第六章聲波測(cè)井

1、2022-2-20聲波測(cè)井1第六章第六章 聲波測(cè)井聲波測(cè)井巖石的聲學(xué)性質(zhì)巖石的聲學(xué)性質(zhì)聲波速度測(cè)井聲波速度測(cè)井聲波幅度測(cè)井聲波幅度測(cè)井長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井2022-2-20聲波測(cè)井2 聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度、幅度衰減聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度、幅度衰減及頻率變化等聲學(xué)特性是不同的。聲波測(cè)井就是及頻率變化等聲學(xué)特性是不同的。聲波測(cè)井就是以介質(zhì)聲學(xué)特性為基礎(chǔ)，研究鉆井地質(zhì)剖面、評(píng)以介質(zhì)聲學(xué)特性為基礎(chǔ)，研究鉆井地質(zhì)剖面、評(píng)價(jià)固井質(zhì)量等問(wèn)題的測(cè)井方法。價(jià)固井質(zhì)量等問(wèn)題的測(cè)井方法。 聲波測(cè)井分為聲速測(cè)井和聲幅測(cè)井。聲波測(cè)井分為聲速測(cè)井和聲幅測(cè)井。聲速測(cè)井聲速測(cè)井測(cè)量地層聲

2、波速度。地層聲波速度與地層巖性、孔測(cè)量地層聲波速度。地層聲波速度與地層巖性、孔隙度及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)地層聲波速隙度及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)地層聲波速度，可確定地層孔隙度、巖性、孔隙流體性質(zhì)。度，可確定地層孔隙度、巖性、孔隙流體性質(zhì)。 2022-2-20聲波測(cè)井3 聲波是一種機(jī)械波。聲波是一種機(jī)械波。根據(jù)聲波頻率聲波分為根據(jù)聲波頻率聲波分為 次聲波（頻率低于次聲波（頻率低于2020HzHz）；）； 可聞聲波（可聞聲波（2020HzHz至至2020kHzkHz）；）； 超聲波（頻率大于超聲波（頻率大于2020kHzkHz）。）。 第一節(jié)第一節(jié) 巖石的聲學(xué)特性巖石的聲學(xué)特性2022

3、-2-20聲波測(cè)井4一、巖石的彈性一、巖石的彈性 1 1、彈性力學(xué)的基本假設(shè)、彈性力學(xué)的基本假設(shè) 1 1）、）、物體是連續(xù)的物體是連續(xù)的，即描述物體彈性性質(zhì)，即描述物體彈性性質(zhì)的力學(xué)參數(shù)及形變狀態(tài)的物理量是空間的連續(xù)函數(shù)的力學(xué)參數(shù)及形變狀態(tài)的物理量是空間的連續(xù)函數(shù)； 2 2）、）、物體是均勻的物體是均勻的，即物體由同一類型的，即物體由同一類型的均勻材料組成，在物體中任選一個(gè)體積元，其物理均勻材料組成，在物體中任選一個(gè)體積元，其物理、化學(xué)性質(zhì)與整個(gè)物體的物理、化學(xué)性質(zhì)相同；、化學(xué)性質(zhì)與整個(gè)物體的物理、化學(xué)性質(zhì)相同； 3 3）、）、物體是各向同性的物體是各向同性的，即物體的性質(zhì)與，即物體的性質(zhì)與方

4、向無(wú)關(guān)；方向無(wú)關(guān)；2022-2-20聲波測(cè)井5 滿足以上基本假設(shè)條件的物體稱為理想完全滿足以上基本假設(shè)條件的物體稱為理想完全線彈性體，描述介質(zhì)彈性性質(zhì)的參數(shù)為常數(shù)。當(dāng)線彈性體，描述介質(zhì)彈性性質(zhì)的參數(shù)為常數(shù)。當(dāng)外力取消后不能恢復(fù)到其原來(lái)狀態(tài)的物體稱為塑外力取消后不能恢復(fù)到其原來(lái)狀態(tài)的物體稱為塑性體。性體。4 4）、）、物體是完全線彈性的物體是完全線彈性的，在彈性限度內(nèi)，物，在彈性限度內(nèi)，物體在外力作用下發(fā)生彈性形變，取消外力后物體體在外力作用下發(fā)生彈性形變，取消外力后物體恢復(fù)到初始狀態(tài)。應(yīng)力與應(yīng)變存在線性關(guān)系，并恢復(fù)到初始狀態(tài)。應(yīng)力與應(yīng)變存在線性關(guān)系，并服從廣義胡克定律。服從廣義胡克定律。202

5、2-2-20聲波測(cè)井6 聲波測(cè)井中聲源發(fā)射的聲波能量較小，作用在聲波測(cè)井中聲源發(fā)射的聲波能量較小，作用在地層上的時(shí)間也很短，地層上的時(shí)間也很短，所以可以把巖石看作彈性體。所以可以把巖石看作彈性體。因此，可以用彈性波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律研究聲波因此，可以用彈性波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律研究聲波在巖石中的傳播特性。在巖石中的傳播特性。 在均勻無(wú)限大的地層中，聲波速度主要取決于在均勻無(wú)限大的地層中，聲波速度主要取決于聲波類型、地層彈性和密度。一般用下述幾個(gè)彈聲波類型、地層彈性和密度。一般用下述幾個(gè)彈性參數(shù)描述巖石的彈性性質(zhì)。性參數(shù)描述巖石的彈性性質(zhì)。2022-2-20聲波測(cè)井72 2、彈性力學(xué)參數(shù)、彈性力學(xué)

6、參數(shù)1 1）、應(yīng)力與應(yīng)變）、應(yīng)力與應(yīng)變 物體在外力作用下發(fā)生彈性形變的同時(shí)，在物物體在外力作用下發(fā)生彈性形變的同時(shí)，在物體內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗其形變的力稱為內(nèi)力體內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗其形變的力稱為內(nèi)力。作用在單作用在單位面積上的彈性內(nèi)力稱為應(yīng)力。位面積上的彈性內(nèi)力稱為應(yīng)力。 根據(jù)應(yīng)力方向與作用面法向的關(guān)系根據(jù)應(yīng)力方向與作用面法向的關(guān)系, ,應(yīng)力分為應(yīng)力分為: :(1)(1)、平行于體積元各面法向的應(yīng)力稱為正應(yīng)力；平行于體積元各面法向的應(yīng)力稱為正應(yīng)力；(2)(2) 、垂直于體積元各面法向的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。垂直于體積元各面法向的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。2022-2-20聲波測(cè)井8 在外力作用下，若彈性體內(nèi)的任意體積元

7、發(fā)生體在外力作用下，若彈性體內(nèi)的任意體積元發(fā)生體積變化，而邊角關(guān)系不變，則稱此形變?yōu)轶w形變。積變化，而邊角關(guān)系不變，則稱此形變?yōu)轶w形變。體積元的各邊邊長(zhǎng)的變化率稱為線應(yīng)變。體積元的各邊邊長(zhǎng)的變化率稱為線應(yīng)變。 在外力作用下，若僅體積元形狀發(fā)生變化，而在外力作用下，若僅體積元形狀發(fā)生變化，而體積不變，則稱為剪切形變。體積元的邊角關(guān)系的體積不變，則稱為剪切形變。體積元的邊角關(guān)系的變化稱為角應(yīng)變（或切應(yīng)變）。變化稱為角應(yīng)變（或切應(yīng)變）。2022-2-20聲波測(cè)井92) 2) 、廣義胡克定律、廣義胡克定律 對(duì)于完全線彈性介質(zhì)對(duì)于完全線彈性介質(zhì), ,其應(yīng)力與應(yīng)變存在線其應(yīng)力與應(yīng)變存在線性關(guān)系。每一應(yīng)力分

