聲波全波列測井課件

第六章聲波全波列測井第一節(jié)聲系與記錄方式長源距聲波全波列測井儀的聲系由兩個發(fā)射探頭T1、T2及兩個接收探頭R1、R2組成。1.長源距聲波全波列測井儀探頭的工作順序、記錄結果編號以及所記錄的內容如下邏輯表所示，“0”表示不工作，“1”表示工作。探頭工作狀態(tài)時間發(fā)射接收記錄結果編號記錄內容T1T2R1R2T01010TT1T1-R1間10ft層段的時間差T01001TT2T1-R2間8ft層段的時間差T10110TT3T2-R1間12ft層段的時間差t10101TT4T2-R2間10ft層段的時間差由上表可見：長源距聲波測井儀的聲系處于不同的工作狀態(tài)時，可以組合成四種單發(fā)單收聲系，記錄四條相應的時間差曲線，其中，TT1和TT4都是3.048米(10英尺)層段上的時間差，在實際測井圖上往往是重疊的。雖然記錄的四條時間差曲線由于源距長，井的影響相對減小，但最終并不能消除井的影響，因此，記錄某一段地層的時差值仍需要采取經(jīng)驗補償?shù)挠涗浄绞健＝?jīng)過一段時間，當T1和T2正對目的層時，R2先后接收到T1和T2發(fā)射出的聲信號，記錄成TT2和TT4兩個數(shù)值；TT4－TT2是R2處接收到的T1和T2發(fā)射聲信號的時間差，這是一個雙發(fā)單收聲系，其數(shù)值和與之對稱的R2發(fā)射，T1和T2接收的發(fā)射探頭在上方的的單發(fā)雙收聲系記錄結果完全相同，記作△t上＝TT4－TT2儀器自動將地層的時差值按Δt＝1/2(Δt上＋Δt下)＝1/2((TT4-TT2)+(TT2-TT1))進行記錄，其結果相當于源距為2.4384米(8英尺)、間距為0.6096米(2英尺)的雙發(fā)雙收聲系井眼補償記錄結果。另外，當R1和R2正對目的層時，R1和R2亦可接收T2發(fā)射的聲信號：TT3和TT4，相當于單發(fā)雙收聲系的源距增加到3.048米(10英尺)；同理，當聲系提升，T1和T2正對目的層時，亦可由R1分別接收T1和T2的發(fā)射信號：TT3和TT1。目的層時差Δt＝1/2((TT3-TT1)+(TT4-TT3))，相當于源距增大到3.048米(10英尺)、間距為0.6096米(2英尺)的雙發(fā)雙收聲系的井眼補償記錄結果。因此，測井圖上的TT1、TT2、TT3和TT4四條時差曲線，雖然形態(tài)相似，但時間差的數(shù)值不同，對應的深度也有所差異。但是，由于四條時差曲線的源距都較長(比通常聲波測井源距1米左右大得多)，所以，雖然是用單發(fā)單收聲系進行測井，但井對時差記錄的影響相對要小得多。按井眼補償方式在井下記錄到的滑行縱波時差值在測井圖上標記為DTC，滑行橫波時差DTS。采用長源距聲系的主要優(yōu)點：有利于從到達時間上區(qū)分速度快的縱波和速度較慢的橫波及其它速度更慢的波。這樣，除了能較準確地記錄巖層的橫波及其它類型波的時差外，還可以從全波列圖上區(qū)分縱波、橫波及其它類型后續(xù)波的波群，以便于從各組波群的速度、幅度、頻率的變化上獲得有關地層性質的信息?？v波與橫波的區(qū)分：①到達時間：Cp>Cs→Δtp<Δts；②聲波幅度：橫波大于縱波；③聲波相位：縱波與橫波首波相位相反，即相位相差180°橫波幅度大于縱波幅度：橫波能量更集中分布在分界面附近；滑行橫波是在第二臨界角基礎上產(chǎn)生的，而以第二臨界角入射時反射回井內的聲能明顯小于以第一臨界角的情況；橫波只傳遞介質的剪切變形，而縱波傳遞介質體積膨脹-壓縮過程中的熱交換和損耗。長源距聲波全波列測井圖(變密度方式)：將全波列圖形變換成照相膠卷上感光銀膜的變密(厚)度來顯示，幅度大的波顯示為顏色較深的線條。長源距聲波全波列測井所記錄的測井信息：①縱波時差Δtp(DTC)；②橫波波時差Δts(DTS)；③速度比Cp/Cs=Δts/Δtp(DTR)；④縱波幅度AP2(T1發(fā)射R2接收)；⑤橫波幅度AS2AP2(T1發(fā)射R2接收)；⑥聲波比(SRAT)(兩個接收探頭接收到的同一發(fā)射探頭的聲信號首波幅度比)⑦幅度比B/AA：縱波幅度比；B：橫波幅度比；r1：T1與R1之間間距；r2：T1與R2之間間距；r0：r1－r2；G：聲波在發(fā)射和接收探頭間幾何擴展的衰減因子，P：縱波衰減系數(shù)；s：橫波衰減系數(shù)；結論：p>p或Cp/Cs>1.75

