第六章声波测井课件.ppt

1、第六章第六章 声波测井声波测井（Acoustic logAcoustic log）声波测井声波测井研究方法：研究方法：井内井内发射声波发射声波，使声波在井周围，使声波在井周围的的地层地层或其它介质中传播或其它介质中传播，井内井内测量声波测量声波在传在传播时的播时的速度或幅度速度或幅度变化变化研究的对象：研究的对象：井孔周围地层井孔周围地层或或其它介质其它介质的的声学性质声学性质(速度、幅度速度、幅度(能量）、频率变化等能量）、频率变化等)应用：确定应用：确定岩性岩性，计算，计算孔隙度孔隙度，判断，判断气层气层，检查检查固井质量固井质量,确定地层确定地层弹性参数弹性参数等等 物理及地质基础：物理

2、及地质基础：不同介质不同介质的弹性力学性质的弹性力学性质不同不同,使其声波传播使其声波传播速度速度、衰减、衰减(幅度幅度)规律不同规律不同周期（周期（T)T)：声波波动一次所用的声波波动一次所用的时间时间，它相当它相当于同一方向两个相邻波峰或谷之间的测量时间。于同一方向两个相邻波峰或谷之间的测量时间。频率（频率（f)f)：单位时间（每秒）声波波动的单位时间（每秒）声波波动的次次数数，是周期的倒数，是周期的倒数 1 1Hz=1Hz=1周周/秒秒声波测井使用的波频率声波测井使用的波频率:几百几百HzHz几百几百KHzKHz波长（波长（)：声波传播过程中，相位相同的声波传播过程中，相位相同的两点间的

3、距离两点间的距离 =v/f (v-=v/f (v-传播速度）传播速度）1 基础知识基础知识一一.声波声波的周期、频率、波长的周期、频率、波长二二.声波测井将声波测井将岩石岩石近似近似为为弹性介质弹性介质理想的弹性介质：理想的弹性介质：固相、连续、均匀、各向固相、连续、均匀、各向同性和完全弹性同性和完全弹性 三三.岩石的弹性力学参数岩石的弹性力学参数iiLLAFE/（1 1）杨氏模量）杨氏模量E E：物理意义：弹性体发生单位线应变时弹性体产物理意义：弹性体发生单位线应变时弹性体产生的应力大小，说明弹性体在外力作用下发生生的应力大小，说明弹性体在外力作用下发生变形的难易程度变形的难易程度（2 2）

4、泊松比）泊松比 ：1312 是表示物体发生几何形变的系数是表示物体发生几何形变的系数（4 4）体积密度）体积密度：单位体积岩石的质量，单位体积岩石的质量，g/cmg/cm3 3所有介质泊松比的值都在所有介质泊松比的值都在0-0.50-0.5之间之间常见岩石的平均值约为常见岩石的平均值约为0.250.25（3 3）切变模量）切变模量 ：jj切应力与切应变的比值切应力与切应变的比值,表示表示剪切变形剪切变形的难易程度的难易程度流体流体=0=0，横波速度为零，横波速度为零（1 1）纵波速度）纵波速度VpVp与横波速度与横波速度VsVs)21)(1()1(EVP)1(2EVs21)1(2/VsVP四、

5、四、岩石的声学参数岩石的声学参数（2 2）声波时差）声波时差 （慢度（慢度slownessslowness）纵波时差纵波时差 ：PPVt1横波时差横波时差 ：SSVt1 单位：单位：s/m s/m 或或 s/ft s/ft（3 3）声阻抗）声阻抗Z Z（声速与密度的乘积）声速与密度的乘积）（5 5）声衰减系数）声衰减系数 0lpp e 为声衰减系数，它与介质的为声衰减系数，它与介质的声速声速、密度密度及及声波的声波的频率频率有关有关 Z=（4 4）声压）声压P:P:声波传播而产生的声波传播而产生的压强压强 单位：单位：(pound per square inch)psi=1lb/inpsi=1

6、lb/in2 2(平面波：只有物理衰减）平面波：只有物理衰减）气体和液体气体和液体对声波的粘滞和热传导衰减系数对声波的粘滞和热传导衰减系数:23232311()2vpcc消除频率影响的衰减系数消除频率影响的衰减系数:)11(342322pvsccfA水的水的As=2510-15,空气的空气的As=2.010-11气体比液体的声衰减系数大气体比液体的声衰减系数大3 3个数量级个数量级换能器换能器(探头探头)：压电陶瓷晶体压电陶瓷晶体(锆钛酸铅锆钛酸铅)特性特性:可以将可以将电磁能电磁能转换为转换为声能声能，又可以将，又可以将声能声能转换为转换为电磁能电磁能的器件。的器件。五五.井内声波的井内声波

