聲波測井課后習題綜述

1、第一章1寫岀縱波速度和橫波速度的表達式（用彈性系數表示），并推到一般地層中縱波速度和橫波速度的關系。：2(1-G2d對自然界中常見的巖石來說,c泊松比的取植范圍為 00.5, r顯然總是大于1,可見縱波速度總是大于橫波速度。 ；：=0.25，這樣可以得到:r=1.73。理想流體中不存在切應變，即，所以理想流體中無橫波存在，只有縱波。2、推導滑行縱波作為首波接收的幾何聲學條件，并討論聲波測井中源距的選擇原則。直達波：t =L/Vitp = 2tTA t AC滑行縱波：sin 化VlVp2a L - 2a tgcV cos%Vptp :t滑行縱波作為首波幾何聲學條件L:tp _ 2a L _2a

2、tg 衛(wèi) /cos 日VpL 丄丄.2fcosp V Vp V 戈I、2acos(C _2a Vp 也 1 _sing _Vp 當L0.825m時，在整個地層剖面，接收的首波總是來自沿井壁巖層傳播的滑行縱波。 聲波測井中源距的選擇原則：a. 首波特性：要保證首波為滑行波而不為泥漿直達波，源距不能選擇太小。b. 衰減問題（周波跳躍）：為保證接收器有效接收信號，必須考慮滑行波的衰減問題，源距大會使衰減增強，容易發(fā) 生周波跳躍，因此源距不能選擇太大。c. 波組分（縱波、橫波、全反射波）：根據測井解釋的不同目的，需要獲得更多組分的波。這是需要在發(fā)射聲功率允 許下適當增加源距，以保證各種波群能夠在時間域

3、內有效的分離開。3、在硬地層（地層橫波速度大于泥漿速度）中，滑行橫波能否作為次首波接收？討論并推導滑行橫波作為次首波 接收的條件。能。有題意知：只需滑行橫波的時間僅次于滑行縱波即可，即:tp ts 2aVP 2 時滑行縱波為首Vp - Vi波，此時tp Vs，tpts,。同上題理，只需Li 2aVs ViV Vs -y即可滿足ts 30%時偏高；(2) 骨架時差選擇擇存在問題，砂巖骨架用182us/m(或18000ft/s,55.5us/ft),實際上砂巖骨架時差是在168182us/m變化(或 51.255.5us/ft),石灰?guī)r是 143156us/m(或 43.647.5us/ft)變化

4、，白云巖在 126143us/m(或 38.443.6us/ft)變化。 存在選擇合適骨架時差問題(3 )對欠壓實地層需要壓實校正及確定巖石系數優(yōu)點：(1)在低中孔隙度地層雷尹麥公式合適(平均公式改用Vma=19500ft/s);(2) 2530%,兩者一致；(3) 35%,平均公式欠壓實，雷尹麥公式考慮了壓實校正因素；(4) 雷尹麥公式中骨架時差采用單一值，平均公式為1800019500ft/s變化.用體積公式計算孔隙度的缺點把地層結構簡單化了，把地層的測井參數簡化成各結構成分的測井參數的體積權衡值，抹殺了各巖層之間的結構差 別9. 簡述聲速測井的應用。1. 地層對比一劃分地層根據不同巖層的

5、聲速不同進行巖層的劃分。2. 判斷氣層3. 確定巖層孔隙度時差曲線能有效地區(qū)分滲透性砂巖和致密砂巖。能有效地確定砂巖地層的孔隙度。但要進行油氣、泥質、鈣質校正 及壓實校正。4. 確定斷層力學性質斷層按力學性質可以分為壓性斷層和張性斷層5. 地震標定和地球化學指示6. 估算地層壓力10. 敘述利用聲速測井資料估算地層異常壓力的原理，并畫圖說明。估計地層異常壓力。估算地層壓力的方法原理:對于高壓異常井段，地層孔隙內液體壓力大于地層靜水柱壓力，他承擔了一部分上部覆蓋地層的壓力，使巖石 骨架承受的壓力減小，反映在孔隙度和聲波時差上岀現(xiàn)了異常段異常點B垂直地應力與正常點 A地應力相同，A點正常地應力為T

