聲波測(cè)井原理課件

緒論

聲

波

測(cè)

井

聲波測(cè)井緒論聲波測(cè)井

聲波測(cè)井

聲波聲波的分類一般按照頻率來(lái)分，聲波可以分為：超聲波（ultra-sonicwave）>20KHz聲波(sonicwave)20~20KHz次聲波（infrasonicwave)<20Hz聲波聲波測(cè)井聲波測(cè)井是測(cè)量和記錄井剖面上巖層的聲學(xué)性質(zhì)（巖石的聲速、聲波在巖石中的衰減規(guī)律）的一種測(cè)井方法。

聲波測(cè)井聲波測(cè)井是測(cè)量和記錄井剖面上巖層的聲學(xué)性質(zhì)（巖石的聲波測(cè)井主要內(nèi)容聲波速度測(cè)井聲波幅度測(cè)井聲波全波列測(cè)井聲波井下電視測(cè)井噪聲測(cè)井聲波測(cè)井主要內(nèi)容聲波速度測(cè)井1聲波速度測(cè)井聲波速度測(cè)井，又叫聲波時(shí)差測(cè)井，它是測(cè)量井剖面聲波縱波速度Cp的倒數(shù)，即聲波縱波在1米地層中傳播所需的時(shí)間，在測(cè)井中叫做時(shí)差，記作

t，t＝1/Cp，單位：微秒/米或微秒/英尺。聲波速度測(cè)井是聲波測(cè)井中應(yīng)用最廣泛的聲波測(cè)井方法，主要利用聲波速度測(cè)井資料來(lái)研究井剖面的巖性，估算儲(chǔ)集層孔隙度等。1聲波速度測(cè)井2聲波幅度測(cè)井聲波幅度測(cè)井(聲幅測(cè)井)主要用于檢查固井質(zhì)量。水泥膠結(jié)良好時(shí)，聲波幅度較小；水泥膠結(jié)不好時(shí)，聲波幅度較大。2聲波幅度測(cè)井3聲波全波列測(cè)井聲波全波列測(cè)井記錄滑行縱波、滑行橫波等一系列波列的速度、幅度、衰減、頻率等與巖層性質(zhì)和特征有關(guān)的信息。

數(shù)字記錄

模擬記錄用途:判斷巖性－估算孔隙度－估算彈性力學(xué)參數(shù)3聲波全波列測(cè)井4聲波井下電視和體積掃描測(cè)井利用聲波反射原理來(lái)得到井壁直觀圖象的測(cè)井方法。井內(nèi)流體(泥漿)對(duì)可見光是不透明，因此，在井下不采用通常的光學(xué)電視系統(tǒng)，而是采用聲波探測(cè)成像技術(shù)。體積掃描測(cè)井不僅可以得到井壁表面的直觀圖象，還可以探測(cè)井壁以外一定徑向深度范圍內(nèi)的介質(zhì)分布情況。4聲波井下電視和體積掃描測(cè)井5噪聲測(cè)井噪聲測(cè)井記錄井下自然聲場(chǎng)(噪聲)分布情況，得到由于巖層應(yīng)力變化而引起聲場(chǎng)分布的變化情況，為地震預(yù)報(bào)和震情監(jiān)測(cè)提供資料；判斷井下出水或出氣的層位以及檢查水或氣在套管外的串漏情況。5噪聲測(cè)井聲波測(cè)井主要優(yōu)點(diǎn)不受泥漿性質(zhì)影響；不受礦化度影響；不受泥漿侵入影響。聲波測(cè)井主要優(yōu)點(diǎn)不受泥漿性質(zhì)影響；第一節(jié)巖石的聲學(xué)特征第一節(jié)巖石的聲學(xué)特征一、巖石的彈性二、聲波在巖石中的傳播特征一、巖石的彈性基本概念和相關(guān)知識(shí)彈性力學(xué)彈性的定義彈性體和塑性體描述彈性體的參數(shù)：

楊氏彈性模量E

泊松比

體積彈性模量K

剪切模量

部分巖石的彈性模量基本概念和相關(guān)知識(shí)彈性力學(xué)彈性力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，它研究彈性體由于受外力作用(或溫度變化)等原因而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移，以及形變和位移的傳播。彈性力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，它研究彈性體由于受外力作用(或1彈性的定義彈性：是指物體在外力作用下將發(fā)生變形，即物體受力的效果不是產(chǎn)生宏觀運(yùn)動(dòng)，而是物體內(nèi)部各體積元或各部分之間相對(duì)位置的變化，在外力不超過一定限度情況下，取消外力則物體將恢復(fù)原狀，物體的這種性質(zhì)稱為彈性，即物體受有限外力作用而發(fā)生形變后恢復(fù)原來(lái)形態(tài)的能力。1彈性的定義彈性：是指物體在外力作用下將發(fā)生變形，即物體受彈性力學(xué)對(duì)被研究物體的假定：①物體是連續(xù)的②物體是均勻的；③物體是各向同性的；④物體受力后的變形和位移是微小的；⑤物體是完全彈性的。彈性力學(xué)對(duì)被研究物體的假定：彈性力學(xué)所研究的是理想彈性體，而石油的儲(chǔ)集體－地下巖石并非理想的彈性體。非均質(zhì)性：孔隙、裂縫，骨架與膠結(jié)物性質(zhì)各不相同各向異性：節(jié)理、層理等彈性力學(xué)所研究的是理想彈性體，而石油的儲(chǔ)集體－地下巖石并非理但是，由于任何物體在外力很小時(shí)，因外力而發(fā)生形變都很小的情況下，均可把其當(dāng)作彈性體進(jìn)行處理，故可把地下巖石近似看作彈性體。但是，由于任何物體在外力很小時(shí)，因外力而發(fā)生形變都很小的情況2彈性體的應(yīng)力和應(yīng)變2彈性體的應(yīng)力和應(yīng)變2.1物體分類彈性體：當(dāng)物體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復(fù)原狀的物體，稱為彈性體。塑性體：反之，當(dāng)物體受力發(fā)生形變，一旦外力取消而不能恢復(fù)原狀的物體，稱為塑性體。彈性體塑性體可變成2.1物體分類彈性體：當(dāng)物體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢在聲波測(cè)井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時(shí)間很短，因而巖石可以當(dāng)成彈性體，在巖石中傳播的聲波可以被認(rèn)為是彈性波。在聲波測(cè)井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時(shí)間很短，因2.2描述彈性體的參數(shù)虎克定律：在彈性限度內(nèi)，彈性體的彈性形變與外力成正比，即：f＝-E·

