1、聲波測(cè)井聲波測(cè)井9Acoustic logging（Borehole Compensate Logging）Long Source length Sonic LoggingCement Bond LoggingVariable Density Logging聲波幅度測(cè)井(Acoustic Amplitude Logging)Borehole Television ImageNoise Logging（Sonic Logging）聲波速度測(cè)井（Acoustic Velocity Logging）聲波頻率測(cè)井(Acoustic frequency Logging)第1頁(yè)/共50頁(yè) Schlumbe

2、rgerSchlumberger，Baker HughesBaker Hughes， HalliburtonHalliburton 等等國(guó)際石油公司都采用了陣列聲波或聲波成像測(cè)井技術(shù)，例如：國(guó)際石油公司都采用了陣列聲波或聲波成像測(cè)井技術(shù)，例如： CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log) UBIUBI、USIUSI CETCET、SBTSBT DSIDSI XMacXMac 聲波成像測(cè)井第2頁(yè)/共50頁(yè)聲波速度測(cè)井（井眼補(bǔ)償聲波測(cè)井）聲波測(cè)井原理聲波測(cè)井曲線聲波測(cè)井儀器

3、結(jié)構(gòu)聲波測(cè)井應(yīng)用Snell LawSnell Law滑行縱波滑行縱波滑行橫波滑行橫波第第1 1臨界角臨界角第第2 2臨界角臨界角Fermat PrincipleFermat Principle臨界源距臨界源距聲波時(shí)差聲波時(shí)差DTDT，（us/ftus/ft，us/mus/m）單發(fā)雙收單發(fā)雙收雙發(fā)雙收雙發(fā)雙收長(zhǎng)源距雙發(fā)雙收長(zhǎng)源距雙發(fā)雙收Cycle skipCycle skip識(shí)別氣層識(shí)別氣層劃分巖性劃分巖性計(jì)算孔隙度計(jì)算孔隙度第3頁(yè)/共50頁(yè)1. 波的傳播介質(zhì)1介質(zhì)2入射波入射角反射角折射角反射波折射波聲波測(cè)井新技術(shù)第4頁(yè)/共50頁(yè)第5頁(yè)/共50頁(yè)2. 產(chǎn)生滑行波的條件VPVP2 2 VP VP

4、1 1時(shí)時(shí), ,折射角折射角 = 90= 90折射定律:VPVPinin211SS第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)聲波測(cè)井新技術(shù)第6頁(yè)/共50頁(yè)第7頁(yè)/共50頁(yè)第8頁(yè)/共50頁(yè)第9頁(yè)/共50頁(yè)第10頁(yè)/共50頁(yè)聲波測(cè)井曲線第11頁(yè)/共50頁(yè)砂巖的理論骨架時(shí)差:tma=182s/m (硅質(zhì)膠結(jié))灰 巖: tma=156s/m 白云巖: tma=143 s/m 無(wú)水硬石膏: tma=164 s/m巖鹽時(shí)差: tma=220 s/m淡水: tmf=620 s/m 鹽水: tmf=608 s/m 對(duì)膏巖剖面有很強(qiáng)的分辯力,由于巖鹽和無(wú)水石膏在時(shí)差曲線上區(qū)別很大,很容易識(shí)別.聲波測(cè)井的應(yīng)

5、用第12頁(yè)/共50頁(yè)第13頁(yè)/共50頁(yè)第14頁(yè)/共50頁(yè)第15頁(yè)/共50頁(yè) M.R.Wyllie 時(shí)間平均公式最初在計(jì)算彈性波的速度時(shí)，公式中包含了孔隙度，巖石最初在計(jì)算彈性波的速度時(shí)，公式中包含了孔隙度，巖石骨架、孔隙流體彈性參數(shù)、巖石顆粒及其堆積方式的幾何特征值。骨架、孔隙流體彈性參數(shù)、巖石顆粒及其堆積方式的幾何特征值。但是公式過(guò)于復(fù)雜，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。但是公式過(guò)于復(fù)雜，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。19561956年年M.R.WyllieM.R.Wyllie提出了根據(jù)聲波測(cè)井資料估算儲(chǔ)層孔隙提出了根據(jù)聲波測(cè)井資料估算儲(chǔ)層孔隙度的模型，公式如下：度的模型，公式如下：這個(gè)公式后來(lái)被稱為這個(gè)公式后來(lái)被稱為“威利

