2008波测井课程-声速.ppt

世界测井技术的发展的现状 中国测井技术的发展的现状 岩层速度 在均匀各向同性介质中,纵波、横波速度与密度、弹性系数有 关，对于岩层速度是： 1）与岩石的矿物成分、弹性特性、密度有关； 2）与岩层的孔隙度、流体特性及饱和情况有关； 3）与埋藏深度、地质年代、地质构造等有关。 岩性是影响声速的最主要因素 不同灰质胶结物砂岩声速（胜利） 第二节 岩石的弹性与声波速度 不同压力、温度下岩石速度变化 第二节 岩石的弹性与声波速度 岩心速度与含气饱和度的关系 纵波 纵波 横波 横波 第二节 岩石的弹性与声波速度 1. 波动方程 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 ●弹性杆件波动方程推导 ●井孔中声波导的物理模型和波动方程 ●孔隙介质中声波传播的Biot理论简介 ●井孔附近各种模式波的物理说明 一、反射与折射 1、反射折射定律 在两种介质界面上，声波传播符合斯奈尔定律 V1 Vp，Vs 泥浆 地层 2. 声波在井壁上折射与滑行波 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 2、垂直入射 幅度反射、 折射系数 能量反射、 折射系数 V1 Vp，Vs 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 二、滑行纵波 1、第一临界角折射纵波 由折射定律 也就是折射纵波沿井壁岩层传播—滑行纵波，此时入射角为第一临界角，即 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 二、滑行纵波 2.滑行纵波特性： 1）沿井壁附近滑行传播，速度为Vp。 2）是一种非均匀波，在地层中，离井壁距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3?p（即Vp/f）范围内，在Z= ?p内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个?p左右。 例：砂岩Vp=4000m/s，f=20kHz ?p =0.2m 3)在井中传播方式:滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥体（惠更斯定律）。 说明C与B点波阵面相位相同—侧面波，F点发射源看作点源，向四面入射，以C点固定CB面转一周成圆锥面。 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 二、滑行纵波 4）对于井内接收点，滑行波的振幅随距离Z增加是衰减的。 直达波A?1/Z 滑行纵波A ?1/Z (lnZ)2 对于Ze=2.72m,滑行波衰减快 对于Ze=2.72m,直达波衰减快 与频率成正比,频率高幅度大,但地层衰减也大 球面波 直达波 滑行纵波 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 三、滑行横波 滑行横波特性 由折射定律 也就是折射横波沿井壁岩层传播—滑行横波，此时入射角为第二临界角，即 滑行横波特性: 1）沿井壁附近滑行传播，速度为Vs。 2）是一种非均匀波，在地层中，离井壁径向距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3?s（即Vs/f）范围内，在Z= ?s内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个?s左右。 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 三、滑行横波 直达波A?1/Z 滑行横波A ?1/Z2，不像纵波滑行横波始终比泥浆直达波衰减快。 4）滑行横波幅度大于纵波幅度 它们的波长之比为：?s/ ?p=Vs/Vp?fp/fs=0.578 ?20/18 =0.65 因此靠近井壁附近滑行横波幅度较滑行纵波幅度有更多能量。另外，横波反射系数远小于纵波反射系数，即有更多能量进入地层，在相同的情况下有更多的能量转换为滑行横波。 直达波 滑行横波 5)在井中传播方式:滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥体。 说明C与B点波阵面相位相同—侧面波，F 点发射源看作点源，向四面八方入射，以C点固定CB面转一周成圆锥面。 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 某些地层纵横波速度和临界角 Vf=1600m/s，?=1.2g/cm3 A B C T R L 除了滑行波外还有直达波和反射波. ?1 ?c 井中直达波\反射波,地层折射纵横波 2) ?c ?1 ?s井中直达波\反射波,地层折射横波 3) ?s ?1 900 全反射波—伪瑞利波（界面波） 4） ?1?900 界面波—斯通利波 第三节 声波在岩石中的传播与衰减 3. 声波在传播过程中能量的分散 声波在岩石中传播，能量（与幅度的平方成正比）会发生衰减，一是由于波前扩展或界面反射造成的声能衰减，一是因为介质对声波能量的吸收而产生的衰减。 波前扩展或界面反