由于應(yīng)力與外力數(shù)值相等，方向相反，故上式可以改寫成為：

＝E·

2.2描述彈性體的參數(shù)虎克定律：在彈性限度內(nèi)，彈性體的彈性(1)楊氏彈性模量EE＝應(yīng)力/應(yīng)變＝

/應(yīng)力：作用在單位面積上的力，F(xiàn)/S。應(yīng)變：彈性體在力方向上的相對(duì)形變，△L/L。E物理意義：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?。粩?shù)值大小表示彈性體或彈性材料在外力作用下發(fā)生形變的難易程度，其量綱與應(yīng)力相同。(1)楊氏彈性模量EE＝應(yīng)力/應(yīng)變＝/應(yīng)力：作用在單位(2)泊松比

彈性體在外力作用下，縱向上產(chǎn)生伸長(zhǎng)的同時(shí)，橫向縮小。假設(shè)：有一圓柱形彈性體的直徑和長(zhǎng)度分別為D和L，在外力作用下，直徑和長(zhǎng)度的變化分別為

D和

L，則橫向相對(duì)縮減

D/D和縱向相對(duì)伸長(zhǎng)

L/L之比稱為泊松比，用表示。(2)泊松比彈性體在外力作用下，縱向上產(chǎn)生伸長(zhǎng)的同時(shí)，橫

=彈性體的橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變

=（△D/D）/（△L/L）

物理意義：描述彈性體形狀改變的物理量，無(wú)量綱；任何材料，

=0～0.5。施加力-D-L=彈性體的橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變物理意義：描述彈性(3)體積彈性模量

K

(也稱膨脹率)K=應(yīng)力/體應(yīng)變=(F/S)/(△V/V)(N/m2或kg/cm2)體積彈性模量：在外力作用下，物體體積發(fā)生相對(duì)變化

V/V，即，體積應(yīng)變，則，體積彈性模量為應(yīng)力與體應(yīng)變之比。體積彈性模量的倒數(shù)叫體積壓縮系數(shù)，用

表示，即：

=1/K(3)體積彈性模量K(也稱膨脹率)K=應(yīng)力/體應(yīng)變=(F(4)剪切模量

(也稱切變模量)（kg/cm2）如右下圖所示的矩形六面彈性體，其上表面的面積為A，受到平行于該表面的剪切力Ft的作用時(shí)，在力的方向上相對(duì)位移一段距離

L，剪切應(yīng)力等于Ft/A，剪切應(yīng)變等于

L/L，則切應(yīng)力與切應(yīng)變之比就叫剪切模量或切變模量，用

表示。(4)剪切模量(也稱切變模量)（kg/cm2）如巖石名稱E(×1011N/m2)

(×1011N/m2)頁(yè)巖0.17～0.45砂巖0.003～0.7150.2～0.35泥灰?guī)r0.15～0.450.3～0.4石灰?guī)r0.25～0.8010.22～0.350.231～0.265硬石膏0.72～0.740.2950.281玄武巖1.150.230.156～0.237花崗巖0.3～0.570.198～0.30部分巖石的彈性模量巖石名稱E頁(yè)巖0.17～0.45砂巖0.003～二、聲波在巖石中的傳播特性縱波、橫波的定義波的傳播特征產(chǎn)生滑行波的條件反射、折射系數(shù)（R、T）波阻抗、聲耦合率聲速影響因素不同介質(zhì)的聲波速度二、聲波在巖石中的傳播特性縱波、橫波的定義二、聲波在巖石中的傳播特性1.縱波、橫波的定義縱波：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播發(fā)向一致。彈性體的小體積元體積改變，而邊角關(guān)系不變。橫波：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向垂直的波。特點(diǎn)：彈性體的小體積元的體積不變，而邊角關(guān)系發(fā)生變化，例如,切變波。二、聲波在巖石中的傳播特性1.縱波、橫波的定義縱波：介質(zhì)質(zhì)注意：(1)橫波不能在流體（氣、液體）中傳播，因?yàn)樗那凶兡Ａ?0(2)在井下，縱波和橫波都能在地層中傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意：三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播2.波的傳播介質(zhì)1介質(zhì)2入射波入射角反射角折射角反射波折射波三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播2.波的傳播介質(zhì)1介質(zhì)2入射波入聲波測(cè)井原理ppt課件3.產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時(shí),折射角=90°折射定律:第一臨界角:

1*=arcsin(VP1/VP2)3.產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時(shí),折射角=90第二臨界角:

2*=arcsin(VP1/VS2)同理可得出:當(dāng)折射產(chǎn)生橫波時(shí)有第二臨界角:2*=arcsin(VP1/VS2)同理可4.反射、折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：R=WR/W=反射波的能量/入射波的能量

=(2?V2-1?V1)/(2?V2+1?V1)折射系數(shù)T：T=WT/W=折射波的能量/入射波的能量

=21?V1/(2?V2+1?V1)入射角=0°，T+R=14.反射、折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：折射系數(shù)T：入射角5.波阻抗、聲耦合率(1)波阻抗ZZ=波的傳播速度×介質(zhì)的密度=V?