6、n二Po - Pw = ( b -w)gH nB點的孔隙流體壓力Pp干=沁 HW)gHn第四章1、套管井中聲波類型有哪些？簡單敘述各自的特征 。1) 、套管波：首波傳播服從費馬原理。最先到達的是套管滑行縱波。套管波到達接收器時間只與源距，套管、儀器尺寸有關，所以其到達時間在全井段是不變的，可以采用單發(fā)單收聲 系。因此套管波幅度的大小可確定第一界面水泥膠結質量。2） 、水泥環(huán)波：在第一界面上不會出現(xiàn)滑行波，有一次或多次反射（sin02/sin63=V2/V3,V2V3）,由于水泥環(huán)中存在 微裂隙水泥膠結不致密，一般水泥環(huán)的能量很弱，常被其它波列所掩蓋，忽略不計.3）、地層波：水泥一地層（第二界面

7、）膠結好時（V4V3）, 般出現(xiàn)地層波（滑行縱橫波），地層波的出現(xiàn)說明二界面膠 結良好，進而可以利用地層波信息（幅度、能量）反映二界面膠結情況。4） 、泥漿導波：接收器接收到的泥漿波時間不變，T=189*5=945us2.套管波的影響因素有哪些？1）套管的直徑的影響套管直徑實際上對套管波的衰減無影響。它是反映泥漿對聲波衰減的影響，也即對套管波原始振幅有影響。2）套管厚度的影響自由套管的厚度對衰減系數影響不明顯，當套管外有水泥固結時，衰減系數與套管厚度有關。在水泥抗壓強度一定時，隨著套管厚度增大，衰減系數減小，即聲幅度增加。3）水泥環(huán)對套管波幅度的影響a.水泥抗壓強度的影響水泥會使套管波能量減少

8、，實驗研究表明，水泥對套管波衰減系數與水泥的抗壓強度有關，抗壓強度增大，衰減系 數也跟著增大b水泥環(huán)密度的影響水泥環(huán)的密度越大，水泥環(huán)的聲阻抗更接近鋼質套管的聲阻抗值，聲波在套管一水泥界面上反射波幅度越小，也即套管中聲波幅度衰減越大。c. 水泥環(huán)的厚度的影響水泥環(huán)的厚度增加，也將使套管波的幅度減小。實驗表明水泥厚度小于3/4英寸（1.905cm）時，隨著水泥環(huán)厚度增大，套管波的衰減系數也增大。當水泥環(huán)厚度大于3/4英寸時，衰減系數保持不變。d. 水泥竄槽的影響固井質量要求套管與地層之間的環(huán)行空間全部水泥占有，如有一部分沒有水泥或水泥沒有膠結，給油水運動形成通 道，稱為竄槽。水泥竄槽會給油井生產

9、帶來不良后果，水層中的水會竄到油層中，影響油層的產油量。4）地層特性對套管波幅度的影響地層特性對套管波沒有明顯的影響.5）測量時間對套管波幅度的影響水泥灌入套管外的環(huán)形空間，將逐漸凝固，一般水泥侯凝時間越長，固結越好。因此測量時間對套管波幅度的影響，實際上是水泥固結侯凝時間對套管波幅度的影響。3 .對比分析水泥膠結測井（CBL ）、聲波變密度測井（VDL ）、以及分區(qū)水泥膠結測井（SBT）的工作原理（聲源 頻率，聲系，源距，記錄波形，評價對象）及其在評價固井質量方面的優(yōu)缺點。水泥膠 結測井（CBL）聲波變密 度測井（VDL ）分區(qū)水 泥膠結 測井（SBT）聲 源 頻 率壓電陶瓷晶體，20kHz