6、時(shí)間平均公威利時(shí)間平均公式式”mafmafptttVV)1(1V1聲波測(cè)井的應(yīng)用第16頁(yè)/共50頁(yè) t = t = t tf f + t tmama(1-(1- ) ) b b = = f f + + mama(1-(1- ) ) N N = = NfNf + + NmaNma(1-(1- ) )孔隙(流體)骨架純巖石聲波測(cè)井的應(yīng)用第17頁(yè)/共50頁(yè)聲幅測(cè)井第18頁(yè)/共50頁(yè)T R泥漿波套管波地層波井眼套管壁水泥環(huán)井壁地層 1. 1. 評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的測(cè)井方法評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的測(cè)井方法 在套管井中從發(fā)射器在套管井中從發(fā)射器到接收器的聲波有：到接收器的聲波有：泥漿波、套管波和地泥漿波、套管波和地層波。

7、層波。第第I I聲學(xué)界面：聲學(xué)界面：套管水泥環(huán)套管水泥環(huán)第第IIII聲學(xué)界面：聲學(xué)界面：水泥環(huán)井壁地層水泥環(huán)井壁地層第I界面第II界面聲波幅度測(cè)井第19頁(yè)/共50頁(yè)100目的井段曲線幅度相對(duì)幅度自由套管曲線幅度 水泥膠結(jié)測(cè)井采用相對(duì)幅度來(lái)判斷固井質(zhì)量的好壞，即：通常，根據(jù)相對(duì)幅度大小，把固定質(zhì)量劃分成三個(gè)等級(jí)：膠結(jié)良好：相對(duì)幅度小于20；膠結(jié)中等：20小于相對(duì)幅度小于40；膠結(jié)差：相對(duì)幅度大于40 第20頁(yè)/共50頁(yè)膠結(jié)情況總結(jié)表 膠結(jié)情況膠結(jié)情況套管波套管波 地層波地層波變密度顯示變密度顯示自由套管自由套管強(qiáng)強(qiáng)弱或無(wú)弱或無(wú)顯示顯示左清晰條紋平直左清晰條紋平直 I好好 II好好弱弱強(qiáng)強(qiáng)左模糊或

8、消失右左模糊或消失右清晰清晰 I好好 II差差弱弱弱弱左模糊右模糊或左模糊右模糊或消失消失 I差差 II好好強(qiáng)強(qiáng)中強(qiáng)中強(qiáng)左清晰右有顯示左清晰右有顯示 I差差 II差差強(qiáng)強(qiáng)弱弱左清晰右模糊左清晰右模糊 第21頁(yè)/共50頁(yè) 第22頁(yè)/共50頁(yè) 第23頁(yè)/共50頁(yè) 水泥評(píng)價(jià)測(cè)井CET下井儀器由8個(gè)超聲換能器和一個(gè)參考換能器組成，見(jiàn)圖215。它不僅能反映套管井中兩個(gè)聲學(xué)界面的膠結(jié)情況，而且對(duì)管外水泥膠結(jié)具有圓周分辨力和縱向分辨率。8個(gè)換能器按螺旋形排列，相鄰兩個(gè)之間夾角為45，各自探測(cè)套管的45角范圍的空間。 第24頁(yè)/共50頁(yè) SBT能夠從每間隔60的方位對(duì)套管井井壁周圍的水泥膠結(jié)情況進(jìn)行測(cè)量，其發(fā)

9、射和接收探頭平面展布如圖216所示。SBT環(huán)能同時(shí)提供聲波變密度測(cè)井資料。 圖2-16 SBT聲系結(jié)構(gòu)平面展示圖 第25頁(yè)/共50頁(yè) 與BHTV相比，UBI和UST具有更高的測(cè)量精度和更好的圖像質(zhì)量，UBI的垂向分辨率變化范圍0.20.4in（0.508-1.016cm）。UBI和USI的探頭結(jié)構(gòu)相似，（圖中的探頭適用于不同井眼，根據(jù)井眼大小，UBI和USI儀器的聲波探頭可以拆換）。 第26頁(yè)/共50頁(yè)不同巖性和裂縫在BHTV圖上的 顯示 不同巖性的顯示裸眼、井壁平滑、泥漿恒定、反射波的能量取決于巖層的密度和速度。高速地層或高密度地層圖上 亮區(qū)低速地層或低密度地層圖上 暗區(qū)砂泥巖剖面：砂巖亮區(qū)