儲集層為裂縫孔隙；s<p或Cp/Cs<1.75

儲集層為粒間孔隙；2Pickett提出利用橫波時差估算孔隙度：Cmas－巖石骨架的橫波速度；M－經(jīng)驗系數(shù)，當37%時，m=2。1980年，Raymer公式（對比）在根據(jù)Δts計算孔隙度的圖版中：白云巖：Δts/Δtp＝1.8；

石灰?guī)r：Δts/Δtp＝1.9；

砂巖：Δts/Δtp＝1.58～1.78；

含氣砂巖：Δts/Δtp＝1.6；

該方法的優(yōu)點在于考慮了巖性對孔隙度的影響。如果考慮巖石的泊松比和巖石的密度，可以繪出右圖所示的縱波橫波速度和孔隙度的關系。從圖中可以看出：隨著孔隙度的增大縱橫波速度都下降，縱波降低的更明顯；POR<40%，Cp，Cs，Cp/Cs與POR近似為線性關系；POR=0~20%，Cp/Cs沒有變化；Cs隨POR的變化不明顯，不能用來計算孔隙度二判斷孔隙形狀及儲集層孔隙類型國內外研究表明：孔隙形狀及大小是影響彈性波的因素之一。將孔隙形狀看成長軸及短軸不同的橢球體，縱剖面上的短軸長度a與長軸長度b的比值，即＝a/b作為孔隙形狀的特征值，定義為“縱橫比”。球形孔隙，=1，數(shù)值越小，則孔隙越接近于裂縫。因此，與對彈性波都有影響。從上圖可以看出：孔隙度一定時，α降低，Cp,Cs,Cp/Cs都降低；這說明，在裂縫狀孔隙的地層，聲波的傳播速度要小于同孔隙度的孔隙型地層?？紫抖容^小時，α對Cp,Cs,Cp/Cs的影響更加明顯；孔隙度的變化對Cp/Cs影響不明顯；而α對Cp/Cs影響明顯除了根據(jù)速度計算孔隙度的大小，還可以根據(jù)縱橫波的幅度信息判斷儲集層的孔隙類型。統(tǒng)計資料表明：裂縫性儲集層中縱波和橫波的幅度都有減小，而橫波幅度的減小尤其顯著。聲波的衰減是由于溶洞或孔洞對聲波的散射所引起的，巖石對聲波散射衰減的大小與聲波信號頻率的三次方成正比。P與S分別為縱橫波的衰減系數(shù)。

P與S都隨孔隙度的增加而增大；孔隙度不變時，孔洞半徑增大，P與S增加；孔隙度不變時，孔洞半徑較小時，P與S的變化更明顯；三判斷巖性對不同巖性的地層，其泊松比具有不同數(shù)值，而可由巖石的縱波與橫波速度Cp和Cs計算得出。巖石或礦物Cp/Cs巖石或礦物Cp/Cs石英1.487泥灰?guī)r1.87-2.45方解石1.931石膏2.49白云石1.800硬石膏1.85粘土1.936花崗巖1.63-1.87石英巖1.67-1.78玄武巖1.69砂巖1.58-2.05輝長巖1.51-1.67石灰?guī)r1.67-2.08輝綠巖1.75-1.82白云巖1.77-2.15常見巖石及礦物的Cp/Cs值對于常見的儲集層巖性，Cp/Cs的常見值為1.58～1.78(砂巖)，1.8(石灰?guī)r)，及1.9(白云巖)。砂巖、石灰?guī)r、白云巖的縱波及橫波時差tp、ts的分布如下圖所示。

從圖中可以看出：在碳酸鹽剖面上，白云巖化程度升高，Cp/Cs比值增大；在砂泥巖剖面上，泥質含量增加，Cp/Cs比值增大；曲線符號為Cp/Cs的數(shù)值四判斷巖石孔隙中流體的性質地層中的流體性質不同，則縱波與橫波速度比Cp/Cs是不相同的，例如，含水砂巖的Cp/Cs大于含氣砂巖的Cp/Cs。五計算巖石的彈性力學參數(shù)若把地層看成是各向同性的彈性介質，則下面的關系成立：則可以根據(jù)縱波橫波速度計算彈性力學參數(shù)：實際的計算表明，由上面計算的泊松比比實際的要大，實際長源距聲波測井記錄的橫