7、的发射和接收发射和接收1.1.机械机械:弹性体弹性体2.2.电学电学:电介质电介质(有极分子有极分子)压电陶瓷晶体压电陶瓷晶体 压电效应：压电效应：晶体在晶体在外力外力作用下产生变形时，作用下产生变形时，会引起晶体内部正、负电荷中心发生会引起晶体内部正、负电荷中心发生位移而位移而极化极化，导致晶体表面出现，导致晶体表面出现电荷累积电荷累积(声声-电电)。逆压电效应：逆压电效应：将晶体置于外电场中，电场的作将晶体置于外电场中，电场的作用使晶体内部正、负电荷中心用使晶体内部正、负电荷中心 发生位移，从而发生位移，从而导致晶体表面产生变形导致晶体表面产生变形(电电-声声)。声系声系发射探头发射探头T

8、:T:将将电能转换为声能电能转换为声能,逆压电效应逆压电效应接收探头接收探头R:R:将将声能转换为电能声能转换为电能,压电效应压电效应单极子或对称声源单极子或对称声源(用于发射和接收用于发射和接收纵波纵波):有限长的圆管有限长的圆管,其原始极化方向是圆周方向其原始极化方向是圆周方向发射的波周向对称发射的波周向对称,没有周向分辨能力没有周向分辨能力dBD3x声源指向角特性花瓣图声源指向角特性花瓣图圆柱状声源圆柱状声源声压最大值方向声压最大值方向波束角波束角(70%)有限长圆管状有限长圆管状换能器发射的声波有一定方向性换能器发射的声波有一定方向性 TRS波S波井 壁偶极子偶极子 (dipole)声

9、源声源（弯曲波、偶极子波）（弯曲波、偶极子波）滑行滑行纵波纵波滑行滑行横波横波斯通利波斯通利波视视瑞利波瑞利波六六.单极子声源单极子声源在充液裸眼井中的声波在充液裸眼井中的声波全波列全波列硬地层硬地层全波列全波列(声波测井用频率声波测井用频率15-30kHz)15-30kHz)软地层软地层全波列全波列(声波测井用频率声波测井用频率15-30kHz)反射定理：反射定理：折射定理：折射定理：212sinsinvv当当v v1 1,v,v2 2一定时，一定时，2 如果如果v v2 2vv1 1,当当 2 2=90=900 0时时,折射波以折射波以v v2 2速度沿界面速度沿界面传播，称为传播，称为滑

10、行波滑行波(界面转换波界面转换波).11.滑行纵波和滑行横波滑行纵波和滑行横波(几何声学解释几何声学解释)滑行波滑行波临界角：产生滑行波的入射角称为临界角。临界角：产生滑行波的入射角称为临界角。ppvvi1arcsinssvvi1arcsin产生产生滑行纵波滑行纵波的入射角称为的入射角称为第一临界角第一临界角i ip p 产生产生滑行横波滑行横波的入射角称为的入射角称为第二临界角第二临界角i is s（1 1）产生条件产生条件:V V2 2VV1 1以临界角以临界角 入射入射21*1arcsinVV非均匀波，非均匀波，63%63%能量集中在能量集中在1 1个波长个波长内，在内，在3 3个个波长

11、内能量占波长内能量占98%,98%,决定了决定了声速测井的探测深声速测井的探测深度度(1-3(1-3个波长个波长)，一个波长，一个波长0.20.3m0.20.3m左右左右，相，相当于储层的冲洗带当于储层的冲洗带 （2 2）滑行波能量分布）滑行波能量分布岩层岩层纵波速纵波速V VP P(m/s)(m/s)横波速度横波速度V VS S(m/s)(m/s)第一临界角第一临界角第二临界角第二临界角泥岩泥岩砂层砂层(疏松疏松)砂岩砂岩(疏松疏松)砂岩砂岩(致密致密)石灰岩石灰岩(骨架骨架)白云岩白云岩(骨架骨架)钢管钢管180018002630263038503850550055007000700079

12、0079005400540095095015181518230023003200320037003700440044003100310062624242373728282424333316165555131313131111414117171414不产生滑行横波不产生滑行横波不产生滑行横波不产生滑行横波444405053030252537372121191931310404泥浆泥浆 V Vp p=1600m/s=1600m/s软地层软地层:地层横波速度小于泥浆纵波速度地层横波速度小于泥浆纵波速度软地层不能产生滑行横波软地层不能产生滑行横波(3)滑行纵波、滑行横波的特点滑行纵波、滑行横波的特点