8、量等于六個(gè)應(yīng)變分量的線性關(guān)系。每一應(yīng)力分量等于六個(gè)應(yīng)變分量的線性組合。性組合。 TC(6-1) T-含有含有6 6個(gè)應(yīng)力分量的列向量個(gè)應(yīng)力分量的列向量。 -含有含有6 6個(gè)應(yīng)變分量的列向量個(gè)應(yīng)變分量的列向量。 C-含有含有3636個(gè)元素的彈性系數(shù)方陣個(gè)元素的彈性系數(shù)方陣。2022-2-20聲波測(cè)井10此外此外, ,系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣C C為對(duì)稱方陣為對(duì)稱方陣，只有只有2121個(gè)獨(dú)立元素個(gè)獨(dú)立元素. . 均勻、橫向各向同性介質(zhì)均勻、橫向各向同性介質(zhì)(TI)(TI) 對(duì)于均勻、橫向各向同性的完全線對(duì)于均勻、橫向各向同性的完全線彈性介質(zhì)，系數(shù)矩陣只有彈性介質(zhì)，系數(shù)矩陣只有5 5個(gè)獨(dú)立的彈性系個(gè)獨(dú)立的彈

9、性系數(shù)。建立圖數(shù)。建立圖6-16-1所示坐標(biāo)系所示坐標(biāo)系. .彈性系數(shù)矩陣如彈性系數(shù)矩陣如式式(6-2)(6-2)所示所示. .2022-2-20聲波測(cè)井11其中其中: :6611121()2ccc 131112121113131333444466000000000000000000000000cccccccccCccc(6-2)圖圖6-1 6-1 橫向各向同性介質(zhì)橫向各向同性介質(zhì)2022-2-20聲波測(cè)井12(2)(2)裂隙各向異性介質(zhì)裂隙各向異性介質(zhì) 裂隙各向異性介質(zhì)裂隙各向異性介質(zhì), ,一般指具有一組垂向一般指具有一組垂向平行裂隙的介質(zhì)模型平行裂隙的介質(zhì)模型,Crampin ,Cramp

10、in 稱其為張性擴(kuò)稱其為張性擴(kuò)容各向異性介質(zhì)容各向異性介質(zhì)( EDA) ( EDA) 。在。在EDA EDA 介質(zhì)中建立介質(zhì)中建立如圖如圖6-2 6-2 的坐標(biāo)系的坐標(biāo)系。此時(shí)此時(shí), ,系數(shù)矩陣只有系數(shù)矩陣只有5 5個(gè)個(gè)獨(dú)立的彈性系數(shù)。彈性系數(shù)矩陣如式獨(dú)立的彈性系數(shù)。彈性系數(shù)矩陣如式(6-3)(6-3)所所示示. .2022-2-20聲波測(cè)井13圖圖6-2 6-2 裂隙各向異性介質(zhì)裂隙各向異性介質(zhì) 121211222312231222445555000000000000000000000000cccccccccCccc(6-3)其中其中4422231()2ccc2022-2-20聲波測(cè)井14

11、對(duì)于均勻、對(duì)于均勻、各向同性的完全各向同性的完全線彈性介質(zhì)線彈性介質(zhì), ,系數(shù)系數(shù)矩陣只有兩個(gè)獨(dú)矩陣只有兩個(gè)獨(dú)立的彈性系數(shù)立的彈性系數(shù). .系系數(shù)矩陣形式為數(shù)矩陣形式為(6-(6-4)4)式式. .(3) (3) 均勻、各向同性完全線彈性介質(zhì)均勻、各向同性完全線彈性介質(zhì) 111212121112121211444444000000000000000000000000cccccccccCccc(6-4)112c12c44c其中其中: :2022-2-20聲波測(cè)井15321其中其中: :體應(yīng)變體應(yīng)變第一下標(biāo)對(duì)應(yīng)受力面法線方向；第一下標(biāo)對(duì)應(yīng)受力面法線方向；第二下標(biāo)對(duì)應(yīng)作用力方向；第二下標(biāo)對(duì)應(yīng)作用力方

12、向；應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為：應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為：(6-5)iiT2 或i=1,2,3i=xx,yy,zz正應(yīng)力與正應(yīng)力與正應(yīng)變正應(yīng)變(6-6)jjTJ=4,5,6J=yz,zx,xy切應(yīng)力與切應(yīng)力與切應(yīng)變切應(yīng)變2022-2-20聲波測(cè)井162 2）彈性力學(xué)參數(shù)）彈性力學(xué)參數(shù) A A、楊氏模量楊氏模量E E 楊氏模量楊氏模量E E定義為彈性體發(fā)生單位線應(yīng)變時(shí)定義為彈性體發(fā)生單位線應(yīng)變時(shí)彈性體產(chǎn)生的應(yīng)力大小。彈性體產(chǎn)生的應(yīng)力大小。 2022-2-20聲波測(cè)井17楊氏模量的單位是楊氏模量的單位是 （牛頓（牛頓/ /平方米）平方米） 2mNLLAFE(6-7)圖圖6-3 6-3 楊氏模量的定義楊氏模量的定義其

13、中：其中：L=L-L1L=L-L12022-2-20聲波測(cè)井18B、泊松比泊松比 彈性體在單軸外力作用下，當(dāng)受力方向產(chǎn)生彈性體在單軸外力作用下，當(dāng)受力方向產(chǎn)生伸長(zhǎng)時(shí)，自由方向縮小。伸長(zhǎng)時(shí)，自由方向縮小。 泊松比等于物體自由方向的線應(yīng)變與受力方泊松比等于物體自由方向的線應(yīng)變與受力方向的線應(yīng)變之比的負(fù)值。向的線應(yīng)變之比的負(fù)值。 2022-2-20聲波測(cè)井19它表示物體幾何形變的系數(shù)，它表示物體幾何形變的系數(shù)，無(wú)量綱。對(duì)于一切物無(wú)量綱。對(duì)于一切物質(zhì)，泊松比介于質(zhì)，泊松比介于0 0到到0.50.5之間。之間。LLDD（68）圖圖6 64 4 泊松比定義泊松比定義其中：其中：D=D-D1D=D-D1 L

14、=L-L1L=L-L12022-2-20聲波測(cè)井20C C、切變模量切變模量 彈性體所受的切應(yīng)力與其方向上的切應(yīng)變之彈性體所受的切應(yīng)力與其方向上的切應(yīng)變之比為彈性體的切變模量。切變模量的單位是比為彈性體的切變模量。切變模量的單位是 （牛頓（牛頓/ /平方米）平方米） 2mNAFt(6-9)2022-2-20聲波測(cè)井21 2mND D、體積形變彈性模量體積形變彈性模量 K K 體積形變彈性模量體積形變彈性模量K K定義為在外力作用下，定義為在外力作用下，物體所受的體應(yīng)力與物體體積相對(duì)變化之比。量物體所受的體應(yīng)力與物體體積相對(duì)變化之比。量綱為綱為2mN2022-2-20聲波測(cè)井22VVAFK(6-

15、10)圖圖6 65 5 體積彈性模量的定義體積彈性模量的定義其中：其中：V=V1-VV=V1-V F=P F=P2022-2-20聲波測(cè)井23二、聲波在巖石中的傳播特性二、聲波在巖石中的傳播特性 1 1 、縱波和橫波、縱波和橫波 聲波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致的波叫縱波。聲波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致的波叫縱波。聲波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相互垂直的波為橫波。聲波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相互垂直的波為橫波。橫波又分為橫波又分為SVSV波和波和SHSH波。波。 固體既可以傳播縱波也可以傳播橫波，但流體不固體既可以傳播縱波也可以傳播橫波，但流體不能傳播橫波。能傳播橫波。 縱波縱波SHSH波波SVSV波