(2)聲耦合率兩種介質(zhì)的聲阻抗之比：Z1/Z25.波阻抗、聲耦合率(1)波阻抗ZZ1/Z2越大或越小，聲耦合越差，R大，T小，聲波不易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。Z1/Z2越接近1，聲耦合越好，R小，T大，聲波易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。Z1/Z2越大或越小，聲耦合越差，R大，T小，聲波不易從介質(zhì)介質(zhì)(Z2)聲速(m/s)密度(kg/m3)波阻抗(kg/m2S)反射系數(shù)鋼管5400780024.12×1060.9312砂巖330026508.745×1060.7071石灰?guī)r6500287018.65×1060.8511白云巖7000287020.09×1060.8610泥巖180024504.41×1060.4923硬煤370014005.18×1060.5508水和各種介質(zhì)界面上的聲壓反射系數(shù)介質(zhì)(Z2)聲速(m/s)密度(kg/m3)波阻抗(kg/m6.聲速影響因素彈性模量；密度；巖性；孔隙度；巖層地質(zhì)時(shí)代；巖層埋藏深度等。6.聲速影響因素彈性模量；7.不同介質(zhì)的聲波速度介質(zhì)聲速(m/s)時(shí)差(s/m)介質(zhì)聲速(m/s)時(shí)差(s/m)空氣3303000滲透性砂巖5943168甲烷4422260致密砂巖5500182石油1070～1320985～757致密石灰?guī)r6400～7000156～143水1530～1620655～620白云巖7900125泥巖1830～3962548～252巖鹽4600～5200217～193泥質(zhì)砂巖5638177硬石膏6100～6250164～1607.不同介質(zhì)的聲波速度介第2節(jié)聲波速度測(cè)井第2節(jié)聲波速度測(cè)井聲波速度測(cè)井是測(cè)量井下巖石地層的聲波傳播速度（或時(shí)差），以判斷井剖面地層的巖性，估算儲(chǔ)集層孔隙度的測(cè)井方法。聲波速度測(cè)井是巖性－孔隙度測(cè)井系列中的主要測(cè)井方法之一。聲波速度測(cè)井所記錄的地層聲速一般是指地層縱波的速度（或時(shí)差）。聲波速度測(cè)井是測(cè)量井下巖石地層的聲波傳播速度（或時(shí)差），以判一聲波在井壁上的折射與滑行波一聲波在井壁上的折射與滑行波井下聲波發(fā)射探頭發(fā)射出的聲波，一部分在井壁（井內(nèi)泥漿與井壁巖層分界面）上發(fā)生反射；一部分在井壁上發(fā)生折射，進(jìn)入井壁地層。由于井壁地層是固相介質(zhì)，因而，折射進(jìn)入地層的聲波可能轉(zhuǎn)換成為折射縱波和折射橫波。井下聲波發(fā)射探頭發(fā)射出的聲波，一部分在井壁（井內(nèi)泥漿與井壁巖1折射波與臨界角1折射波與臨界角聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件2產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時(shí),折射角=90°時(shí)產(chǎn)生滑行縱波折射定律:第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)2產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時(shí),折射角=90°第二臨界角:

2*=arcsin(VP1/VS2)同理可得出:當(dāng)折射產(chǎn)生橫波時(shí)有第二臨界角:2*=arcsin(VP1/VS2)同理可介質(zhì)名稱VP(m/s)VS(m/s)第一臨界角第二臨界角泥巖180095062o44′不產(chǎn)生滑行橫波砂層（疏松）2630151837o28′不產(chǎn)生滑行橫波砂巖（疏松）3850230024o33′44o05′砂巖（致密）5500320016o55′30o石灰?guī)r（骨架）7000370013o13′25o37′白云巖（骨架）7900440011o41′21o19′鋼管5400310017o41′31o04′常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角介質(zhì)名稱VP(m/s)VS(m/s)第一臨界角第二臨界角二、聲波速度測(cè)井二、聲波速度測(cè)井單發(fā)雙收的測(cè)量原理1聲系T：發(fā)射探頭－電能轉(zhuǎn)化為聲能。R：接收探頭－聲能轉(zhuǎn)化為電能；聲波在介質(zhì)中的傳播主要指聲速、聲幅和頻率特性單發(fā)雙收的測(cè)量原理1聲系T：發(fā)射探頭－電能轉(zhuǎn)化為聲能。聲波聲波測(cè)井原理ppt課件2巖石的聲速特性及影響因素(1)VP、VS與、、E間的關(guān)系當(dāng)

=0.25，VP/VS=1.73,EVP(S)2巖石的聲速特性及影響因素(1)VP、VS與、、E(2)

傳播速度與巖性的關(guān)系巖性不同彈性模量不同VP、VS的影響不同VP、VS不同

(3)

孔隙度的影響流體的彈性模量和密度都不同于巖石骨架，相對(duì)講，即使巖性相同，其中的流體也不同。孔隙度增大，傳播速度就降低。(2)傳播速度與巖性的關(guān)系巖性不同彈性模量不同(4)巖層的地質(zhì)時(shí)代影響實(shí)際資料表明：厚度、巖性相同，巖層越老，則傳播速度越快。(5)

巖層的埋藏深度影響巖性和地質(zhì)時(shí)代相同：埋深增加導(dǎo)致傳播速度增加。結(jié)論：可用傳播速度來(lái)研究巖層的巖性和孔隙度。(4)巖層的地質(zhì)時(shí)代影響實(shí)際資料表明：厚度、巖性相同，巖層越3巖層的聲幅特性平面波的衰減僅由介質(zhì)的吸收引起的，聲波的能量與其幅度的平方成反比，聲幅的大小反映了聲波能量的高低。