13、滑行纵波：滑行纵波：1.首波首波(测井用测井用源距源距的情况下的情况下)2.幅度小幅度小 3.基本无基本无频散频散(速度与频率有关）速度与频率有关）滑行横波：滑行横波：1.次首波次首波 2.幅度比纵波大幅度比纵波大 3.基本无频散基本无频散 T与R间距离2.2.视视瑞利波瑞利波(测井目前没有利用测井目前没有利用)面波，井壁地层与井内液体界面上面波，井壁地层与井内液体界面上在在地层中地层中沿井壁表面传播沿井壁表面传播质点运动轨迹是质点运动轨迹是椭圆椭圆，短轴短轴在井轴方向在井轴方向视瑞利波特点：视瑞利波特点：(1)紧跟在横波后，无明显的波至点，很难紧跟在横波后，无明显的波至点，很难 提取，对横波

14、而言是噪声提取，对横波而言是噪声(2)幅度大幅度大(3)有频散，相速度有频散，相速度 群速度群速度（4 4）有截止频率）有截止频率3 3、斯通利波、斯通利波(管波管波)21)(1 SfbfftVVVV21)(1(21 EKVVft面波，井内液体与井壁地层界面上面波，井内液体与井壁地层界面上在在井内井内沿井壁表面传播沿井壁表面传播质点运动轨迹是质点运动轨迹是椭圆椭圆，长轴长轴在井轴方向在井轴方向斯通利波斯通利波特点：特点：(1)S波之后波之后(2)幅度最大幅度最大(3)频散很轻微频散很轻微(群速度近似等于相速度群速度近似等于相速度)(4)无截止频率，能量主要集中在无截止频率，能量主要集中在低频段

15、低频段 应用前景：应用前景：(1)渗透率渗透率(2)裂缝裂缝 速度速度频散频散曲线曲线 2 声波速度声波速度(纵波纵波)测井测井一一.井下仪器井下仪器声系（发射探头、接收探头）声系（发射探头、接收探头）电子线路（产生电脉冲、放大接电子线路（产生电脉冲、放大接收信号）收信号）二二.单发双收声速测量原理单发双收声速测量原理1 1.滑行纵波滑行纵波的产生的产生VpVmVpVm发射探头有发射探头有方向特性方向特性,保证保证有有以临界角入射的波以临界角入射的波(单极子)2 2.接收探头接收探头能接收能接收到的不同到的不同路径的路径的波波（1 1）直达波）直达波 （2 2）反射波）反射波 （3 3）滑行波

16、）滑行波（惠更斯原理）（惠更斯原理）从从时间上时间上将滑行波与直达波和反射波区分开将滑行波与直达波和反射波区分开滑行波先到达滑行波先到达首波首波3.使滑行波成为使滑行波成为首波首波的条件的条件(1)滑行波所经历的滑行波所经历的时间最短的路径时间最短的路径费尔玛时间最小原理：费尔玛时间最小原理：声波以临界角声波以临界角 入射到两种介质的分入射到两种介质的分界面上后，沿边界以地层速度滑行，界面上后，沿边界以地层速度滑行，以以临界角方向折回泥浆临界角方向折回泥浆到达接收探头的路径到达接收探头的路径所用所用时间最短时间最短。*CDBCABtttT*11cosvlvABtAB2*2vltgxltgLvB

17、CtBCxvlvCDtCDcos11xvlvltgxltgLvlTcoscos12*1TRv1v2LABCD*证明证明(自学）自学）T可以看成是可以看成是 x 的函数，要使的函数，要使T(x)最小，最小，需满足需满足T(x)=0)cos1()()(12xvltgxvlxT)sin)(cos1(sec2122xxvlxvlxvxlxvl2122cossincos0)(xT令xvxlxvl2122cossincos则21sinvvx*21arcsinvvxTRv1v2LABCD*滑行波：滑行波：1211vCDvBCvABt直达波：直达波：12vLt(2)使滑行波先于直达波到达使滑行波先于直达波到达

18、R 源距源距L选择选择（第一条件）（第一条件）2*12cos2vltgLvl滑行波先于直达波到达接收探头必须满足滑行波先于直达波到达接收探头必须满足:12tt 即：即：2*112cos2vltgLvlvL化简：化简：122121222122vvvvlvvvvlL最低速泥岩最低速泥岩V2=1800m/s，泥浆泥浆V1=1600m/s标准井径标准井径=0.25m,探头直径探头直径=0.05mmL85.0*L临界源距临界源距声速测井声速测井 L=1mL=1m(3)(3)在仪器外壳上刻槽在仪器外壳上刻槽(第二条件第二条件)作用：作用：使沿外壳传播的波多次反射，使沿外壳传播的波多次反射，能量衰减能量衰减