16、波圖圖6 66 6 縱波、橫波傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系縱波、橫波傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系2022-2-20聲波測(cè)井242 2 、縱波和橫波速度、縱波和橫波速度 聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度定義為單位時(shí)聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度定義為單位時(shí)間聲波能量傳播的距離間聲波能量傳播的距離, ,與介質(zhì)的彈性和密度有與介質(zhì)的彈性和密度有關(guān)關(guān)。在均勻各向同性介質(zhì)中，縱波速度、橫波速。在均勻各向同性介質(zhì)中，縱波速度、橫波速度及速度比的表達(dá)式分別為：度及速度比的表達(dá)式分別為： )21)(1 ()1 (Evp縱波速度縱波速度(6-11)1 (21Evs橫波速度橫波速度(6-12)21)1 ( 2vvs

17、p縱橫波速度比縱橫波速度比(6-13)2022-2-20聲波測(cè)井25三、聲波在介質(zhì)分界面上的傳播特性三、聲波在介質(zhì)分界面上的傳播特性 聲波通過(guò)聲波通過(guò)波阻抗（即聲速與介質(zhì)體密度的乘波阻抗（即聲速與介質(zhì)體密度的乘積積）不連續(xù)的界面時(shí)，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，遵）不連續(xù)的界面時(shí)，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，遵循斯奈爾反射、折射定律。即入射波、反射波、循斯奈爾反射、折射定律。即入射波、反射波、折射波在同一平面內(nèi)沿不同方向傳播折射波在同一平面內(nèi)沿不同方向傳播 。圖。圖6-76-7、6 68 8是聲波的反射和折射示意圖。是聲波的反射和折射示意圖。 2022-2-20聲波測(cè)井26圖圖6-76-7、聲波在波阻抗不連續(xù)界

18、面上的反射及折射、聲波在波阻抗不連續(xù)界面上的反射及折射 流體流體1 1流體流體2 2流體流體固體固體2022-2-20聲波測(cè)井27固體固體流體流體固體固體流體流體圖圖6-86-8、聲波在波阻抗不連續(xù)界面上的反射及折射、聲波在波阻抗不連續(xù)界面上的反射及折射 2022-2-20聲波測(cè)井28v1其中：其中： -入射角；入射角； -折射角；折射角； -入射波速度；入射波速度； -折射波速度。折射波速度。2V折射定律折射定律的數(shù)學(xué)表的數(shù)學(xué)表達(dá)式：達(dá)式： vv21sinsin（6 61414）2022-2-20聲波測(cè)井2912當(dāng)V、V 確定時(shí)，折射角隨入射角的增加而增大。110當(dāng)VV時(shí)，當(dāng)入射角達(dá)到某一值

19、時(shí)，折射角可能達(dá)到90 。見圖見圖6-96-9。折射波將折射波將在第二介質(zhì)中以速在第二介質(zhì)中以速度度V V2 2 沿界面?zhèn)鞑ィ亟缑鎮(zhèn)鞑?，?duì)應(yīng)的入射角為第對(duì)應(yīng)的入射角為第一臨界角。一臨界角。臨界入射射臨界入射射圖圖6-9 6-9 聲波在波阻抗不連續(xù)界面聲波在波阻抗不連續(xù)界面 上的臨界入射上的臨界入射 21sinvvi (6-15)2022-2-20聲波測(cè)井30第二節(jié)第二節(jié) 聲波速度測(cè)井聲波速度測(cè)井 聲波速度測(cè)井簡(jiǎn)稱聲速測(cè)井，通過(guò)測(cè)聲波速度測(cè)井簡(jiǎn)稱聲速測(cè)井，通過(guò)測(cè)量地層滑行波的時(shí)差量地層滑行波的時(shí)差t tp p （地層縱波速度（地層縱波速度的倒數(shù)，單位微秒的倒數(shù)，單位微秒/ /米或微秒米或微秒/

20、 /英尺），反英尺），反映井壁地層的特性。映井壁地層的特性。.13.281/s fts m2022-2-20聲波測(cè)井311 1單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀 下井儀器包含三部分：聲系、電子線路和下井儀器包含三部分：聲系、電子線路和隔聲體。聲系由一個(gè)發(fā)射換能器隔聲體。聲系由一個(gè)發(fā)射換能器T T和兩個(gè)接收和兩個(gè)接收換能器換能器R R1 1、R R2 2組成。其中，組成。其中，發(fā)射器和接收器之發(fā)射器和接收器之間的距離稱為源距間的距離稱為源距L L，相鄰接收器之間的距離相鄰接收器之間的距離稱為間距稱為間距l(xiāng) l。如圖如圖6-166-16所示。所示。 一、單發(fā)射雙接收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理一、單發(fā)射

21、雙接收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理2022-2-20聲波測(cè)井32圖圖-16-16、井下聲系示意圖、井下聲系示意圖 2022-2-20聲波測(cè)井332 2、單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理、單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理1 1）、井內(nèi)聲場(chǎng)分析）、井內(nèi)聲場(chǎng)分析 發(fā)射器在井內(nèi)產(chǎn)生聲波，聲波接收器記錄首發(fā)射器在井內(nèi)產(chǎn)生聲波，聲波接收器記錄首波波( (首先到達(dá)接收器的聲波首先到達(dá)接收器的聲波) )到達(dá)時(shí)間。根據(jù)首波到達(dá)時(shí)間。根據(jù)首波到達(dá)時(shí)間，確定首波的傳播速度，測(cè)井時(shí)到達(dá)時(shí)間，確定首波的傳播速度，測(cè)井時(shí), ,確保確保首波是地層縱波。首波是地層縱波。2022-2-20聲波測(cè)井34井內(nèi)存在以下幾種波：井內(nèi)存在以下幾種波：（

22、1 1）、反映地層滑行縱波的泥漿折射波；）、反映地層滑行縱波的泥漿折射波；（2 2）、反映地層滑行橫波的泥漿折射波；）、反映地層滑行橫波的泥漿折射波；圖圖6-176-17給出了井內(nèi)聲波傳播的示意圖給出了井內(nèi)聲波傳播的示意圖。（3 3）、井內(nèi)泥漿直達(dá)波；）、井內(nèi)泥漿直達(dá)波；（4 4）、井內(nèi)一次及多次反射波；）、井內(nèi)一次及多次反射波；（5 5）井內(nèi)流體制導(dǎo)波（管波或斯通利波）。）井內(nèi)流體制導(dǎo)波（管波或斯通利波）。2022-2-20聲波測(cè)井35 圖圖617 617 井內(nèi)聲波傳播示意圖井內(nèi)聲波傳播示意圖 直達(dá)波直達(dá)波:ffvLT 一次反射波：一次反射波：ivLTfdsin地層波地層波ivavatgiL

23、Tfpecos22),min(dfeTTT 地層聲速測(cè)量條件地層聲速測(cè)量條件2022-2-20聲波測(cè)井36最小源距的確定最小源距的確定),min(dfeTTT ivavatgiLTfpecos22由于由于T Tf f 小于小于T Td d ，所以，只要，所以，只要T Te e 小于小于 T Tf f 即可。即可。（616）ffvLT (6-17)(6-18)2022-2-20聲波測(cè)井3722cospffLatgiaLvvivsinfpviv即即: :其中：其中：整理得：整理得：2pfpfvvLavva -a -井眼半徑（單位米井眼半徑（單位米),),(6-19)2022-2-20聲波測(cè)井38