J=J0e-2L

J：聲波經(jīng)過L距離后的聲強(qiáng)

J0：初始聲強(qiáng)

：介質(zhì)的吸收系數(shù)下降V下降

增加頻率增加增加3巖層的聲幅特性平面波的衰減僅由介質(zhì)的吸收引起的，聲波的能2單發(fā)雙收的測(cè)量原理(1)產(chǎn)生滑行波的條件(V地>V泥漿)產(chǎn)生滑行波的過程是可逆的(2)到達(dá)接收探頭的波類折射縱波反射波泥漿波(直達(dá)波)2單發(fā)雙收的測(cè)量原理(1)產(chǎn)生滑行波的條件(V地>V泥漿(3)滑行縱波首先到達(dá)接收探頭因反射波、泥漿波都只在泥漿中傳播，V地大于V泥，如果合理選擇源距可以使縱波首先到達(dá)接收探頭，而成其為首波。(4)時(shí)差的表達(dá)式時(shí)差：在介質(zhì)中聲波傳播單位距離所用的時(shí)間(3)滑行縱波首先到達(dá)接收探頭因反射波、泥漿波都只在泥漿中傳聲波測(cè)井原理ppt課件如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：顯然，CD正好是儀器的間距(常數(shù))，時(shí)差與聲速成反比。時(shí)差的單位：

s/m。如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：顯然，CD正好是儀時(shí)差

s/m(5)輸出的測(cè)井曲線

(一條聲波時(shí)差曲線)時(shí)差s/m(5)輸出的測(cè)井曲線(一條聲波時(shí)差曲線)影響時(shí)差的因素1井徑的影響①R1(處在D增加)，R2(位于正?；蚩s小)井段時(shí)，滑行波到達(dá)R1的時(shí)間增加，而到達(dá)R2的時(shí)間不變，因此時(shí)差下降。②R1位于正常(或縮小井段)，R2位于井徑擴(kuò)大，滑行波到達(dá)R1的時(shí)間不變，而到達(dá)R2的時(shí)間增加，因此時(shí)差增加。③當(dāng)R1和R2都處于井徑擴(kuò)大或縮小井段時(shí)，t1、t2同時(shí)增加或下降，或不變。影響時(shí)差的因素1井徑的影響①R1(處在D增加)，R2(位聲波測(cè)井原理ppt課件2巖層厚度的影響(1)厚層（h>l間距),曲線的半幅點(diǎn)為層界面,曲線幅度的峰值為時(shí)差。間距2巖層厚度的影響(1)厚層（h>l間距),曲線的半幅點(diǎn)為(2)薄層（h＜l間距）曲線受圍巖的影響大，高速地層的時(shí)差增加，用半幅點(diǎn)確定的層界面（視厚度＞巖層的真實(shí)厚度）間距(2)薄層（h＜l間距）曲線受圍巖的影響大，高速地層的時(shí)差聲波測(cè)井原理ppt課件(3)薄互層(交互層中小層的厚度)，此時(shí)，曲線不能反映地層的真正時(shí)差值，由于各層間的相互影響，曲線呈鋸齒壯。間距時(shí)差(3)薄互層(交互層中小層的厚度)，此時(shí)，曲線不能反映地層3周波跳躍的影響(1)產(chǎn)生的原因由于在滑行首波到達(dá)接收探頭的路徑中遇到吸收系數(shù)很大的介質(zhì),首波能觸發(fā)R1但不能觸發(fā)R2,R2被幅度較高的后續(xù)波觸發(fā),因此,時(shí)差增大.3周波跳躍的影響(1)產(chǎn)生的原因(2)周波跳躍的特點(diǎn)時(shí)差值大大增加且呈周期性的跳躍(3)產(chǎn)生周波跳躍的各種情況含氣的疏松砂巖裂縫性地層或破碎帶泥漿氣侵(2)周波跳躍的特點(diǎn)時(shí)差值大大增加(3)產(chǎn)生周波跳躍的各聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件井眼補(bǔ)償聲速測(cè)井(BHC)井眼不規(guī)則時(shí)，有：T1R1R2T2ABEC從圖中所知:CR2<BR1,t1<t，ER1>CR2，

t2>t井眼補(bǔ)償聲速測(cè)井(BHC)井眼不規(guī)則時(shí)，有：T1R1R2T2聲波測(cè)井原理ppt課件平均后的補(bǔ)償聲速時(shí)差值不變。同理：在井徑擴(kuò)大的頂界面也如此,對(duì)儀器的傾斜也有補(bǔ)償作用.平均后的補(bǔ)償聲速時(shí)差值不變。聲波測(cè)井原理ppt課件長(zhǎng)源距聲波測(cè)井發(fā)射器到接收器的距離為8ft、10ft、12ft1解決的問題井徑很大井周圍泥巖發(fā)生蝕變時(shí)，一些非固結(jié)和永凍地層中徑向聲速發(fā)生變化。以上兩種情況是BHC無(wú)法解決的。長(zhǎng)源距聲波測(cè)井發(fā)射器到接收器的距離為8ft、10ft、12f聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件2優(yōu)點(diǎn)時(shí)差不受泥漿侵蝕或大井眼的影響，如果不考慮散射問題，它所測(cè)得的速度完全可以與地震記錄的速度對(duì)比。2優(yōu)點(diǎn)時(shí)差不受泥漿侵蝕或大井眼的影響，如果不考慮散射問題，聲波時(shí)差曲線的應(yīng)用1判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度和聲速有：V水>V油>V氣在高孔隙和侵入不深的條件下能識(shí)別氣層,其特征:氣層周波跳躍高聲波時(shí)差(大30微秒/米以上)聲波時(shí)差曲線的應(yīng)用1判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度2劃分地層(確定地層的巖性)由于不同巖性地層具有不同的聲波速度，因此可以用時(shí)差劃分地層。致密巖石的時(shí)差<孔隙性巖石的時(shí)差巖層的孔隙增加－聲速下降－時(shí)差增加砂巖的時(shí)差<泥巖的時(shí)差2劃分地層(確定地層的巖性)由于不同巖性地層具有不同的聲砂巖的理論骨架時(shí)差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))灰?guī)r:△tma=156s/m