19、延长传播路径和时间延长传播路径和时间使不同相位的波相互叠加使不同相位的波相互叠加(4)全波列测井源距为：全波列测井源距为：2.438 m 3.65 mmL1ml5.0TR1R2发射探头发射探头接收探头接收探头间距间距(span)R1，R2的中点，为深度的中点，为深度记录点记录点（规定的）（规定的）源距源距4.单发双收声系单发双收声系测量滑行纵波到达测量滑行纵波到达R1R2R1R2的时间差的时间差mL1ml5.0TR1R2ABCDEF滑行纵波到达滑行纵波到达R1、R2的的时间差时间差：12ttt)(1221vABvBCvCDvDF)(121vABvBCvCE当当井眼规则井眼规则时：时：CEDF

20、22vlvCDt5.单发双收单发双收声速声速测井的原理测井的原理?探测深度：探测深度：纵向分辨率：纵向分辨率：间距间距1-31-3倍波长倍波长（滑行波的能（滑行波的能量范围）量范围）l测量的是测量的是 范围内的范围内的地层速度的平均值地层速度的平均值探测特性探测特性声波时差声波时差t:t:21vltt声波时差：声波时差：声波传播单位距离声波传播单位距离(1m或或1ft)所用的时间，记为所用的时间，记为 t，单位，单位 s/m或或 s/ft曲线：曲线：仪器匀速移动，记录声波时差随井仪器匀速移动，记录声波时差随井深变化曲线。深变化曲线。间距选择：间距选择：大小决定大小决定纵向分辨率纵向分辨率，减，

21、减小小 可以提高分辨率，但声波可以提高分辨率，但声波经过经过 岩层所需时间变短，测岩层所需时间变短，测量量相对误差相对误差增大。增大。lll我国常规我国常规:=0.5 m;高分辨率高分辨率:=0.15mll增加dt增加三三.井眼补偿井眼补偿声速测井声速测井1.1.井眼扩大井眼扩大对单发双收对单发双收 声系声系时差时差的影响的影响TR1R2 扩径井段上界面扩径井段上界面增大增大 t 扩径井段下界面扩径井段下界面t减小减小 T1T2R1R2扩径井段未扩径井段t增大增大2.双发双收井眼补偿双发双收井眼补偿声速测井声速测井1t2t最终记录的最终记录的声波时差声波时差为：为：122ttt T1T1和和T

22、 T2 2交替发射声脉冲，交替发射声脉冲，分别测量时差分别测量时差 和和 。1t2t优点优点T1T2R1R2（基本）消除了扩径的影响（基本）消除了扩径的影响可消除（减小）深度误差可消除（减小）深度误差2ooo ooo 缺点缺点分辨率降低分辨率降低对低速地层会出现对低速地层会出现“盲区盲区”盲区实际传播路径中点：实际传播路径中点：TR1R2AEF1m0.5m位置位置A:A:测量测量TRTR1 1传播时间传播时间At位置位置B:B:测量测量TRTR2 2传播时间传播时间Bt位置位置C:C:测量测量TRTR1 1传播时间传播时间 CtltttttCDAB23.单发双收单发双收实现井眼补偿的方法（实现

23、井眼补偿的方法（时间延迟时间延迟）计算补偿声波时差计算补偿声波时差DtTR2TR2传播时间传播时间ABC R1 R4 R3 R2 T 发射脉冲 图1.2.2 DDL-V 阵列声波测井声系结构及记录的四道全波列波形 作业题作业题:上图声系如何得到补偿时差上图声系如何得到补偿时差,可以得可以得到几个分辨率的时差到几个分辨率的时差四四.声波时差声波时差曲线的应用曲线的应用1 1.确定孔隙度确定孔隙度威利公式威利公式(Willie equation)(Willie equation)(1)fmattt t：纯岩石声波时差：纯岩石声波时差tma：岩石骨架声波时差：岩石骨架声波时差 t f：孔隙流体声波时

24、差：孔隙流体声波时差mafmatttt cpttttmafma1cpcp：压实校正系数：压实校正系数骨架及流体骨架及流体 时差值时差值(m/s)砂岩砂岩 182 168灰岩灰岩 156白云岩白云岩 143硬石膏硬石膏 164淡水淡水 620盐水盐水 608(1)确定孔隙度确定孔隙度需已知岩性和孔隙流体需已知岩性和孔隙流体（泥浆滤液）（泥浆滤液）说明：说明：(2)(2)反映岩石粒间孔隙度反映岩石粒间孔隙度2 2.识别气层和裂缝识别气层和裂缝（周波跳跃）（周波跳跃）周波跳跃：周波跳跃：地层对声波衰减过大，地层对声波衰减过大，使接收探头（使接收探头（第二个第二个）未能检测到首波波至，未能检测到首波波