24、如果發(fā)射器在某如果發(fā)射器在某一時(shí)刻一時(shí)刻t t0 0發(fā)射聲波，發(fā)射聲波，根據(jù)幾何聲學(xué)理論，根據(jù)幾何聲學(xué)理論，聲波經(jīng)過(guò)泥漿、地層、聲波經(jīng)過(guò)泥漿、地層、泥漿傳播到接收器，泥漿傳播到接收器，其傳播路徑如圖其傳播路徑如圖6-186-18所示，到達(dá)所示，到達(dá)R Rl l和和R R2 2的的時(shí)刻分別為時(shí)刻分別為t t1 1和和t t2 2，則時(shí)間差則時(shí)間差T T為：為： 2 2）、單發(fā)雙收聲速側(cè)井儀的測(cè)量原理）、單發(fā)雙收聲速側(cè)井儀的測(cè)量原理圖圖 6-186-18、聲速測(cè)井原理圖、聲速測(cè)井原理圖 2022-2-20聲波測(cè)井39)(12vvvffpCEDFCDttT 如果在兩個(gè)接收器之間對(duì)著的井段井徑?jīng)]有明如

25、果在兩個(gè)接收器之間對(duì)著的井段井徑?jīng)]有明顯變化且儀器居中，則可認(rèn)為顯變化且儀器居中，則可認(rèn)為CE=DFCE=DF，所以所以vplT 其中其中: : 為為 間距間距.l(6-20)(6-21)聲波測(cè)井輸出（地層聲波時(shí)差），曲線見圖聲波測(cè)井輸出（地層聲波時(shí)差），曲線見圖619所示。所示。1pptv(6-22)2022-2-20聲波測(cè)井40圖圖6 619 19 聲波時(shí)差測(cè)井曲線聲波時(shí)差測(cè)井曲線2022-2-20聲波測(cè)井413 3、單發(fā)雙收聲系的缺陷、單發(fā)雙收聲系的缺陷 1) 1) 、井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線、井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線的影響的影響 在井眼幾何尺寸變化在井眼幾何尺寸變化的層段，時(shí)差曲線出現(xiàn)的層段，時(shí)差

26、曲線出現(xiàn)異常。在井眼擴(kuò)大段的上、異常。在井眼擴(kuò)大段的上、下界面分別出現(xiàn)時(shí)差增大和下界面分別出現(xiàn)時(shí)差增大和減小的尖峰。如圖減小的尖峰。如圖6-206-20所示。所示。 圖圖6-206-20、井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線影響的實(shí)例井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線影響的實(shí)例增大增大減小減小2022-2-20聲波測(cè)井422) 2) 、儀器記錄點(diǎn)與實(shí)際深度點(diǎn)的偏移、儀器記錄點(diǎn)與實(shí)際深度點(diǎn)的偏移 單發(fā)雙收聲波測(cè)井儀的記錄點(diǎn)定義為兩個(gè)接收器單發(fā)雙收聲波測(cè)井儀的記錄點(diǎn)定義為兩個(gè)接收器的中點(diǎn)。的中點(diǎn)。其實(shí)際深度點(diǎn)定義為到達(dá)兩個(gè)接收器的折射其實(shí)際深度點(diǎn)定義為到達(dá)兩個(gè)接收器的折射波的折射點(diǎn)間的中點(diǎn)波的折射點(diǎn)間的中點(diǎn)。 聲波測(cè)井的輸出代表厚

27、度為一個(gè)間距的地層平均聲波測(cè)井的輸出代表厚度為一個(gè)間距的地層平均速度，速度，即儀器記錄點(diǎn)上下即儀器記錄點(diǎn)上下0.250.25米厚地層的平均速度。米厚地層的平均速度。分析測(cè)量及記錄過(guò)程可知，儀器記錄點(diǎn)與聲波在兩個(gè)分析測(cè)量及記錄過(guò)程可知，儀器記錄點(diǎn)與聲波在兩個(gè)接收器對(duì)應(yīng)地層中的實(shí)際傳播路徑的中點(diǎn)不重合，即接收器對(duì)應(yīng)地層中的實(shí)際傳播路徑的中點(diǎn)不重合，即2022-2-20聲波測(cè)井43存在一定的深度誤差，聲波在地層中實(shí)際傳播路徑存在一定的深度誤差，聲波在地層中實(shí)際傳播路徑的中點(diǎn)偏向發(fā)射器一方，二者偏移的距離為：的中點(diǎn)偏向發(fā)射器一方，二者偏移的距離為：tgah)arcsin(pfvv其中：其中：a 為接收

28、器到井壁的距離；為接收器到井壁的距離； 為第一臨界角。為第一臨界角。 井內(nèi)流體聲速；井內(nèi)流體聲速； 地層縱波波速地層縱波波速。 fvpv（6 62323）2022-2-20聲波測(cè)井441 1、聲系結(jié)構(gòu)、聲系結(jié)構(gòu) 該儀器的井下聲系該儀器的井下聲系包括兩個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)包括兩個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)接收器。它們的排列方接收器。它們的排列方式如圖式如圖6 62121所示。其所示。其中，兩個(gè)接收器之間的中，兩個(gè)接收器之間的距離（間距）為距離（間距）為0.50.5米米，T T1 1、R R1 1和和R R2 2、T T2 2之間之間的距離為的距離為1 1米。米。 二、井眼補(bǔ)償聲速測(cè)井二、井眼補(bǔ)償聲速測(cè)井圖圖6 62

29、121雙發(fā)雙收聲波測(cè)井儀的雙發(fā)雙收聲波測(cè)井儀的井眼變化補(bǔ)償示意圖井眼變化補(bǔ)償示意圖2022-2-20聲波測(cè)井452 2、井眼補(bǔ)償原理、井眼補(bǔ)償原理 1) 1) 、時(shí)差的確定、時(shí)差的確定 圖圖6 62121是這種儀器對(duì)井徑變化影響的補(bǔ)償示是這種儀器對(duì)井徑變化影響的補(bǔ)償示意圖。意圖。122TTT pTtl（6-25）（6-24）2022-2-20聲波測(cè)井462) 2) 、井眼補(bǔ)償原理、井眼補(bǔ)償原理 由圖由圖6-216-21可以看出，雙發(fā)雙收聲速測(cè)井儀可以看出，雙發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的的T T1 1發(fā)射得到的發(fā)射得到的T T1 1 和和T T2 2發(fā)射得到的發(fā)射得到的T2 曲線，曲線，在井徑變化處的變化

30、方向相反，所以，取平均在井徑變化處的變化方向相反，所以，取平均值得到的曲線恰好補(bǔ)償了井徑變化對(duì)測(cè)量結(jié)果值得到的曲線恰好補(bǔ)償了井徑變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。的影響。 2022-2-20聲波測(cè)井47 另外，在一定程度上測(cè)量結(jié)果降低了深度誤差。另外，在一定程度上測(cè)量結(jié)果降低了深度誤差。這是由于上發(fā)射時(shí)，測(cè)量地層的中點(diǎn)位于儀器記錄這是由于上發(fā)射時(shí)，測(cè)量地層的中點(diǎn)位于儀器記錄點(diǎn)的上方；下發(fā)射時(shí)，測(cè)量地層的中點(diǎn)位于儀器記點(diǎn)的上方；下發(fā)射時(shí)，測(cè)量地層的中點(diǎn)位于儀器記錄點(diǎn)的下方，當(dāng)接收器對(duì)應(yīng)地層速度及井徑變化不錄點(diǎn)的下方，當(dāng)接收器對(duì)應(yīng)地層速度及井徑變化不大時(shí)，即可保證實(shí)際記錄點(diǎn)與儀器記錄點(diǎn)重合，不大時(shí)，即可保證實(shí)

