声波测井原理4.ppt

声波测井 一：声波测井的一般概念 是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，从而对岩层的地质特性和井的技术状况的一种测井方法。 二：声波测井的分类 声波速度测井 求孔隙度和力学参数 声 幅 测 井 研究固井质量 声波电视测井 观察井壁情况、裂缝 噪声测井 了解井下流体的流动 一：声波的定义 是一种机械波，是介质质点振动向四周的传播。 1.声波定义 2.声波的分类 声波 20HZ〈频率〈20KHZ 次声波 频率〈20HZ 超声波 频率〉20KHZ 二：岩石的弹性及弹性参数 1.弹性的定义 是指物体受有限外力而发生形变后恢复原来形态的能力。 2.物体的分类 弹性体 塑性体 可变成 受力发生形变，一旦外力取消又能恢复原状的能力。 弹性体： 反之为塑性体 塑性体： 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方向一致。 横波：介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。 注意：横波不能在流体（气、液体）中传播， 因为它的切变模量=0 在井下，纵波和横波都能在地层传播，而泥浆中只能传播纵波。 三：声波在介质界面上的传播 1：波的传播 1介质 2介质 入射波 入射角 反射角 折射角 反射波 折射波 2：产生滑行波的条件 VP2VP1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 一：单发双收的测量原理 1.声系 R：接收探头 声能转化为电能 T：发射探头 电能转化为声能 井筒 井壁 A B C D T R1 R2 源距 间距 记录点O O 时差 表达式 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 传播速度 4）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。 5）岩层的埋藏深度 岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增加 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= J0 e-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 泥浆波（直达波） 反射波 3）让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）时差的表达式 时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间 △t=t2-t1= 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 5）输出的测井曲线 一条声波时差曲线 测井原 理图 时差 ?s/m 二：影响时差的因素 1.井径的影响 ① ：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。 ②：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。 ③：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),曲线的半幅点为层界面,曲线幅度的峰值为时差。 2）薄层（ h＜l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 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