25、至，而触发信号是而触发信号是续至波，续至波，导致导致声波时差变大，声波时差变大，或忽高忽低的变化或忽高忽低的变化门槛门槛(阈值阈值)检测技术检测技术R1R2滑行波滑行波幅度幅度(能量能量)衰减原因衰减原因:物理衰减：衰减系数物理衰减：衰减系数 31V反射和折射能量分配反射和折射能量分配(反射和折射系数反射和折射系数)产生产生周波跳跃周波跳跃的的地质地质原因：原因：气层：气层：裂缝：裂缝：思考题：思考题：发生周波跳跃发生周波跳跃,还能否用时差求孔隙度还能否用时差求孔隙度物理衰减，使幅度减小物理衰减，使幅度减小声波在裂缝间多次反射和折射声波在裂缝间多次反射和折射造成衰减造成衰减3(长源距长源距)声

26、波声波全波列全波列测井测井一一.声系声系(CSU系列系列)WF1WF2WF3WF42ft8ft2ftT2T1R1R2间距间距:mftTTRR6096.022121最小源距：最小源距：mftRT4384.2821最大源距：最大源距：mftRT8203.3121211RT波形波形1 WF1 21RT波形波形2 WF2 12RT波形波形3 WF3 22RT波形波形4 WF4 每个波形采样每个波形采样512512个点，采样间距个点，采样间距5 5 s s(单极子)R1R2T1T22ft2ft8ft二二.记录内容记录内容：T1R1传播时间传播时间1TT：T1R2传播时间传播时间2TT：T2R1传播时间传

27、播时间3TT：T2R2传播时间传播时间4TT：源距为：源距为8ft 的井眼补偿时差的井眼补偿时差DT：源距为：源距为10ft 的井眼补偿时差的井眼补偿时差DTL全波列波形记录全波列波形记录源距为源距为8ft8ft的纵波时差的纵波时差pDTR1 R2T1T2R1 R2T1T2：T1R1传播时间传播时间1pT：T1R2传播时间传播时间2pT：T1R2传播时间传播时间2pT：T2R2传播时间传播时间4pTlTTTTDTPPPPP2)(24211.1.纵波时差纵波时差(CSU)(CSU)0 800 1600 2400 3200 4000 WF2 WF1 WF3 WF4 T(us)P S F T1 7

28、7 2 T2 R1 R2 T1 Baker Baker HughesHughes公司的公司的37003700系统声波测井仪器系统声波测井仪器每个波形的记录每个波形的记录960960个点个点,采样间距为采样间距为2 2 s s、4 4 s s或或8 8 s s R1 R4 R3 R2 T 发射脉冲 图1.2.2 DDL-V 阵列声波测井声系结构及记录的四道全波列波形 HalliburtonHalliburton（DDL)DDL)源距源距:10-1310-13英尺英尺,间距间距:1 1英尺英尺2.2.波形分析与处理波形分析与处理 得到得到横波及斯通利波时横波及斯通利波时差差自学自学22222)()

29、()(4)(3)(PSPSSbDTDTDTDTDTE岩石弹性参数岩石弹性参数2222)()(3)(4)(3PSPSbDTDTDTDTK2)(SbDT1)(2)(2122DTRDTR)(2)(122SPbDTDT四四.全波资料的应用全波资料的应用4 声波声波幅度幅度测井测井一、套管井一、套管井固井后固井后井孔附近介质分布井孔附近介质分布厚厚7.5211.517.5211.51mm mm Vp=54005700m/sVp=54005700m/s厚厚20602060mm mm Vp=27404880m/sVp=27404880m/s第一界面：第一界面：套管与水泥环界面套管与水泥环界面第二界面：第二界

30、面：水泥环与地层界面水泥环与地层界面钢套管：钢套管：水泥环：水泥环：泥浆：泥浆：V VP P=1600m/s=1600m/s二、套管井中声波全波列二、套管井中声波全波列(传播介质传播介质)1.1.套管波套管波：套管中传播的波：套管中传播的波2.2.水泥环波水泥环波：在水泥环中传播的波在水泥环中传播的波,能量很小能量很小(由于胶结好有微裂缝，胶结不好不够致密由于胶结好有微裂缝，胶结不好不够致密)3.3.地层波地层波：在地层中传播的波：在地层中传播的波4.4.泥浆波：是沿泥浆传播直接到达接收探头的波泥浆波：是沿泥浆传播直接到达接收探头的波三三.影响影响套管波幅度套管波幅度的因素的因素 四四.套管波