31、際記錄點(diǎn)與儀器記錄點(diǎn)重合，不再出現(xiàn)深度誤差。再出現(xiàn)深度誤差。 2022-2-20聲波測(cè)井48三、長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井三、長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井 聲速測(cè)井只利用了縱波的速度信息，而聲波全聲速測(cè)井只利用了縱波的速度信息，而聲波全波列測(cè)井則記錄聲波的整個(gè)波列，不僅可以獲得縱波列測(cè)井則記錄聲波的整個(gè)波列，不僅可以獲得縱波的速度和幅度信息，橫波的速度和幅度信息，還波的速度和幅度信息，橫波的速度和幅度信息，還可以得到波列中的其它波成分，如偽瑞利波、斯通可以得到波列中的其它波成分，如偽瑞利波、斯通利波等。為石油勘探和開發(fā)提供更多的信息，所以利波等。為石油勘探和開發(fā)提供更多的信息，所以聲波全波列測(cè)井是一種較好的

32、聲波測(cè)井方法。聲波全波列測(cè)井是一種較好的聲波測(cè)井方法。 2022-2-20聲波測(cè)井491 1、裸眼井中聲波全波列成分、裸眼井中聲波全波列成分 在裸眼井中，接收器記錄到的聲波全波列波形在裸眼井中，接收器記錄到的聲波全波列波形圖上，包括滑行縱波、滑行橫波（硬地層）、偽瑞圖上，包括滑行縱波、滑行橫波（硬地層）、偽瑞利波和斯通利波等各類井內(nèi)聲波，如圖利波和斯通利波等各類井內(nèi)聲波，如圖6 62222所示。所示。 圖圖6 622 22 聲波全波列波形圖聲波全波列波形圖 2022-2-20聲波測(cè)井50 全波列波形圖上各種波的速度、頻率、幅度及衰減全波列波形圖上各種波的速度、頻率、幅度及衰減性互不相同。性互不

33、相同。 滑行縱波滑行縱波: :速度快、幅度小、頻率高速度快、幅度小、頻率高, ,為首波。為首波。 只在硬地層只在硬地層( )才能產(chǎn)生滑行橫波，它是才能產(chǎn)生滑行橫波，它是波列中的次首波，其速度小于滑行縱波，但幅度大于波列中的次首波，其速度小于滑行縱波，但幅度大于滑行縱波?；锌v波。 偽瑞利波是沿井壁傳播的表面波，其能量集中分布偽瑞利波是沿井壁傳播的表面波，其能量集中分布在井壁附近很小的范圍內(nèi)，它具有頻散性。低頻成分在井壁附近很小的范圍內(nèi)，它具有頻散性。低頻成分fsvv 2022-2-20聲波測(cè)井512 2、聲波全波列測(cè)井的記錄方式和記錄的信息、聲波全波列測(cè)井的記錄方式和記錄的信息1 1）、記錄方

34、式）、記錄方式 聲波測(cè)井儀的橫向探測(cè)深度隨聲系源距增加而聲波測(cè)井儀的橫向探測(cè)深度隨聲系源距增加而增大。增大。的相速度接近于地層橫波速度，幅度明顯大于滑的相速度接近于地層橫波速度，幅度明顯大于滑行橫波。行橫波。 斯通利波是在井內(nèi)泥漿中傳播的管波。其速度斯通利波是在井內(nèi)泥漿中傳播的管波。其速度和幅度與井壁地層有關(guān)，速度低于井內(nèi)泥漿介質(zhì)和幅度與井壁地層有關(guān)，速度低于井內(nèi)泥漿介質(zhì)的縱波速度，幅度的縱波速度，幅度, ,頻率低。頻率低。2022-2-20聲波測(cè)井52圖圖6 62323、聲波全波列測(cè)井井、聲波全波列測(cè)井井眼補(bǔ)償變化時(shí)差測(cè)量示意圖眼補(bǔ)償變化時(shí)差測(cè)量示意圖 聲波全波列測(cè)井通常采用聲波全波列測(cè)井通

35、常采用的聲系是的聲系是R R1 1 2 R 2 R2 2 8 T 8 T1 1 2 T 2 T2 2。間距為間距為2 2ft,ft,最小源距為最小源距為8 8 ft.ft.如圖如圖6 62323所示所示. .采用交替發(fā)射采用交替發(fā)射同時(shí)接收的方式記錄地層信息同時(shí)接收的方式記錄地層信息. .另外另外, ,為了降低井眼不規(guī)則產(chǎn)為了降低井眼不規(guī)則產(chǎn)生的影響生的影響, ,取不同時(shí)刻測(cè)量時(shí)取不同時(shí)刻測(cè)量時(shí)間差的平均值作為地層的時(shí)間間差的平均值作為地層的時(shí)間差差. .2022-2-20聲波測(cè)井5322)()(2421TTTTTTTTDT其中：其中：TTTT1 1、TTTT2 2為位置為位置1 1處由處由T

36、 T1 1發(fā)射，發(fā)射，R R1 1、R R2 2 記記錄到的首波旅行時(shí)；錄到的首波旅行時(shí)；TTTT2 2、TTTT4 4為位置為位置2 2處由處由T T1 1、T T2 2交替發(fā)射，交替發(fā)射， R R2 2 記記錄到的首波旅行時(shí)；錄到的首波旅行時(shí)；DTDT：源距為源距為8 8ftft的時(shí)差。單位：微秒的時(shí)差。單位：微秒/ /英尺英尺 （6 62626）2022-2-20聲波測(cè)井54同理，也可以記錄源距同理，也可以記錄源距1010ftft的時(shí)差的時(shí)差DTLDTL。22)()(1343TTTTTTTTDTL其中：其中：TTTT1 1、TTTT2 2為位置為位置1 1處由處由T2T2發(fā)射，發(fā)射，R

37、R1 1、R R2 2 記錄記錄到的首波旅行時(shí)；到的首波旅行時(shí)；TTTT2 2、TTTT4 4為位置為位置2 2處由處由T T1 1、T T2 2交替發(fā)射，交替發(fā)射，R R1 1 記錄到記錄到的首波旅行時(shí)；的首波旅行時(shí)；DTLDTL：源距為源距為1010ftft的時(shí)差。單位：微秒的時(shí)差。單位：微秒/ /英尺英尺 （6 62727）2022-2-20聲波測(cè)井55橫波時(shí)差橫波時(shí)差DTSDTS等其它曲線。等其它曲線。 2 2、記錄的信息、記錄的信息 長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井輸出：長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井輸出：TT1、TT2、TT3、TT4四條首波旅行時(shí)間曲線四條首波旅行時(shí)間曲線，縱波時(shí)差縱波時(shí)差DTDT曲線

38、曲線聲波全波列波形圖（聲波全波列波形圖（WF1-4WF1-4）見圖見圖6 62424。2022-2-20聲波測(cè)井56圖圖624 聲波全波列測(cè)井聲波全波列測(cè)井2022-2-20聲波測(cè)井57第三節(jié)第三節(jié) 聲速測(cè)井的影響因素聲速測(cè)井的影響因素 一、地層厚度一、地層厚度 地層厚度的大小是相對(duì)聲速測(cè)井儀的間距來(lái)說(shuō)的，厚度地層厚度的大小是相對(duì)聲速測(cè)井儀的間距來(lái)說(shuō)的，厚度大于間距的稱為厚層；小于間距的稱為薄層。由于聲速測(cè)井的大于間距的稱為厚層；小于間距的稱為薄層。由于聲速測(cè)井的輸出（時(shí)差）代表輸出（時(shí)差）代表0.50.5米厚地層的平均時(shí)差，因此它們的聲速米厚地層的平均時(shí)差，因此它們的聲速測(cè)井時(shí)差曲線存在一定