白云巖:△tma=143s/m無(wú)水硬石膏:△tma=164s/m巖鹽時(shí)差:△tma=220s/m淡水:△tmf=620s/m鹽水:△tmf=608s/m對(duì)膏巖剖面有很強(qiáng)的分辯力,由于巖鹽和無(wú)水石膏在時(shí)差曲線上區(qū)別很大,很容易識(shí)別.砂巖的理論骨架時(shí)差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))對(duì)3計(jì)算孔隙度(1)體積物理模型根據(jù)測(cè)井方法的探測(cè)特性和巖石的各種物理性質(zhì)上的差異,把巖石體積分成幾個(gè)部分,然后研究每一部分對(duì)巖石宏觀物理量的貢獻(xiàn),并視宏觀物理量為各部分貢獻(xiàn)之和。即：測(cè)井參數(shù)×總體積=∑測(cè)井參數(shù)×相應(yīng)體積3計(jì)算孔隙度(1)體積物理模型根據(jù)測(cè)井方法的探測(cè)特性和巖

b=f×+ma(1-)t=tf×+

tma(1-)

N=Nf×+Nma(1-)孔隙(流體)骨架純巖石b=f×+ma(1-)孔隙(流體)骨架純(2)用時(shí)差求孔隙度的公式

t=tf×+tma(1-)①固結(jié)壓實(shí)的純地層(2)用時(shí)差求孔隙度的公式t=tf×+tma例題：一淡水泥漿井中，某固結(jié)壓實(shí)的砂巖層的時(shí)差為313.4s/m，電阻率為10m，tma=182s/m，tf=620s/m，并已知RW=0.1m，求：

(1)

該層的孔隙度；

(2)

該層的含水飽和度；

(3)

確定該層的流體性質(zhì)。例題：一淡水泥漿井中，某固結(jié)壓實(shí)的砂巖層的時(shí)差為313.4解：根據(jù)已知條件可得：代入各參數(shù)：

s=30%=0.3(1):解：根據(jù)已知條件可得：代入各參數(shù)：s=30%=0.代入?yún)?shù)求出SW=33.3%(3)因?yàn)镾W>0.3,所以該層的流體性質(zhì)是油氣水同層，SO=1-SW=67.7%(2)根據(jù)阿爾奇公式有：代入?yún)?shù)求出SW=33.3%(3)因?yàn)镾W>0.②疏松砂巖類

e=

s/cpcp:壓實(shí)系數(shù)，固結(jié)壓實(shí)地層cp=1,否則cp>1壓實(shí)系數(shù)cp的求法:A深度法：Cp與深度成反比,深度越深,地層越壓實(shí),某油田的經(jīng)驗(yàn)公式:Cp=1.68-0.0002×HB時(shí)差對(duì)比法：Cp=tsh/tshp；tshp:是固結(jié)壓實(shí)泥巖的時(shí)差。②疏松砂巖類e=s/cpcp:壓實(shí)系數(shù)，固結(jié)壓實(shí)地③固結(jié)壓實(shí)泥質(zhì)地層

t=tshVsh+tf+tma(1-Vsh-)④非均勻孔隙地層用次生孔隙指數(shù)來(lái)反映地層的裂縫的發(fā)育情況：次生孔隙指數(shù)=

N-S；原生孔隙<

S<總孔隙度；通常情況下，用

S表示原生孔隙度③固結(jié)壓實(shí)泥質(zhì)地層t=tshVsh+tf+tm⑤聲波地層因素公式砂巖：X=1.6灰?guī)r：X=1.76白云巖：X=2.00優(yōu)點(diǎn):該公式不作壓實(shí)校正⑤聲波地層因素公式砂巖：X=1.6灰?guī)r：X=1.7聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件某油田的一口淡水泥漿井中，某一固結(jié)壓實(shí)純砂巖地層的聲波時(shí)差

t為291.5s/m，電阻率Rt為68·m，假定tma=182s/m，tf=620s/m，RW=0.08·m。

(1)

計(jì)算該儲(chǔ)集層孔隙度

；

(2)

計(jì)算該儲(chǔ)集層含水飽和度；

(3)

確定該儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。作業(yè)某油田的一口淡水泥漿井中，某一固結(jié)壓實(shí)純砂巖地層的聲波時(shí)差第3節(jié)聲波幅度測(cè)井第3節(jié)聲波幅度測(cè)井聲波幅度測(cè)井(聲幅測(cè)井)測(cè)量井下聲波信號(hào)的幅度(通常測(cè)量接收探頭接收到的首波的幅度)。聲幅測(cè)井主要用于檢查固井質(zhì)量(固井后水泥與套管的膠結(jié)情況)，因此，也稱作水泥膠結(jié)測(cè)井。聲波幅度測(cè)井(聲幅測(cè)井)測(cè)量井下聲波信號(hào)的幅度(通常測(cè)量接收裸眼井的聲幅測(cè)井套管井的聲幅測(cè)井變密度測(cè)井主要內(nèi)容裸眼井的聲幅測(cè)井主要內(nèi)容石油工業(yè)套管標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：厚度：7.52～11.51mm；楊氏彈性模量：E=2.06×109N/m2密度：

