经知道，声波测井仪在某一深度点测得的时差是以深度点为中心，厚为Z（间距）的地层段的平均时差，可见仪器的纵向分辨率与间距大小密切相关。下图绘出了三种不同间距的仪器对厚度为H的同一地层测得的声波时差理论曲线，三种间距情况分别为Z＜H，Z=H，和Z＞H，分析结果如下： （a）Z＜H，时差曲线在地层中部所对应的深度处出现一段平稳区，其读数等于地层时差；地层的上、下界面与时差曲线的幅点相对应。因此，地层的时差值和地层界面在时差曲线上都得到了明确表示。 （b）Z=H，时差曲线在地层中点所对应的深度处达到地层的时差值，地层上、下界面与时差曲线的幅点相对应。于是地层时差值和地层界面同样在时差曲线上取得明确的显示。 （c）Z＞H，时差曲线上任