39、差異。測(cè)井時(shí)差曲線存在一定差異。 1 1、厚層、厚層 1 1）在地層中部時(shí)差曲線出現(xiàn)平直段，該段時(shí)差值為地層）在地層中部時(shí)差曲線出現(xiàn)平直段，該段時(shí)差值為地層時(shí)差值。當(dāng)?shù)貙訋r性或孔隙性不均勻時(shí)，曲線稍有波動(dòng)，取地時(shí)差值。當(dāng)?shù)貙訋r性或孔隙性不均勻時(shí)，曲線稍有波動(dòng)，取地層中部時(shí)差曲線的平均值作為地層的時(shí)差值。層中部時(shí)差曲線的平均值作為地層的時(shí)差值。 2022-2-20聲波測(cè)井58 2 2）時(shí)差曲線的半幅點(diǎn)處對(duì)應(yīng)于地層的上、下界面。）時(shí)差曲線的半幅點(diǎn)處對(duì)應(yīng)于地層的上、下界面。2 2、薄層、薄層目的層時(shí)差受相鄰地層時(shí)差影響較大。若相鄰地層時(shí)目的層時(shí)差受相鄰地層時(shí)差影響較大。若相鄰地層時(shí)差高于目的層的時(shí)差

40、，則目的層時(shí)差增加；反之，目差高于目的層的時(shí)差，則目的層時(shí)差增加；反之，目的層時(shí)差減小。不能應(yīng)用曲線半幅點(diǎn)確定地層界面。的層時(shí)差減小。不能應(yīng)用曲線半幅點(diǎn)確定地層界面。3 3、薄互層、薄互層 間距大于互層中的地層厚度時(shí)間距大于互層中的地層厚度時(shí), ,測(cè)井值不能反映測(cè)井值不能反映地層的真實(shí)速度地層的真實(shí)速度. .2022-2-20聲波測(cè)井59二、二、“周波跳躍周波跳躍”現(xiàn)象的影響現(xiàn)象的影響 在一般情況下，聲速測(cè)井儀的兩個(gè)接收換能器在一般情況下，聲速測(cè)井儀的兩個(gè)接收換能器是被同一脈沖首波觸發(fā)的，對(duì)于疏松或含氣地層，是被同一脈沖首波觸發(fā)的，對(duì)于疏松或含氣地層，由于地層聲吸收大，聲波發(fā)生較大的衰減，這時(shí)

41、常由于地層聲吸收大，聲波發(fā)生較大的衰減，這時(shí)常常是首波信號(hào)只能觸發(fā)路徑較短的第一接收器的線常是首波信號(hào)只能觸發(fā)路徑較短的第一接收器的線路。首波不能觸發(fā)第二接收器，其線路只能被續(xù)至路。首波不能觸發(fā)第二接收器，其線路只能被續(xù)至波觸發(fā)，在聲波時(shí)差曲線上出現(xiàn)波觸發(fā)，在聲波時(shí)差曲線上出現(xiàn)“忽大忽小忽大忽小”的時(shí)的時(shí)差急劇變化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就叫周波跳躍，如圖差急劇變化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就叫周波跳躍，如圖6 62525所示。所示。 2022-2-20聲波測(cè)井60圖圖6 62525、周波跳躍現(xiàn)象、周波跳躍現(xiàn)象2022-2-20聲波測(cè)井61三、盲區(qū)三、盲區(qū) 雙發(fā)雙收聲系測(cè)量的地層時(shí)差是上、下兩個(gè)雙發(fā)雙收聲系測(cè)量

42、的地層時(shí)差是上、下兩個(gè)發(fā)射器分別工作時(shí)，由兩個(gè)接收器記錄的首波到發(fā)射器分別工作時(shí)，由兩個(gè)接收器記錄的首波到達(dá)時(shí)間的平均值計(jì)算得到的。其時(shí)差大小反映兩達(dá)時(shí)間的平均值計(jì)算得到的。其時(shí)差大小反映兩接收器對(duì)應(yīng)地層速度接收器對(duì)應(yīng)地層速度. .在低速地層，上發(fā)射時(shí)聲波在低速地層，上發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離與下發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離出現(xiàn)實(shí)際傳播距離與下發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離出現(xiàn)完全不重合。此時(shí)，在儀器記錄點(diǎn)附近一定厚度完全不重合。此時(shí)，在儀器記錄點(diǎn)附近一定厚度的地層對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有任何貢獻(xiàn)，稱之為的地層對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有任何貢獻(xiàn)，稱之為“盲區(qū)盲區(qū)”。即所測(cè)時(shí)差與記錄點(diǎn)所在深度處地層速度無(wú)。即所測(cè)時(shí)差與記錄點(diǎn)所在深度

43、處地層速度無(wú)關(guān)。盲區(qū)厚度為：關(guān)。盲區(qū)厚度為： 2022-2-20聲波測(cè)井62其中： a-接收器到井壁的距離；接收器到井壁的距離； -第一臨界角第一臨界角。 125 . 0atgh（6 62828）2022-2-20聲波測(cè)井63 第四節(jié)第四節(jié) 聲波速度測(cè)井資料的應(yīng)用聲波速度測(cè)井資料的應(yīng)用 一、判斷氣層一、判斷氣層 氣和油水的聲速及聲衰減差別很大。因此氣和油水的聲速及聲衰減差別很大。因此在高孔隙度和泥漿侵入不深的條件下，聲波測(cè)在高孔隙度和泥漿侵入不深的條件下，聲波測(cè)井可以較好的確定含氣疏松砂巖。氣層在聲波井可以較好的確定含氣疏松砂巖。氣層在聲波時(shí)差曲線上顯示的特點(diǎn)有：時(shí)差曲線上顯示的特點(diǎn)有：202

44、2-2-20聲波測(cè)井64 1 1、產(chǎn)生周波跳躍產(chǎn)生周波跳躍 它常見于特別它常見于特別疏疏松的砂巖氣層松的砂巖氣層中，如圖中，如圖6 62626所示。這是由于所示。這是由于含氣疏松砂巖具有較高含氣疏松砂巖具有較高的孔隙度，且孔隙內(nèi)含的孔隙度，且孔隙內(nèi)含聲吸收強(qiáng)的天然氣，致聲吸收強(qiáng)的天然氣，致使聲波能量衰減大，產(chǎn)使聲波能量衰減大，產(chǎn)生周波跳躍。生周波跳躍。2 2、聲波時(shí)差增大聲波時(shí)差增大 圖圖6 626 26 氣層周波跳躍實(shí)氣層周波跳躍實(shí)例例2022-2-20聲波測(cè)井65二、識(shí)別裂縫裂縫發(fā)育地層二、識(shí)別裂縫裂縫發(fā)育地層 在裂縫發(fā)育的層，由于裂縫的存在，造成聲在裂縫發(fā)育的層，由于裂縫的存在，造成聲波

45、的反射、透射。由于裂縫內(nèi)充填的流體聲吸波的反射、透射。由于裂縫內(nèi)充填的流體聲吸收高，與巖石的波阻抗相差較大，因此使得接收高，與巖石的波阻抗相差較大，因此使得接收的聲波能量降低，在聲波時(shí)差曲線上表現(xiàn)為收的聲波能量降低，在聲波時(shí)差曲線上表現(xiàn)為聲波時(shí)差的增大。如圖聲波時(shí)差的增大。如圖627所示。所示。2022-2-20聲波測(cè)井666 627 27 裂縫段與致密段測(cè)井曲線對(duì)比圖裂縫段與致密段測(cè)井曲線對(duì)比圖2022-2-20聲波測(cè)井671 1 、砂泥巖剖面、砂泥巖剖面砂巖聲速與砂巖膠結(jié)物的性質(zhì)及含量有關(guān)。砂巖聲速與砂巖膠結(jié)物的性質(zhì)及含量有關(guān)。 通常鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖時(shí)差比泥質(zhì)膠結(jié)砂巖的低，并通常鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖時(shí)