=7.9×103kg/m3縱波聲速：Cp=5400～5700m/s對(duì)于20KHz的聲波信號(hào)，波長(zhǎng)

＝27～28.5cm，遠(yuǎn)大于套管的厚度。石油工業(yè)套管標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：聲波測(cè)井原理ppt課件展開的套管可視為薄板，若薄板上下表面為真空（和空氣），即表面為自由表面時(shí)，其中彈性波的傳播為一種彎曲模式的板波（或者叫作蘭姆波【Lamb波】）；套管中傳播的Lamb波統(tǒng)稱為套管波。套管波的傳播方向就是套管的軸向方向(X方向)。套管波是一種縱向振動(dòng)與橫向振動(dòng)組成的、在有限介質(zhì)中傳播的復(fù)合波，其速度接近于套管中縱波速度。展開的套管可視為薄板，若薄板上下表面為真空（和空氣），即表面聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件一裸眼井聲幅測(cè)井1.目的：劃分硬地層的裂縫帶2.聲系及測(cè)量(1)單發(fā)單收：測(cè)量地層滑行縱波的首波幅度；(2)單發(fā)雙收：測(cè)量?jī)山邮仗筋^的滑行縱波的幅度差。一裸眼井聲幅測(cè)井1.目的：劃分硬地層的裂縫帶聲波測(cè)井原理ppt課件單發(fā)雙收兩接收探頭接收到的同一滑行縱波首波幅度差值或比值單發(fā)單收或單發(fā)雙收第一接收探頭接收到的滑行縱波首波幅度單發(fā)雙收兩接收探頭接收到的同一滑行縱波首波幅度差值或比值單發(fā)3聲波能量變化的兩種方式(1)地層吸收聲波能量而使幅度衰減；(2)在聲阻抗不同的兩種介質(zhì)界面上，折射、反射使聲波的能量發(fā)生變化。兩種變化同時(shí)存在，以哪種情況為主，視具體情況而論3聲波能量變化的兩種方式(1)地層吸收聲波能量而使幅度衰減4滑行波幅度衰減和地層情況間的關(guān)系(1)不同角度的裂縫對(duì)波的衰減不同垂直裂縫：與水平方向的夾角>75°斜交裂縫：與水平線的夾角30

～75°水平裂縫：與水平方向的夾角<30°從實(shí)驗(yàn)得出:垂直裂縫主要衰減縱波；水平裂縫主要衰減橫波。4滑行波幅度衰減和地層情況間的關(guān)系(1)不同角度的裂縫對(duì)(2)裂縫內(nèi)的物質(zhì)對(duì)聲波能量的影響聲波通過裂縫時(shí)(兩種界面),只有部分能量透過,裂縫內(nèi)的物質(zhì)對(duì)聲波起衰減作用(

巖>疏),由此聲波通過較大裂縫,其接收到的能量比非裂縫地層低得多。聲波通過裂縫,能量衰減與裂縫的張開度、發(fā)育程度有關(guān)，對(duì)于縱波，張開度大和裂縫發(fā)育，則聲幅衰減增加，測(cè)得的聲幅低。(2)裂縫內(nèi)的物質(zhì)對(duì)聲波能量的影響聲波通過裂縫時(shí)(兩種界面)5溶洞性地層對(duì)于溶洞性地層，波繞溶洞傳播：(1)增加了波的傳播路徑；(2)溶洞引起波的散射，造成聲波能量較大幅度的衰減，所以聲波在溶洞性地層傳播，地層波幅很小，溶洞對(duì)波的衰減相當(dāng)大。6尋找裂縫和溶洞地層的特征聲幅曲線上，幅度值低；在時(shí)差曲線上，時(shí)差值高，可能出現(xiàn)周波跳躍。5溶洞性地層對(duì)于溶洞性地層，波繞溶洞傳播：6尋找裂縫和溶二套管井的聲幅測(cè)井1聲系：?jiǎn)伟l(fā)單收，源距為1米TR水泥套管泥漿20%40%mv二套管井的聲幅測(cè)井1聲系：?jiǎn)伟l(fā)單收，源距為1米TR水泥套2接收到的信號(hào)：沿套管傳播的滑行縱波(套管波)3管波幅度與管外介質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系和分布有關(guān)管波幅度受套管和管內(nèi)介質(zhì)的影響是一個(gè)定值，收到的信號(hào)幅度就取決與套管外介質(zhì)的性質(zhì)和分布。4.評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量由于套管與水泥接觸，且Z套管與Z水泥很接近，聲耦合率好，大部分能量都被折射到水泥環(huán)中，而少部分能量折回到井中被記錄，聲幅值低。反之，水泥膠結(jié)不好，則聲幅高。2接收到的信號(hào)：沿套管傳播的滑行縱波(套管波)3管波幅度5影響水泥膠結(jié)測(cè)井的因素(1)測(cè)井時(shí)間：最好在注水泥后20-40小時(shí)進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)樗嘤袀€(gè)凝固過程,過早或過晚,都會(huì)造成錯(cuò)誤解釋；(2)水泥環(huán)的厚度：水泥環(huán)的厚度>2cm時(shí)，對(duì)套管波的衰減是個(gè)定值,水泥環(huán)的厚度<2cm時(shí),水泥環(huán)越薄,對(duì)套管波的衰減越小,測(cè)得的聲幅值高.(3)氣侵泥漿：氣侵泥漿的吸收系數(shù)大,使聲波的衰減很大,此時(shí)測(cè)得的聲幅低,造成誤解.5影響水泥膠結(jié)測(cè)井的因素(1)測(cè)井時(shí)間：最好在注水泥后20(4)套管厚度：套管對(duì)聲波的吸收是固定的,但套管厚度越小,對(duì)聲波的衰減越大,測(cè)得的聲幅值低.(5)微環(huán)：固井時(shí),因熱效應(yīng)和壓力的影響,套管膨脹,注完水泥后,又可能收縮,在套管和水泥環(huán)間有一環(huán)形空間,間隙<0.1mm,它使聲耦合率變差,使測(cè)得的聲幅值增加.(6)儀器偏心和竄槽：不同方向到達(dá)的管波相位不同,相互抵消,測(cè)得的聲幅值低.(4)套管厚度：套管對(duì)聲波的吸收是固定的,但套管厚度越小,對(duì)聲波測(cè)井原理ppt課件三聲波變密度測(cè)井(VDL)聲幅測(cè)井只記錄聲波波列中首波的幅度，因而，只能檢查第一界面的膠結(jié)封固情況，但地層的串槽有可能是由于第二界面膠結(jié)封固不好引起的。因而發(fā)展了變密度(變厚度)測(cè)井，對(duì)井下接收到的聲波波列的前12～14個(gè)波的幅度與到達(dá)時(shí)間進(jìn)行記錄。聲系與常規(guī)聲幅測(cè)井相同，源距1m或1.5m。三聲波變密度測(cè)井(VDL)聲幅測(cè)井只記錄聲波波列中首波的幅1套管井中波傳播的路徑(1)沿套管(2)井內(nèi)泥漿(3)通過地層因?yàn)樗嗟穆曀?lt;鋼的聲速,不滿足產(chǎn)生滑行波的條件,所以沒有通過水泥環(huán)的波。2接收波的先后順序套管波地層波泥漿波1套管井中波傳播的路徑(1)沿套管因?yàn)樗嗟穆曀?lt;鋼的聲速3聲波變密度測(cè)井(1)聲系：?jiǎn)伟l(fā)單收，源距為1.5m(2)目的：全面評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量,了解套管與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層的膠結(jié)情況。3聲波變密度測(cè)井(1)聲系：?jiǎn)伟l(fā)單收，源距為1.5m(3)記錄波的定義及順序①套管波：聲波信號(hào)是在套管內(nèi)傳播的縱波，速度快，最先到達(dá)。②地層波：是在地層內(nèi)傳播的縱波、橫波、視瑞利波的組合，幅度值高。③泥漿波：通過泥漿直接到達(dá)接收探頭的波，它到達(dá)最晚、幅度穩(wěn)定且幅度變化不大、頻率低。(3)記錄波的定義及順序①套管波：聲波信號(hào)是在套管內(nèi)傳播(4)變密度記錄方式調(diào)輝記錄調(diào)寬記錄①