10、100kHz聲系單發(fā)單收聲系單發(fā)單收聲系雙發(fā)雙 收補償 聲衰系源距3ft 或 1m5ft6in記首幅 波全波幅度首波幅錄度度波形評第一界第一、二第一界價面膠結界面膠結面膠結對情況情況情況象優(yōu)1、結構1、快速直1、 360占八、簡單不觀、處理全方位，復雜。簡單。高分辨2、評價2、可以對率。第一界第二界面2、對儀面的膠進行評器居中結情況價。要求不的技術高成熟。3、對微環(huán)不敏 感，受泥 漿影響 小4受快速 地層影 響小缺1、受1、無方1、無法占八、儀位分評價第器辨率二界面偏2、儀器心居中影要求響高大。3、縱向2、不分辨能率低評4、受微價環(huán)隙第影響-二二大界5、不能評面。價水泥膠3、受結的周向微差異狀

11、況環(huán) 隙 影 響 大4、不能 評價水 泥膠結 的周向 差異狀 況5、沒有 周向分 辨能力4. 敘述如何利用 VDL測井資料評價固井質量（工作原理、分四種情況評價）。工作原理：以調輝方式記錄整個波形（模擬信號），通過對波形按幅度大小以灰度等級來顯示的（數字信號）。顯示只保留波形正半周（或負半周），幅度大以黑色顯示，幅度小以灰色顯示，去掉的半周以白色顯示，這 樣以黑白間互線條組成了變密度測井。1）自由套管大部分能量通過套管傳播回到接收器，很少有能量進入地層中。全波列波形中套管波幅度很大，地層波非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為黑白反差明顯呈整齊直線條；右端地層波為灰白模糊不清的曲線條或缺失，沒有

12、地層波為套管波后續(xù)波，右端呈灰白間隔的直線條。聲幅曲線為高幅值2）僅一界面膠結好大部分能量通過套管透射到水泥環(huán)中，很少進入地層中。全波列波形中套管波幅度弱，地層波也非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失；右端地層波為灰白模糊不清的曲線條或缺失，泥漿波呈灰白間隔的直線條。聲幅曲線為低幅值3）部分膠結一部分能量在套管中傳播，也有相當大能量透射到地層中。全波列波形中套管波幅度中等，地層波也呈中等強度變密度曲線左端套管波為灰白間隔直線條；右端地層波為灰白間隔的曲線條。聲幅曲線為中等幅值4）兩個界面都膠結好套管、水泥和地層連成一體，大部分能量通過套管透射水泥，再透射到地層中。全波列

13、波形中套管波幅度很弱，地層波很強變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失；右端地層波為黑白反差明顯的曲線條。 聲幅曲線為低幅值5. 簡述聲幅測井CBL的影響因素。1、儀器偏心影響：（1）套管波幅度減小；（2）到達時間提前;（3）后續(xù)波失真；在井剖面上套管波到達時間不是固定的.采 用扶正器來實現(xiàn)。2、 記錄套管波的局限（頭半周）:僅評價一界面，不能評價二界面情況，竄槽有可能水泥一地層膠結不好引起的。利用地 層波來解決。3、水泥環(huán)間隙影響：間隙一般 0.1mm,不足以引起流體竄流，但對聲耦合有影響，造成套管波幅度與部分膠結相同。解 決辦法：（1）加壓再測量依次（可能造成壓裂套管、水泥環(huán)），（

14、2）采用反射脈沖反射法測井。6. 簡述超聲成像測井（USI）的工作原理及應用。工作原理：超聲脈沖反射法測井測量采用門記錄方式，在門電路中用第一個門記錄（旅行時間）套管-水泥界面（第二界面）的反射波，用第二個門記錄水泥-地層界面（第三界面）的反射波。由于套管、水泥、地層的聲阻抗不同，更主要的是水泥膠結好壞大大影響水泥聲阻抗，使得超聲波在第二、第三界面反射回的聲能是不同的，根據接收器 接收的各界面反射聲能就可以判斷水泥膠結的好壞。應用：水泥膠結質量評價、360方位的套管質量檢查。第五章1. 敘述偶極子和多極子聲源測井的基本原理。1、脈動球源右圖表示一個中心位于原點的球狀穩(wěn)態(tài)聲源，球表面做球對稱的周

