1、地球物理測井聲波測井第1頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9 聲波測井 利用巖石的聲學特性（聲波速度、聲幅）來研究巖石的一類方法。 第2頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性聲波的成分及速度： 聲波是由物質的機械振動產(chǎn)生的。通過質點間的相互作用將振動由近及遠地傳遞，根據(jù)質點運動特征的不同，聲波可分為： 縱波（或壓縮波或P波）： 質點的振動方向與波的傳播方向一致。 縱波主要產(chǎn)生體積變化，所以也稱壓縮波。 第3頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性在介質中的速度：Vp介質中縱波的速度（ ）（

2、m/s） 介質的體積密度（g/cm3） 第4頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性在介質中的速度： E介質的楊氏模量（縱向伸長系數(shù)）： 單位截面上受的力與單位 長度的形變之比。 第5頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性在介質中的速度：泊松比（橫向壓縮系數(shù)） 橫向相對壓縮與縱向相對 伸長之比 第6頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性 橫波（或剪切波或S波） 質點的振動方向與波的傳播方向垂直。 橫波主要引起形狀變化（切變），也稱之為剪切波。 在介質中的速度： 第7頁，共

3、85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性 面波： 在厚度約等于波長的層內(nèi)沿介質的表面?zhèn)鞑サ牟?。包括?瑞利波：其速度約等于0.9VsVs 拉夫波：其速度約等于0.9VsVs 偶 波：它是最快的面波：速度=0.9VsVs 斯通利波：是在液固體界面上由液體中的縱波和固體中的橫波干涉所產(chǎn)生的。其速度小于固體中的Vs和液體中的Vp。第8頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性可以看出： （1）介質中的聲波速度與介質的彈性系數(shù)及體積密度（巖性、)有關。第9頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學

4、特性（2）同一介質中的不同波的速度不同； 對于大多數(shù)沉積巖： Vp1.73Vs 即一般縱波速度Vp大于橫波速度Vs，橫波速度大于面波速度。 第10頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性波的折射與反射； 聲波在經(jīng)過不同的兩種介質的分界面時，會發(fā)生反射和折射，且遵循光的反射定律和折射定律。第11頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性對于縱波： 第12頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性對于橫波： 第13頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石

5、的聲學特性 當=90o時,折射波沿界面?zhèn)鞑セ胁?這時的i全反射角（臨界入射角） 第14頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性反射系數(shù)和折射系數(shù)： 第15頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性 1V1與2V2的差別越大 ，反射系數(shù)越大，折射系數(shù)越小。 第16頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的聲學特性波的干涉： 當相同頻率的幾個波到達同一點時發(fā)生波的干涉，即振動加強（相位相同）或減弱（相位相反）。 第17頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.1 巖石的

6、聲學特性引起聲波幅度衰減的其他原因： 地層吸收能量而使幅度衰減（即質點的振動要克服相互間的摩擦力）。不同的介質對波幅的衰減程度不同，它主要取決于： （1）波的頻率（波長）及波的類型（縱波、橫波等） （2）地層的密度(一般密度越小，聲幅的衰減越嚴重) （3）巖石的結構（顆粒大小、接觸情況等） （4）介質中的聲波速度 。 第18頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） 聲波速度測井簡稱聲速測井，它主要是通過測量波的速度來研究地層。 第19頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）單發(fā)雙收聲速測井儀 測量過程中

7、發(fā)射探頭發(fā)射聲脈沖，接收探頭接收聲脈沖。 第20頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） （1）泥漿直達波： 第21頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） （2）一次反射波： 第22頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） 多次反射波： 第23頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） （3）滑行波 第24頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）聲波的傳播： （1）泥

8、漿直達波： （2）一次反射波： 多次反射波： （3）滑行波 顯然，泥漿直達波、反射波都是在泥漿中傳播的，其傳播速度與地層無關，只有滑行波的傳播與地層有關。第25頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）滑行波作為首波到達接收器R的條件： 因為 所以 第26頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）滑行波作為首波到達接收器R的條件： 第27頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）滑行波作為首波到達接收器R的條件：第28頁，共85頁，2022年，5月20日，21點2

9、0分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）聲波時差與地層速度的關系： 滑行波到達R1的時間TR1 ：第29頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）聲波時差與地層速度的關系： 滑行波到達R2的時間TR2 ：第30頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）聲波時差與地層速度的關系： 滑行波到達R1、R2的時間差 ： 其中：l儀器的間距，對于某一儀器l=常數(shù)。 所以，T反映了地層聲速的變化。但T 的大小還與l有關，即某地層用不同的儀器測量時，隨l的不同所測得的 T也會不同，給解釋帶來不便。第31頁，共85頁，20

10、22年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）測井所記錄的聲波時差： 同一地層Vt不變，用不同的儀器測量時 t相同。而不同地層，Vt不同。即用t 可以分析地層的Vt解決相應的地質問題： t的單位：s/m 或s/ft； 記錄點：是R1與R2的中點。第32頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）其他聲速測井儀的測量原理（從略） 它們與單發(fā)雙收有一定的差別，每一種測井儀器的誕生都是對已有測井儀器工作性能的改進。 如：雙發(fā)雙收聲波測井儀的研制就是為了克服井眼的影響。第33頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2

11、 聲波速度測井（AC）對于單發(fā)雙收測井儀在井眼擴大井段的上下界面處，時差曲線出現(xiàn)假異常。 第34頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） 雙發(fā)雙收測井儀可克服井眼的影響。 由T1 R1 R2測得t1 由T2 R2 T1測得t2 其測量結果受井眼的影響較小。第35頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） 總之，我們通過各種聲速測井儀器可獲得與地層聲速成倒數(shù)關系的聲波時差。 第36頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）影響因素： 井眼大小的影響第37頁，共85