46、差比泥質(zhì)膠結(jié)砂巖的低，并且聲波時(shí)差隨鈣質(zhì)含量增加而減小，隨泥質(zhì)含量且聲波時(shí)差隨鈣質(zhì)含量增加而減小，隨泥質(zhì)含量增高而增高。增高而增高。三、劃分地層三、劃分地層 由于不同地層具有不同的聲波速度，所以根由于不同地層具有不同的聲波速度，所以根據(jù)聲波時(shí)差曲線可以劃分不同巖性的地層。據(jù)聲波時(shí)差曲線可以劃分不同巖性的地層。2022-2-20聲波測(cè)井682 2 、 碳酸鹽巖剖面碳酸鹽巖剖面 在碳酸鹽巖剖面中，致密石灰?guī)r和白云巖的時(shí)差在碳酸鹽巖剖面中，致密石灰?guī)r和白云巖的時(shí)差最低最低, ,，如含泥質(zhì)，時(shí)差稍有增高；當(dāng)有孔隙或裂縫，如含泥質(zhì)，時(shí)差稍有增高；當(dāng)有孔隙或裂縫時(shí)，時(shí)差明顯增大，甚至還可能出現(xiàn)周波跳躍現(xiàn)象

47、。時(shí)，時(shí)差明顯增大，甚至還可能出現(xiàn)周波跳躍現(xiàn)象。3 3 、膏鹽剖面、膏鹽剖面 在膏鹽剖面中，無(wú)水石膏與巖鹽的聲波時(shí)差有明在膏鹽剖面中，無(wú)水石膏與巖鹽的聲波時(shí)差有明顯的差異，巖鹽部分因井徑擴(kuò)大，時(shí)差曲線有明顯的顯的差異，巖鹽部分因井徑擴(kuò)大，時(shí)差曲線有明顯的假異常，所以可以利用聲波時(shí)差曲線劃分膏鹽剖面。假異常，所以可以利用聲波時(shí)差曲線劃分膏鹽剖面。2022-2-20聲波測(cè)井69四、確定地層孔隙度四、確定地層孔隙度 1 、威利時(shí)間平均公、威利時(shí)間平均公式式 地層聲速和地層孔隙地層聲速和地層孔隙度有關(guān)，大量數(shù)據(jù)表明，度有關(guān)，大量數(shù)據(jù)表明，在固結(jié)、壓實(shí)的純地層中在固結(jié)、壓實(shí)的純地層中，地層孔隙度和聲波時(shí)

48、差，地層孔隙度和聲波時(shí)差存在線性關(guān)系，即威利時(shí)存在線性關(guān)系，即威利時(shí)間平均公式，如圖間平均公式，如圖6 62828所示。所示。 圖圖6 628 28 聲波時(shí)差與孔隙度的關(guān)系圖聲波時(shí)差與孔隙度的關(guān)系圖 2022-2-20聲波測(cè)井70 ttfmat)1 ( 孔隙中流體的聲波時(shí)差；孔隙中流體的聲波時(shí)差； 巖石骨架的聲波時(shí)差。巖石骨架的聲波時(shí)差。 地層孔隙度。地層孔隙度。tftma 式中 地層聲波時(shí)差地層聲波時(shí)差， t（629）2022-2-20聲波測(cè)井71 s2 2 、威利時(shí)間平均公式的應(yīng)用、威利時(shí)間平均公式的應(yīng)用 威利時(shí)間平均公式的使用條件威利時(shí)間平均公式的使用條件: :孔隙均勻分孔隙均勻分布、壓

49、實(shí)的純地層，因此，由威利時(shí)間平均公布、壓實(shí)的純地層，因此，由威利時(shí)間平均公式求出的聲波孔隙度（式求出的聲波孔隙度（ ），對(duì)于不同的），對(duì)于不同的地層情況要分別處理。地層情況要分別處理。2022-2-20聲波測(cè)井72A、粒間孔隙的石灰?guī)r及較致密的砂巖（孔隙度為粒間孔隙的石灰?guī)r及較致密的砂巖（孔隙度為18182525）可直接利用平均時(shí)間公式計(jì)算孔隙度，）可直接利用平均時(shí)間公式計(jì)算孔隙度，不必進(jìn)行任何校正。不必進(jìn)行任何校正。 B B、孔隙度為孔隙度為25253535的砂巖，其聲波孔隙度需的砂巖，其聲波孔隙度需要引入流體校正系數(shù)。要引入流體校正系數(shù)。氣層：流體校正系數(shù)氣層：流體校正系數(shù)0.70.7；油

50、層：流體校正系數(shù)為油層：流體校正系數(shù)為0.80.90.80.9。1)、固結(jié)壓實(shí)的純地層，分兩種情況、固結(jié)壓實(shí)的純地層，分兩種情況2022-2-20聲波測(cè)井73mafmapstttt其中：其中：a 流體校正系數(shù)；流體校正系數(shù)； 聲波孔隙度；聲波孔隙度； 流體校正后的地層孔隙度。流體校正后的地層孔隙度。ssa（630）2022-2-20聲波測(cè)井742)2)、固結(jié)而壓實(shí)不夠的砂巖、固結(jié)而壓實(shí)不夠的砂巖 對(duì)于此類地層，要引入壓實(shí)校正。壓實(shí)對(duì)于此類地層，要引入壓實(shí)校正。壓實(shí)校正的大小用壓實(shí)校正系數(shù)校正的大小用壓實(shí)校正系數(shù)CpCp表示，表示，CpCp與地與地層埋藏深度、年代及地區(qū)有關(guān)層埋藏深度、年代及地區(qū)

51、有關(guān), ,如圖如圖6 62929所所示。壓實(shí)校正后的孔隙度為：示。壓實(shí)校正后的孔隙度為： pscCs（631）2022-2-20聲波測(cè)井75 圖圖6 629 29 壓實(shí)校正系數(shù)與地層深度的關(guān)系壓實(shí)校正系數(shù)與地層深度的關(guān)系1-1-勝利油田正常層系；勝利油田正常層系；2-2-勝利沙勝利沙4 4段；段；3-3-興隆臺(tái)、曙光油田；興隆臺(tái)、曙光油田；2022-2-20聲波測(cè)井76 3)3)、泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖 由于泥質(zhì)聲波時(shí)差較大，按上式計(jì)算的孔由于泥質(zhì)聲波時(shí)差較大，按上式計(jì)算的孔隙度偏大，必須進(jìn)行泥質(zhì)校正。由下式計(jì)算地隙度偏大，必須進(jìn)行泥質(zhì)校正。由下式計(jì)算地層孔隙度。層孔隙度。 ttvtvfshshm

52、asht)1 (（632）2022-2-20聲波測(cè)井771 1、壓實(shí)純地層聲波孔隙度的計(jì)算、壓實(shí)純地層聲波孔隙度的計(jì)算pmafmatttt2022-2-20聲波測(cè)井782 2、壓實(shí)泥質(zhì)地層聲波孔隙度的計(jì)算、壓實(shí)泥質(zhì)地層聲波孔隙度的計(jì)算pmashmashfmafmattttVtttt2022-2-20聲波測(cè)井793 3、欠壓實(shí)泥質(zhì)地層聲波孔隙度的計(jì)算、欠壓實(shí)泥質(zhì)地層聲波孔隙度的計(jì)算1pmashmashpfmafmattttVCtttt2022-2-20聲波測(cè)井80例例1 1 已知：已知： 求：地層孔隙度求：地層孔隙度 。ftstma/49ftstp/85ftstf/189fmapttt)1 (2

53、57. 0491894985mafmaptttt解：解： 由由得得2022-2-20聲波測(cè)井812 2、已知：、已知：Vsh=20%，ftstp/75ftstf/189ftstsh/100ftstma/49求求: :泥質(zhì)校正后的地層孔隙度。泥質(zhì)校正后的地層孔隙度。 113. 049189491002 . 0491894975mafmashshmafmapttttvtttt解：解：2022-2-20聲波測(cè)井823 3、已知：、已知：mstp/380mstma/180mstf/6205 . 1pC求：壓實(shí)校正以后的地層孔隙度。求：壓實(shí)校正以后的地層孔隙度。解：解：壓實(shí)校正前：壓實(shí)校正前：454.