15、期膨脹和收縮運動，表面徑向速度為，球源的體積變化速度的幅度為，這里。球源的作用相當于向空間注入介質，注入的體積速度是，常作為聲源強度的度量。脈動球源輻射的聲場是當r0 0，則得到點源輻射的聲場2. 敘述偶極子波、四極子波的特點。a）隨頻率降低，彎曲波和旋轉波的速度都變大，并在某個特定的頻率（即截至頻率）上速度趨近于井壁地層的橫波 速度；b）相速度都比群速度快；c）有愛瑞相d）軟地層中，頻率變化都與快地層相似。但截至頻率低，且在截至頻率附近速度隨頻率變化（即頻散效應）明顯。3敘述裸眼井中聲波全波列及其類型（硬地層、軟地層分別考慮）。一、滑行縱波1） 滑行縱波是一種體波（7C），沿井壁附近滑行傳播

16、，速度為 Vp，輕微頻散（在測井頻率段可忽略），是PPP波。2） 一種非均勻波，在地層中，離井壁距離增加按負指數規(guī)律衰減，能量集中在3 p （即Vp/f）范圍內，在Z= -p內 集中了滑行波能量63%，因此探測范圍在一個 ，p左右。3）在井中傳播方式：滑行波在傳播過程中不斷向井中輻射能量，在井壁上傳播其波陣面是圓錐面；若源距選擇適當，滑行縱波在全波中為首波，幅度小，傳播速度快。4） 對于井內接收點，滑行波的振幅隨源離 L增加是衰減的.直達波AG/Z 滑行縱波A -1/Z （lnZ）2。對于Ze=2.72m, 滑行波衰減快，對于 Ze=2.72m,直達波衰減快。5） 存在共振頻率，a為井徑；-i

17、為貝塞爾函數JI （I）的零點，為3.83、7.01.;對于一般砂巖頻率為10、20kHz左 右。二、滑行橫波1） 滑行橫波是一種體波（TS），沿井壁附近滑行傳播，速度為Vs，輕微頻散（在測井頻率段可忽略），是PSP波。2） 一種非均勻波，在地層中，離井壁距離增加按負指數規(guī)律衰減，能量集中在3s （即Vs/f）范圍內，在Z= s內 集中了滑行波能量63%，因此探測范圍在一個 .s左右。3）在井中傳播方式：滑行波在傳播過程中不斷向井中輻射能量，在井壁上傳播其波陣面是圓錐面；若源距選擇適當，滑行橫波在全波中為次首波，幅度較縱波幅度大。原因：橫波波長較縱波短，因此靠近井壁附近滑行橫波幅度較滑行縱波幅

18、度有更多能量。橫波反射系數遠小于縱波，即有更多能量進入地層，在相同的情況下有更多的能量轉換為滑行橫波。4） 對于井內接收點，滑行波的振幅隨源離L增加是衰減的。直達波 A工1/Z滑行橫波A -1/Z2。不像縱波滑行橫波 始終比泥漿直達波衰減快。5） 存在共振頻率，a為井徑；:i為貝塞爾函數J0（：i）的零點，為2.4、5.52對于一般砂巖頻率為 8、18kHz。6）當Vs0，存在一系列位置，z=dn聲壓幅值為零。超聲成像測井聲源反射距離必須大于近場長度D,否則測量信號幅度受近場衍射影響太大，得不到井壁聲學圖像。聚焦轉換器4、簡述超聲成像測井影響成像質量的主要因素。聲衰減的影響泥漿對聲波衰減主要是摩擦吸收衰減和固相