31、套管波幅度与幅度与第一界面第一界面胶结质量的关系胶结质量的关系 a.a.泥浆吸收泥浆吸收 b.b.界面吸收界面吸收 c.c.反射和折射能量分配反射和折射能量分配 d.d.在套管中传播时能量的衰减在套管中传播时能量的衰减（1 1）胶结）胶结好好，向外散失能量多，向外散失能量多，套管波套管波幅度小幅度小（2 2）胶结）胶结不好不好，向外散失能量少，向外散失能量少，套管波套管波幅度大幅度大向内散失能量向内散失能量向外散失能量向外散失能量声耦合声耦合五、固井声幅测井（五、固井声幅测井（CBL-cement bond log)CBL-cement bond log)1 1）声系：）声系：单发单收单发单收

32、声系声系,源距为源距为1 1mm1、测量原理、测量原理2 2）按套管波第一正峰到达时间对其幅度进行采）按套管波第一正峰到达时间对其幅度进行采样（固定门声幅）样（固定门声幅）3 3）再将幅度）再将幅度(电压电压)展宽放大，经积分电路平滑展宽放大，经积分电路平滑后输出直流电压后输出直流电压4 4）记录）记录电压随深度变化曲线电压随深度变化曲线5)5)在固井后在固井后24-4824-48小时小时测量测量只测套管波只测套管波-评价第一界面评价第一界面相对幅度相对幅度20%40%40%，胶结质量差，胶结质量差2、应用、应用检查检查第一界面第一界面的固井质量的固井质量相对幅度相对幅度=目的层声幅目的层声幅

33、/自由套管处声幅自由套管处声幅套管外没有水泥套管外没有水泥水泥面上返位置水泥面上返位置1.1.记录方式记录方式(源距源距1.5m)1.5m)(1)(1)记录前记录前1212-14-14个波的个波的幅度和到达时间幅度和到达时间六、声波变密度测井（六、声波变密度测井（VDL-variable density log)(2)(2)R R将声信号转化成与幅度成正比的将声信号转化成与幅度成正比的电信号电信号(3)(3)放大后送地面放大后送地面检波检波，保留前，保留前12-1412-14个波的个波的正半周正半周(4)(4)用正半周的幅度（用正半周的幅度（电压）调节示波器上电压）调节示波器上12-1412-

34、14个光点的辉度个光点的辉度(5)(5)波到达波到达时间以时间以x x轴的位移量轴的位移量表示表示(波的类型）波的类型）(6)(6)在胶片上在胶片上记录光点的辉度记录光点的辉度评价第一及第二界面评价第一及第二界面(全波列全波列)(1)(1)波列顺序波列顺序(时间时间)：前前3 3个波为个波为套管波套管波（直线直线）4-6 4-6个为水泥环波（弱）个为水泥环波（弱）7 7个以后为个以后为地层波地层波（曲线曲线）2.2.变密度测井图分析固井质量变密度测井图分析固井质量(2)(2)固井质量固井质量 第二界面都胶结好：第二界面都胶结好：地层波地层波颜色颜色深深（幅度大）（幅度大）第一界面胶结好：第一界

35、面胶结好：套管波套管波颜色颜色浅浅（幅度小）（幅度小）思考题：第一界面胶结不好时，是否能评价第思考题：第一界面胶结不好时，是否能评价第二界面胶结情况二界面胶结情况a.a.自由套管（套管外无水泥）自由套管（套管外无水泥）,第一、第二界面均第一、第二界面均未胶结：未胶结：VDLVDL图上：图上：左端（前三个波相）是黑白分明左端（前三个波相）是黑白分明，整齐的一些直线条带；右端为灰白相间的一些整齐的一些直线条带；右端为灰白相间的一些直线条带（套管后续波，无地层波）或灰白模直线条带（套管后续波，无地层波）或灰白模糊不清的一些糊不清的一些曲线条带（地层波很弱）曲线条带（地层波很弱）。c.c.第一界面胶结

36、良好；而第二界面胶结不好：第一界面胶结良好；而第二界面胶结不好：b.b.有良好的水泥环，且和第一，第二界面胶结有良好的水泥环，且和第一，第二界面胶结良好：良好：(3)(3)变密度测井图的一些基本显示变密度测井图的一些基本显示VDLVDL图上：左端模糊不清，右端为黑白分明的图上：左端模糊不清，右端为黑白分明的曲线条带。曲线条带。VDLVDL图上：左端和右端都模糊不清。图上：左端和右端都模糊不清。测量原理示意图测量原理示意图七、井周声波扫描成像测井七、井周声波扫描成像测井(井壁井壁反射波幅度反射波幅度）1 1.中心部件是中心部件是一个超声换一个超声换能器能器，即是发射探头又，即是发射探头又是接收探