10、 泥巖 暗區(qū)井壁不平、發(fā)射的聲波不能垂直入射，反射波的能量與入射角有關(guān)。增加，R減小，反射波的能量低，在BHTV圖上為暗區(qū)或黑色的條帶。第27頁(yè)/共50頁(yè)孔洞低速地層第28頁(yè)/共50頁(yè)第29頁(yè)/共50頁(yè)裂縫：為構(gòu)造作用、成巖作用或鉆井誘導(dǎo)作用形成的暗色線條，當(dāng)有充填作用導(dǎo)致方解石、石英等高阻物質(zhì)充填裂縫時(shí)，多表現(xiàn)為亮色。天然縫（低角度）天然縫（高角度）第30頁(yè)/共50頁(yè)基于實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進(jìn)仿真模型基于實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進(jìn)仿真模型32放射性測(cè)井主講：劉紅岐（博士后）第31頁(yè)/共50頁(yè)第32頁(yè)/共50頁(yè)第33頁(yè)/共50頁(yè)第34頁(yè)/共50頁(yè)第35頁(yè)/共50頁(yè)第36頁(yè)/共50頁(yè)第37頁(yè)

11、/共50頁(yè)第38頁(yè)/共50頁(yè) 核測(cè)井是通過(guò)探測(cè)巖石及其孔隙流體的核與電磁學(xué)物理性質(zhì)，研究鉆井地質(zhì)剖面，勘探石油、天然氣、煤以及鈾等有用礦藏的地球物理方法。 核測(cè)井的適用條件：一般的泥漿井、油基泥漿井、高礦化度泥漿井、空氣鉆井（裸眼井、套管井）第39頁(yè)/共50頁(yè)核測(cè)井放射性測(cè)井核磁共振測(cè)井：通過(guò)測(cè)量核子在外加磁場(chǎng)作用下的特征，識(shí)別巖性和流體。如MRIL,CMRNatural Gamma：GR & SGR第40頁(yè)/共50頁(yè)1. 地層中的放射性元素 40K1.46Mev 238U 1.76Mev 232Th2.62Mev2. 射線的種類 ：2He4：帶電，質(zhì)量大，易吸收，穿透能力小 ：e：帶電，質(zhì)量

12、小，易吸收，穿透能力小 ：光子 ，不帶電，質(zhì)量小，穿透能力強(qiáng)。1.76第41頁(yè)/共50頁(yè) 能在衰變時(shí)發(fā)射光子的元素稱為伽馬輻射體。地層中能發(fā)射伽馬光子的核素主要是U、Th及其衰變產(chǎn)物和鉀的放射性同位素K-40。伽馬光子與物質(zhì)發(fā)生相互作用的過(guò)程中，能量逐漸降低。如果射線的能量30Mev, 伽馬光子與接觸物質(zhì)間將可能逐級(jí)產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)。3. 射線與物質(zhì)的相互作用第42頁(yè)/共50頁(yè)3.1 電子對(duì)效應(yīng)：electronpair effect generally，the energy of is between 0.5 to 5.3 Mev, according to the la

13、w of conservation of energy, if electronpair effect occurs, the lowest energy of must be 2Ee, that is following equation: 2m0C2=20.51Mev=1.02Mev.能量大于1.02Mev的光子在通過(guò)原子核附近時(shí)，與核的庫(kù)侖場(chǎng)相互作用，可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，而本身被全部吸收。第43頁(yè)/共50頁(yè)3.1 電子對(duì)效應(yīng)：electronpair effect Where:K: constantNA: Avogadro constant 6.021023mol-1：de

14、nsity g/cm3 Z: atomic numberA: molar massEr: energy of Meve+e-)022. 1(2EZANKtA第44頁(yè)/共50頁(yè)3.1 E1.022Meve+e-第45頁(yè)/共50頁(yè)3.2 康普頓效應(yīng):Compton effect With the attenuation of energy, the impaction capability of is decayed, when its energy is between 0.51Mev to 1.022Mev, the Computon effect occurs.e-第46頁(yè)/共50頁(yè)AZNAe康普頓電子光子(Photon) ：康普頓效應(yīng)導(dǎo)致的光子在穿過(guò)單位距離物質(zhì)時(shí)：康普頓效應(yīng)導(dǎo)致的光子在穿過(guò)單位距離物質(zhì)時(shí)的減弱的減弱e-第47頁(yè)/共50頁(yè)3.2 光電效應(yīng) : photoelectric effect if energy of ray less than 0.51Mev,photoelectron effect occurs, which is first explicitly explained by Al