12、頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）影響因素： 層厚的影響： 對于薄層（ht實際或tt實際，即在某層為不定值(忽大忽小)。這種現(xiàn)象就是“周波跳躍”。 第41頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC） “周波跳躍”在曲線上的特征 第42頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）聲波時差曲線的特點：對應于地層中部其測井值最接近于地層的真實的聲波時差。（受圍巖的影響?。τ诤駥?hl)曲線的半幅點對應于層界面。 第43頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期

13、二9.2 聲波速度測井（AC）聲波時差測井曲線的應用劃分地層不同的巖層具有不同的t對于厚層(hl)曲線的半幅點對應于界面 。 第44頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）識別氣層 氣與油和水相比有兩個重要特點：氣的聲速比油和水的要小的多。 氣對聲幅的衰減比油和水嚴重的多。 第45頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）識別氣層氣層的聲波時差明顯大于油層和水層;氣層容易引起周波跳躍 注意：用聲波時差識別氣層一定要排除假象： 泥漿中的氣浸 嚴重擴徑 碳酸鹽巖中的裂縫帶 。 第46頁，共85頁，2022年，

14、5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度 方法一 用巖芯刻度測井； 方法二 用體積模型法推導： 其中：tma骨架的聲波時差 tf孔隙流體的聲波時差(通常為泥漿濾液的聲波時差)。 第47頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）第48頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）第49頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度注意：用t求時一定要注意其應用條件。當某些條件有差異時,就要進行相應的校正 。 第50頁，共8

15、5頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度 若地層孔隙中并非完全是泥漿濾液時就要進行油氣校正： 第51頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度 壓實校正 ： 第52頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度 cp的確定方法方法: 用鄰層泥巖的聲波時差與標準泥巖的聲波時差進行確定 的單位為：的單位為： 為泥巖的聲波時差第53頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度

16、 將s與實驗分析的比較 巖石的真孔隙度 第54頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.2 聲波速度測井（AC）確定地層的孔隙度 泥質校正 : 第55頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3 聲幅測井 井分為裸眼和套管井兩種,聲波在這兩種井中的傳播是有一定的差別的,所以聲幅測井的原理及應用就不盡相同。 第56頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.1裸眼井中的聲幅測井 儀器結構 記錄的信息:滑行縱波首波的幅度第57頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.1裸眼井中的聲幅測井 主要用途: 判別氣層:氣

17、對聲幅的衰減較油和氣都要大(條件是沖洗帶中有氣存在) 識別裂縫及溶洞帶: 裂縫的反射使聲幅減弱 洞處的散射、干涉、反射使聲幅減弱 。 第58頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井套管井中聲波的傳播及特點: 1泥漿波: (1)直達波:到達R的時間及能量不變 (2)一次反射波：到達R的時間及能量不變 (3)多次反射波：到達R的時間及能量不變 即在泥漿不變的井中,任意深度處的縱波幅度基本相同。 第59頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井 2套管波： (1)滑行波：到達R的時間及能量不變。 (2) 一次反

18、射波： 到達R的時間與滑行波到達接收器的時差相差微小可認為是同時到達,但其能量的大小取決于套管與水泥的膠結程度。 (3) 多次反射波:能量很弱可忽略。 即：套管波的幅度反映了套管與水泥的膠結程度 。 第60頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井 3水泥環(huán)波： (1)滑行波 (2) 一次反射波 (3) 多次反射波 由于水泥環(huán)中存在許多的微裂縫(液體不可液動),對聲波幅度的衰減嚴重,所以以上各種波到達R時能量很弱(可忽略)。 第61頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井 4地層波:只有滑行波。 (1)到

19、達R的時間隨地層而變化 (2)能量的大小一方面與地層有關,另一方面與兩個界面的膠結情況有關 。 第62頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井 所以可以利用套管波及地層波評價固井質量。 套管井中各種波到達接收器的先后順序： 套管波、水泥環(huán)波、地層波、泥漿波 第63頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井固井聲幅測井(水泥膠結測井,CBL) 儀器結構 記錄的信息:套管波的第一個波峰的幅度 。 第64頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井固井聲幅測井曲線 。

20、第65頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井應用： 檢查固井質量： 相對幅度0.4時, 水泥與套管膠差。第66頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井聲波變密度測井(VDL) 記錄的信息: 套管中所有縱波（套管波、水泥環(huán)波、地層波、泥漿波 ）的幅度第67頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井聲波變密度測井(VDL) 顯示方式： 波形方式： 優(yōu)點：直觀 缺點：不連續(xù) 第68頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測

21、井調(diào)輝方式： 用正半周波幅的大小控制熒光屏上象點的輝度一信號(波幅)大, 輝度(亮度)強,在膠片上影像黑,由膠片曬出的測井圖與膠片上的圖像一致。 測井圖由黑白相間的條帶構成,條帶越黑,聲幅越強第69頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.3.2套管井中的聲幅測井聲波變密度測井(VDL) 聲波變密度測井的應用： 檢查固井質量 第70頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4 長源距聲波全波列測井第71頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.1 全波列 波列的成分 縱波 橫波 假瑞利波 斯通利波各種波由T到達R的先后順序滑行縱波

22、 滑行橫波 假瑞利波 斯通利波 第72頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.2全波列測井記錄的信息 所有波的速度和幅度 滑行縱波 滑行橫波 假瑞利波 斯通利波 第73頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.2全波列測井顯示方式波形圖（WF） 第74頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.2全波列測井顯示方式變密度（VDL） 第75頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.2全波列測井第76頁，共85頁，2022年，5月20日，21點20分，星期二9.4.2全波列測井全波列測井資料的應用用縱波時差（ ）和橫波時差（ ）判別巖性：巖性石