54、0180620180380mafmaptttt壓實(shí)校正后壓實(shí)校正后：302. 05 . 1/454. 0/pcC2022-2-20聲波測(cè)井83四、其它應(yīng)用四、其它應(yīng)用 1 1、異常地層壓力預(yù)測(cè)、異常地層壓力預(yù)測(cè) 地層壓力指地層孔隙流體壓力地層壓力指地層孔隙流體壓力。沉積巖層的流。沉積巖層的流體壓力等于其靜水壓力，并對(duì)應(yīng)一個(gè)正常壓力梯度體壓力等于其靜水壓力，并對(duì)應(yīng)一個(gè)正常壓力梯度。在一些地區(qū)地層壓力高于或低于有正常壓力梯度。在一些地區(qū)地層壓力高于或低于有正常壓力梯度計(jì)算的數(shù)值，即地層壓力出現(xiàn)異常。計(jì)算的數(shù)值，即地層壓力出現(xiàn)異常。地層壓力高于地層壓力高于正常值的地層稱為異常高壓地層；地層壓力低于正

55、正常值的地層稱為異常高壓地層；地層壓力低于正常值的地層稱為異常低壓地層。常值的地層稱為異常低壓地層。2022-2-20聲波測(cè)井84 對(duì)泥巖時(shí)差研究發(fā)現(xiàn)，它可以成功地預(yù)測(cè)鄰近對(duì)泥巖時(shí)差研究發(fā)現(xiàn)，它可以成功地預(yù)測(cè)鄰近儲(chǔ)層的地層壓力。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上作泥巖時(shí)差與儲(chǔ)層的地層壓力。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上作泥巖時(shí)差與深度的關(guān)系。在正常壓力下，數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在正常壓深度的關(guān)系。在正常壓力下，數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在正常壓實(shí)趨勢(shì)線上；高壓異常地層的數(shù)據(jù)點(diǎn)落在趨勢(shì)線的實(shí)趨勢(shì)線上；高壓異常地層的數(shù)據(jù)點(diǎn)落在趨勢(shì)線的右側(cè)，時(shí)差增大；低壓異常地層的時(shí)差小于正常值，右側(cè)，時(shí)差增大；低壓異常地層的時(shí)差小于正常值，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在趨勢(shì)線的左側(cè)。如圖數(shù)據(jù)

56、點(diǎn)落在趨勢(shì)線的左側(cè)。如圖6-306-30所示。所示。 2022-2-20聲波測(cè)井85 圖圖6-30、地層異常壓力檢測(cè)、地層異常壓力檢測(cè) 地層壓力的計(jì)算方地層壓力的計(jì)算方法：法：1 1）、正常地層壓力）、正常地層壓力的計(jì)算的計(jì)算 某一深度地層的正某一深度地層的正常壓力等于地層壓力常壓力等于地層壓力梯度與地層深度的乘梯度與地層深度的乘積。積。單位是單位是 2N m圖件構(gòu)成圖件構(gòu)成:半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系; 數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn):),(Htsh2022-2-20聲波測(cè)井86其中：其中：DD地層深度；（地層深度；（m m） g g重力加速度；重力加速度； 孔隙流體的平均體密度?？紫读黧w的平均體密度。2 2）

57、、異常地層壓力的計(jì)算）、異常地層壓力的計(jì)算 應(yīng)用等效深度法計(jì)算異常地層壓力。其原理為應(yīng)用等效深度法計(jì)算異常地層壓力。其原理為2/8 . 9smf3/kg mDgPff(6-33)2022-2-20聲波測(cè)井87（1 1）、地下某一深度地層所受上覆地層壓力為）、地下某一深度地層所受上覆地層壓力為111sfPP1Pf1顆粒之間的壓應(yīng)力；孔隙流體壓力（地層壓力）。(6-34)2022-2-20聲波測(cè)井88（2 2）、深度不同、孔隙度相同的泥巖地）、深度不同、孔隙度相同的泥巖地層，其顆粒所受的壓應(yīng)力相同層，其顆粒所受的壓應(yīng)力相同12(6-35)2022-2-20聲波測(cè)井89（3 3）異常壓力地層的地層壓

58、力計(jì)算）異常壓力地層的地層壓力計(jì)算111222122211;sfsffssfPPPPPPPP正常壓力地層：異常壓力地層：因?yàn)槎叩目紫抖认嗤?，所以：因此得?022-2-20聲波測(cè)井901122)(DgDDgPfbf2fP1D2Db2D即：即：(6-36)其中其中： 異常地層壓力；異常地層壓力； 正常壓力層深度；正常壓力層深度； 異常壓力層深度；異常壓力層深度； 深度內(nèi)地層平均密度。深度內(nèi)地層平均密度。 2fP1D2Db2D2022-2-20聲波測(cè)井91例：已知：超壓地層深度例：已知：超壓地層深度10700英尺，等效英尺，等效深度深度4300英尺（英尺英尺（英尺0.3048米）米）求：地層異常

59、壓力；求：地層異常壓力；泥漿密度泥漿密度地層壓力量綱千克平方厘米：地層壓力量綱千克平方厘米：地層壓力梯度地層壓力梯度0.08;0.08;上覆巖層壓力梯度上覆巖層壓力梯度0.23.0.23.地層壓力量綱地層壓力量綱lb/lb/平方英寸：平方英寸：地層壓力梯度地層壓力梯度0.465;0.465;上覆巖層壓力梯度上覆巖層壓力梯度.0.0.2022-2-20聲波測(cè)井92H1=10700*0.3048=3261m;H2=4300*0.3048=1310m;深度換算深度換算Pf2=800*1310=1048000千克平方米P1-P2=2300*(H1-H2)=2300*1951=4487300千克平方米正

60、常壓力正常壓力PF1=PF2+P1-P2=1048000+4487300=5535300千克平方米異常壓力計(jì)異常壓力計(jì)算算DENM=PF1/H1=5535300/3261=1697千克立方米1.7克立方厘米泥漿密度泥漿密度計(jì)算計(jì)算2022-2-20聲波測(cè)井932 2、巖石強(qiáng)度分析、巖石強(qiáng)度分析 巖石強(qiáng)度指巖石承受各種壓力的特性。根據(jù)巖石強(qiáng)度指巖石承受各種壓力的特性。根據(jù)聲波、地層密度測(cè)井資料，可以連續(xù)計(jì)算自然條聲波、地層密度測(cè)井資料，可以連續(xù)計(jì)算自然條件下巖石的各種彈性模量，以對(duì)巖石強(qiáng)度進(jìn)行全件下巖石的各種彈性模量，以對(duì)巖石強(qiáng)度進(jìn)行全面分析。用測(cè)井資料計(jì)算的巖石彈性模量為動(dòng)態(tài)面分析。用測(cè)井資料