第五章聲波測(cè)井課件

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)井就是以巖石等介質(zhì)的聲學(xué)特性為基礎(chǔ)而提出的一種研究鉆井地質(zhì)剖面評(píng)價(jià)固井質(zhì)量等問題的測(cè)井方法。

聲波測(cè)井分為聲速測(cè)井和聲幅測(cè)井。聲速測(cè)井測(cè)量地層聲波速度。地層聲波速度與地層的巖性、孔隙度及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)聲波在地層中的傳播速度，就可以確定地層孔隙度、巖性及孔隙流體性質(zhì)。

第五章聲波測(cè)井2023/2/11聲波測(cè)井聲波是一種機(jī)械波。根據(jù)聲波頻率（聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)每秒振動(dòng)的次數(shù)）可將聲波分為：次聲波（頻率低于20Hz）；可聞聲波（20Hz至20kHz）；超聲波（頻率大于20kHz）。根據(jù)聲波測(cè)井的目的不同,采用的頻率也不同.第一節(jié)巖石的聲學(xué)特性2023/2/12聲波測(cè)井一、巖石的彈性1、彈性力學(xué)的基本假設(shè)1）、物體是連續(xù)的，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)；2）、物體是均勻的，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、化學(xué)性質(zhì)與整個(gè)物體的物理、化學(xué)性質(zhì)相同；3）、物體是各向同性的，即物體的性質(zhì)與方向無關(guān)；2023/2/13聲波測(cè)井（4）、物體是完全線彈性的，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。滿足以上基本假設(shè)條件的物體稱為理想的完全線彈性體，描述介質(zhì)彈性性質(zhì)的參數(shù)為常數(shù)。當(dāng)外力取消后不能恢復(fù)到其原來狀態(tài)的物體稱為塑性體。物體是否是這類介質(zhì),取決于作用力的大小及作用時(shí)間。2023/2/14聲波測(cè)井聲波測(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，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)律研究聲波在巖石中的傳播特性。在均勻無限大的地層中，聲波速度主要取決于波的類型、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)。

2023/2/15聲波測(cè)井2、彈性力學(xué)參數(shù)1）、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)，在物體內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗其形變的力稱為內(nèi)力。作用在單位面積上的彈性內(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,應(yīng)力分為:A、平行于體積元各面法向方向的應(yīng)力稱為正應(yīng)力；B、垂直于體積元各面法向方向的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。

2023/2/16聲波測(cè)井在外力作用下，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。體積元的各邊邊長的變化率稱為線應(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）。對(duì)于完全線彈性體，正應(yīng)力只與線應(yīng)變有關(guān)，切應(yīng)力只與切應(yīng)變有關(guān)。

2023/2/17聲波測(cè)井2）彈性力學(xué)參數(shù)A、楊氏模量E楊氏模量E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。

楊氏模量的單位是（牛頓/平方米）

2023/2/18聲波測(cè)井B、泊松比彈性體在單軸外力作用下，當(dāng)受力方向產(chǎn)生伸長時(shí)，自由方向縮小。泊松比定義為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。它表示物體幾何形變的系數(shù)，無量綱。對(duì)于一切物質(zhì)，介于0到0.5之間。

2023/2/19聲波測(cè)井C、切變模量彈性體所受的切應(yīng)力與其方向上的切應(yīng)變之比為彈性體的切變模量。切變模量的單位是（牛頓/平方米）

2023/2/110聲波測(cè)井D、體積形變彈性模量K體積形變彈性模量K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。量綱為除上述四個(gè)描述物體彈性性質(zhì)的彈性參數(shù)外，還有另外一個(gè)參數(shù)，即拉梅常數(shù)。

2023/2/111聲波測(cè)井二、聲波在巖石中的傳播特性

1、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)方向相互垂直的波橫波。這兩種波可同時(shí)在地層中傳播，但液體和氣體不能傳播橫波。2、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)間聲波傳播的距離,與介質(zhì)的彈性和密度有關(guān)。在均勻各向同性介質(zhì)中，縱波速度、橫波速度的表達(dá)式為：

2023/2/112聲波測(cè)井2023/2/113聲波測(cè)井其中:------縱波速度;------橫波速度;------介質(zhì)體密度.