37、头是接收探头2 2.它由一个马达驱动，它由一个马达驱动，沿着仪沿着仪器轴转动器轴转动，每秒几周，每秒几周(3-6)(3-6)3 3.转动时转动时发射超声波脉冲发射超声波脉冲(250-512(250-512次次/周周)，频，频率从率从250250到到500KHz500KHz4 4.脉冲沿井眼泥浆传播脉冲沿井眼泥浆传播,到井壁反射返回换能器到井壁反射返回换能器 6 6、换能器接收的信号通过测井电缆传输到地、换能器接收的信号通过测井电缆传输到地面，再经过计算机图象处理转换成面，再经过计算机图象处理转换成图像图像(反射波反射波的幅度的幅度)5 5、测量参数：、测量参数：（1 1）旅行时间旅行时间主要反

38、应井径的变化主要反应井径的变化 （2 2）反射信号幅度反射信号幅度井壁地层井壁地层声阻抗声阻抗的变化的变化（3 3）井眼方位和井斜数据）井眼方位和井斜数据v大多数岩石和普通钻井液，大多数岩石和普通钻井液，R R值大于值大于0.50.5，反，反射能量高于透射能量射能量高于透射能量7 7、反射系数：、反射系数：R=R=（Z Z2 2Z Z1 1）/（Z Z2 2Z Z1 1）v不利条件组合在一起时，如大比重钻井液、不利条件组合在一起时，如大比重钻井液、未压实的泥岩时，未压实的泥岩时，R R可低达可低达0.2 0.2 v对大多数常见岩石对大多数常见岩石,R R变化相对较小变化相对较小,通常在通常在1

39、0%-20%10%-20%的级别，这给出了的级别，这给出了R R对岩性变化的灵对岩性变化的灵敏度的概念敏度的概念8.主要应用主要应用(1)判断岩性：根据声阻抗的差别判断岩性：根据声阻抗的差别(2)检查射孔质量检查射孔质量孔眼显示为孔眼显示为 Z值小的暗色，面积为孔眼大小值小的暗色，面积为孔眼大小(3)检查套管破损情况检查套管破损情况破裂：破裂：Z值小的暗色条纹值小的暗色条纹(4)确定地层面和裂缝面确定地层面和裂缝面 UBIUBI分辨率分辨率:0.2-0.4in:0.2-0.4inFMIFMI的分辨率的分辨率:0.2in(5mm)井周声波成像测井代表性的仪器：井周声波成像测井代表性的仪器：Hal

40、liburton：CAST（Circumferential Acoustic Scanning Tool）Schlumberger：UBI（Ultrasonic Borehole Imaging）Baker Hughes：CBIL（Circumferential Borehole Imaging Logging）5 偶极子声波测井简介偶极子声波测井简介发射探头：单极子发射探头：单极子+偶极子偶极子多种工作模式多种工作模式接收探头：接收探头：偶极子阵列（单极、偶极）偶极子阵列（单极、偶极）SchlumbergerSchlumberger公司：公司：DSIDSI(Dipole Shear Soni

41、c(Dipole Shear Sonic Imager)Imager)，是是MAXIS-500MAXIS-500测井系统的一个子系统测井系统的一个子系统 Baker Baker HughesHughes公司：公司：MACMAC(Multipole Array(Multipole Array Acoustilog)Acoustilog)及及XMACXMAC，是是 ECLIPS-5700ECLIPS-5700测井系统测井系统的子系统的子系统 HalliburtonHalliburton公司：公司：LFDLFD(Lo Frequency Dipole)(Lo Frequency Dipole)和正交

42、偶极子阵列声波测井仪和正交偶极子阵列声波测井仪WaveSonicWaveSonic ，EXCELL-2000EXCELL-2000测井系统的子系统测井系统的子系统 单极子声源在单极子声源在硬地层硬地层中井内外的声波传播中井内外的声波传播示意图及声波测井仪器记录到的典型波形示意图及声波测井仪器记录到的典型波形 单极子声源在单极子声源在软地层软地层中井内外的声波传播示中井内外的声波传播示意图及声波测井仪器记录到的典型波形意图及声波测井仪器记录到的典型波形 偶极子声源在偶极子声源在软地层软地层中井内外的声波传播中井内外的声波传播示意图及声波测井仪器记录到的典型波形示意图及声波测井仪器记录到的典型波形