調(diào)輝記錄負(fù)半周的信號(hào)放大轉(zhuǎn)變?yōu)閷挾纫恢碌木匦尾?，幅度與原信號(hào)幅度成正比矩形波輸入示波管，矩形波幅度作為灰度控制信號(hào)從管波到泥漿波、矩形波的幅度不同熒光屏上出現(xiàn)亮暗相間的掃描線，亮度與矩形波的幅度成正比.對(duì)一波列信號(hào)，掃描線在同一水平線上被攝相儀感光在相紙上，儀器提升，相紙走動(dòng)，就連續(xù)地把不同深度的掃描線拍攝成了變密度測(cè)井圖(4)變密度記錄方式調(diào)輝記錄①調(diào)輝記錄負(fù)半周的信號(hào)放大轉(zhuǎn)(5)變密度圖的解釋套管與水泥交界面稱為第一聲學(xué)界面水泥與地層交界面稱為第二聲學(xué)界面(5)變密度圖的解釋套管與水泥交界面稱為第一聲學(xué)界面水泥與地①

自由套管：管外無(wú)水泥、形成套管－泥漿界面，Z套管/Z泥漿大，耦合率差，R大T小，管波強(qiáng)、地層波弱或全消失，在變密度圖上出現(xiàn)平直的條紋，越靠近左邊，越明顯，在套管接頭的地方有人字紋。套管接頭的人字紋自由套管的變密度圖①自由套管：管外無(wú)水泥、形成套管－泥漿界面，Z套管/Z泥②

第一、二交界面膠結(jié)好，聲耦合率好：套管波弱、地層波很強(qiáng)(很大部分能量透射到地層中去了)。變密度圖：左邊條紋模糊或消失，右邊的條紋色深，反差大。③