43、 Dispersion Curves in 8.5 in.Borehole一、声系一、声系Dipole Shear Sonic Imager ToolDSIDSI简介简介二、二、DSIDSI有五种工作方式：有五种工作方式：(1)(1)上、下偶极方式（记录弯曲波）上、下偶极方式（记录弯曲波）()StoneleyStoneley方式方式(单极子发射单极子发射,低频低频)()纵横波模式纵横波模式(单极子高频、全波列单极子高频、全波列)()正交偶极方式正交偶极方式(评价地层的各向异性评价地层的各向异性 )(5)(5)初至探测模式（纵波）初至探测模式（纵波）第六章第六章 作业作业1.1.计算并画出单发双

44、收声系的时差曲线示意图：计算并画出单发双收声系的时差曲线示意图：地层：厚度地层：厚度h=5mh=5m的砂岩层的砂岩层(Vp=3850m/s),(Vp=3850m/s),上下围上下围岩为泥岩岩为泥岩(厚厚10m)10m)（Vp=1800m/sVp=1800m/s）。）。2.2.计算声全波记录上横波继纵波之后到达的时计算声全波记录上横波继纵波之后到达的时间。设仪器处于间。设仪器处于ttP P=200s/m=200s/m的砂岩的砂岩上上,=0.25,=0.25，声探头频率为，声探头频率为20kHz,20kHz,源距分别为源距分别为1m1m及及3m3m两种情况。两种情况。3.3.设设井径为井径为161

45、6英寸英寸,泥浆声波时差为泥浆声波时差为189s/ft189s/ft，求求声波时差分别为声波时差分别为120s/ft120s/ft和和150s/ft150s/ft地层地层的临界源距的临界源距4.4.单发双收声系单发双收声系(源距为源距为1m1m，间距为，间距为0.5m)0.5m)，泥浆，泥浆声速设为声速设为1600m/s1600m/s，泥岩为，泥岩为1850m/s1850m/s。问泥岩处井。问泥岩处井径扩大到多少，所测的初至波不再是滑行波径扩大到多少，所测的初至波不再是滑行波?1 1、在硬地层裸眼井中测量的声全波波形中一般包、在硬地层裸眼井中测量的声全波波形中一般包括括 、和和 三种模式波，这

46、三三种模式波，这三种波按主频从低到高的排序种波按主频从低到高的排序 、。2 2、在流体和均匀固体界面上，声学边界条件、在流体和均匀固体界面上，声学边界条件是：是：、和和 。3 3、声波测井中的软硬地层是根据、声波测井中的软硬地层是根据_划分的，划分的，在软地层井眼中利用单极子声源在软地层井眼中利用单极子声源 测量地层测量地层的横波波速。的横波波速。4、在地层评价声波测井中，主要利用了声波、在地层评价声波测井中，主要利用了声波 信息、信息、而在水泥胶结质量评价测井中主要利用了声波而在水泥胶结质量评价测井中主要利用了声波 信息。信息。5 5、声速测井对地层测量的分辨率等于、声速测井对地层测量的分辨

47、率等于 ,现在声波测井仪器对地层测量的的最高分辨率为现在声波测井仪器对地层测量的的最高分辨率为 米。米。6、一般来说，岩石越坚硬，则岩石的时差就越、一般来说，岩石越坚硬，则岩石的时差就越 ，7、在充液套管井中测量的声全波波形中可能包、在充液套管井中测量的声全波波形中可能包括括 、和和 等等模式波模式波，这些波按主频从低到，这些波按主频从低到高的排序为高的排序为 、和和 。7、什么是声速测井的临界距离？、什么是声速测井的临界距离？8、为什么在软地层井眼中无法用单极子声波测井仪测、为什么在软地层井眼中无法用单极子声波测井仪测得地层的横波波速？试叙述测量地层横波波速的方案得地层的横波波速？试叙述测量地层横波波速的方案 9 9、一单发四收声波测井声系、一单发四收声波测井声系如下图所示，试给出此声系如下图所示，试给出此声系的时差井眼补偿方案和补偿的时差井眼补偿方案和补偿公式。公式。R1TR2R3R41010、什么是变密度声波测井？、什么是变密度声波测井？1111、试叙述声波测井的应用、试叙述声波测井的应用 1212、什么是声速测井的、什么是声速测井的“周波跳跃周波跳跃”?它可能造成多它可能造成多大的时间测量误差？大的时间测量误差？1313、对称声源在充液裸眼井中激发起哪些波动模式？、对称声源在充液裸眼井中激发起哪些波动模式？各有何特点？各有何特点？