第一界面交界面差，第二界面膠結(jié)好；一界面的聲耦合率差，管波強(qiáng)，二界面聲耦合率好地層波中等。變密度圖：左邊條紋明顯，右邊也有顯示；②第一、二交界面膠結(jié)好，聲耦合率好：套管波弱、地層波很強(qiáng)(④第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)差；一界面的聲耦合率好、管波弱，二界面的聲耦合率差、地層波弱或消失。變密度圖上：左右條紋模糊。⑤第一、第二界面膠結(jié)差；一界面聲耦合率差、套管波強(qiáng)，二界面膠結(jié)差、地層波弱以至于消失。變密度圖上：右邊的條紋模糊或消失，左邊的條紋色深，反差大。④第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)差；一界面的聲耦合率好、管波聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件第4節(jié)聲波全波列測(cè)井第4節(jié)聲波全波列測(cè)井通常的聲速測(cè)井與聲幅測(cè)井只記錄和利用滑行縱波首波的速度（或時(shí)差）或幅度信息，然而，對(duì)攜帶有大量地層信息的續(xù)至波則沒有加以記錄和利用；為此，發(fā)展了聲波全波列測(cè)井，記錄和利用續(xù)至波的速度、幅度、頻率、波形包絡(luò)特征等信息。通常的聲速測(cè)井與聲幅測(cè)井只記錄和利用滑行縱波首波的速度（或時(shí)一、聲系與記錄方式一、聲系與記錄方式長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井儀的聲系由兩個(gè)發(fā)射探頭T1、T2及兩個(gè)接收探頭R1、R2組成。T1和T2、R1和R2之間相距2ft，相當(dāng)于“間距”，T1與R2之間相距8ft，相當(dāng)于“源距”。1.長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井儀長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井儀的聲系由兩個(gè)發(fā)射探頭T1、T2及兩個(gè)接聲波測(cè)井原理ppt課件探頭的工作順序、記錄結(jié)果編號(hào)以及所記錄的內(nèi)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(shí)間發(fā)射接收記錄結(jié)果編號(hào)記錄內(nèi)容T1T2R1R2T01010TT1T1-R1間10ft層段的時(shí)間差T01001TT2T1-R2間8ft層段的時(shí)間差T10110TT3T2-R1間12ft層段的時(shí)間差t10101TT4T2-R2間10ft層段的時(shí)間差探頭的工作順序、記錄結(jié)果編號(hào)以及所記錄的內(nèi)容如下邏輯表所示，當(dāng)R1和R2正對(duì)目的層時(shí)，T1發(fā)射，R1和R2接收，記錄到TT1和TT2兩個(gè)時(shí)間差數(shù)值；TT1和TT2的差值相當(dāng)于R1和R2接收到的T1發(fā)射出的聲信號(hào)的時(shí)間差，相當(dāng)于一個(gè)發(fā)射探頭在下方，接收探頭在上方的單發(fā)雙收聲系，記作△t下＝TT1－TT2當(dāng)R1和R2正對(duì)目的層時(shí)，T1發(fā)射，R1和R2接收，記錄到T經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)T1和T2正對(duì)目的層時(shí)，R2先后接收到T1和T2發(fā)射出的聲信號(hào)，記錄成TT2和TT4兩個(gè)數(shù)值；TT4－TT2是R2處接收到的T1和T2發(fā)射聲信號(hào)的時(shí)間差，這是一個(gè)雙發(fā)單收聲系，其數(shù)值和與之對(duì)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(jié)果完全相同，記作△t上＝TT4－TT2經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)T1和T2正對(duì)目的層時(shí)，R2先后接收到T1和儀器自動(dòng)將地層F的時(shí)差值按Δt＝1/2(Δt上＋Δt下)＝1/2((TT4-TT2)+(TT2-TT1))進(jìn)行記錄，其結(jié)果相當(dāng)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(bǔ)償記錄結(jié)果。儀器自動(dòng)將地層F的時(shí)差值按Δt＝1/2(Δt上＋Δt下)＝1聲波測(cè)井原理ppt課件長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井記錄中的關(guān)鍵問題是在全波列中區(qū)分縱波、橫波及其它類型的波，而最主要的是區(qū)分縱波和橫波。現(xiàn)有的記錄方式是從縱波和橫波的到達(dá)時(shí)間、相位和幅度上加以區(qū)分和識(shí)別的。長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井記錄中的關(guān)鍵問題是在全波列中區(qū)分縱波、橫縱波與橫波的區(qū)分：①到達(dá)時(shí)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°縱波與橫波的區(qū)分：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(chǔ)上產(chǎn)生的，而以第二臨界角入射時(shí)反射回井內(nèi)的聲能明顯小于以第一臨界角的情況；橫波只傳遞介質(zhì)的剪切變形，而縱波傳遞介質(zhì)體積膨脹-壓縮過程中的熱交換和損耗。橫波幅度大于縱波幅度：長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井圖(全波列方式)：左道：TT1、TT2、TT3、TT4、DTC和DTS；右道：按1米的深度間隔標(biāo)出代表這一井段的聲波全波列圖形。長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井圖(全波列方式)：左道：TT1、TT2、聲波測(cè)井原理ppt課件聲波測(cè)井原理ppt課件長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井所記錄的測(cè)井信息：①縱波時(shí)差Δtp(DTC)；②橫波波時(shí)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)；長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井所記錄的測(cè)井信息：⑥聲波比(SRAT)(兩個(gè)接收探頭接收到的同一發(fā)射探頭的聲信號(hào)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(kuò)展的衰減因子，

P：縱波衰減系數(shù)；s：橫波衰減系數(shù)；⑥聲波比(SRAT)(兩個(gè)接收探頭接收到的同一發(fā)射探頭的聲信二、聲波全波列測(cè)井資料解釋二、聲波全波列測(cè)井資料解釋長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井資料提供了井壁附近巖層的縱波、橫波及井內(nèi)流體中管波的速度、幅度、頻率及波形包絡(luò)等信息。這些信息均受井壁巖層的制約與影響，因而，可以利用這些信息來(lái)分析和判斷井壁巖層的孔隙特性、孔隙中流體性質(zhì)及滲濾特性，以及巖石的力學(xué)性質(zhì)等，但是，應(yīng)用比較充分的是速度信息。長(zhǎng)源距聲波全波列測(cè)井資料提供了井壁附近巖層的縱波、橫波及井內(nèi)1、估算儲(chǔ)集層孔隙度1）根據(jù)測(cè)得的儲(chǔ)集層橫波速度Cs估算儲(chǔ)集層的粒間孔隙度(橫波孔隙度

s)，經(jīng)驗(yàn)公式：

s＝(Cmas－Cs)/3CsCmas－儲(chǔ)集層骨架的橫波速度。1、估算儲(chǔ)集層孔隙度結(jié)論：當(dāng)

s>p及Cp/Cs>1.75時(shí)，儲(chǔ)集層為裂縫孔隙；