2023/2/114聲波測(cè)井三、聲波在介質(zhì)分界面上的傳播特性聲波通過波阻抗（即聲速與介質(zhì)體密度的乘積）不同的兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射，并遵循斯奈爾反射及折射定律，入射波、反射波、折射波在同一平面內(nèi)沿不同方向傳播。圖5-1是聲波的反射和折射示意圖。折射定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：

2023/2/115聲波測(cè)井圖5-1、聲波在介質(zhì)分界面上的反射及折射

2023/2/116聲波測(cè)井其中：-----入射角；-----折射角；-----入射波速度；-----折射波速度。當(dāng)、確定時(shí)，折射角隨入射角的增大而增大，在<時(shí)，>。即當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角可達(dá)到，見圖5-1（b）。此時(shí)，折射波將在第二介質(zhì)中以速度沿界面?zhèn)鞑?，在聲波測(cè)井中叫滑行波，對(duì)應(yīng)的入射角叫第一臨界角。

2023/2/117聲波測(cè)井第二節(jié)

聲波速度測(cè)井

聲波速度測(cè)井簡稱聲速測(cè)井，測(cè)量地層滑行波的時(shí)差（地層縱波速度的倒數(shù)，單位或）。主要用以計(jì)算地層孔隙度、地層巖性分析和判斷氣層等。一、單發(fā)射雙接收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理

1．單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀

這種下井儀器包括三個(gè)部分：聲系、電子線路和隔聲體。聲系由一個(gè)發(fā)射換能器T和兩個(gè)接收換能器R1、R2組成，其中，發(fā)射器和接收器之間的距離稱為源距，2023/2/118聲波測(cè)井相鄰接收器之間的距離稱為間距。聲波測(cè)井聲系的最小源距為1米，間距為0.5米。如圖5-2所示。

2、單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理1）、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，確定首波的傳播速度，測(cè)井時(shí),確保首波是地層縱波。測(cè)井時(shí),井內(nèi)存在以下幾種波：（1）、反映地層滑行2023/2/119聲波測(cè)井圖5--2、井下聲系示意圖

圖5--3、井內(nèi)聲波傳播示意圖

2023/2/120聲波測(cè)井縱波的泥漿折射波；（2）、反映地層滑行橫波的泥漿折射波；（3）、井內(nèi)泥漿直達(dá)波；（4）、井內(nèi)一次及多次反射波；（5）井內(nèi)流體制導(dǎo)波（管波或斯通利波）。圖5-3給出了井內(nèi)聲波傳播的示意圖。2）、單發(fā)雙收聲速側(cè)井儀的測(cè)量原理如果發(fā)射器在某一時(shí)刻t0發(fā)射聲波，根據(jù)幾何聲學(xué)理論，聲波經(jīng)過泥漿、地層、泥漿傳播到接收器，其傳播路徑如圖5-4所示，到達(dá)Rl和R2的時(shí)刻分別為t1和t2，則時(shí)間差為：2023/2/121聲波測(cè)井如果在兩個(gè)接收器之間的對(duì)著的井段井徑?jīng)]有明顯變化且儀器居中，則可認(rèn)為CE=DF，所以:其中:為間距..2023/2/122聲波測(cè)井圖5--4、聲速測(cè)井原理圖

2023/2/123聲波測(cè)井3、單發(fā)雙收聲系的缺陷

1)、井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線的影響在井眼幾何尺寸變化的層段，時(shí)差曲線出現(xiàn)異常。在井眼擴(kuò)大段的上及下界面分別出現(xiàn)時(shí)差增大和減小的尖峰。如圖5-5所示。

圖5-5、井徑擴(kuò)大對(duì)時(shí)差曲線影響的實(shí)例2023/2/124聲波測(cè)井2)、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)接收器的折射波的折射點(diǎn)間的中點(diǎn)。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，即儀器記錄點(diǎn)上下0.25米厚地層的平均速度。分析測(cè)量及記錄過程可知，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2023/2/125聲波測(cè)井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：其中：a為接收器到井壁的距離；

為第一臨界角?！畠?nèi)流體聲速；—地層縱波波速。

2023/2/126聲波測(cè)井二、井眼補(bǔ)償聲速測(cè)井1、聲系結(jié)構(gòu)

該儀器的井下聲系包括兩個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)接收器。它們的排列方式如圖5--6所示。其中，兩個(gè)接收器之間的距離（間距）為0.5米，T1、R1和R2、T2之間的距離為1米。

2、井眼補(bǔ)償原理1)、時(shí)差的確定

圖5--6是這種儀器對(duì)井徑變化影響的補(bǔ)償示意圖。2023/2/127聲波測(cè)井圖5--6、雙發(fā)雙收聲波測(cè)井儀的井眼變化補(bǔ)償示意圖2023/2/128聲波測(cè)井測(cè)井時(shí)，上、下發(fā)射器交替發(fā)射聲脈沖，兩個(gè)接收器接收T1、T2交替發(fā)射產(chǎn)生的滑行波，得到時(shí)間差

1、2，地面儀器的計(jì)算電路對(duì)1、2取平均值=（1+2）/2記錄儀記錄平均值對(duì)應(yīng)的時(shí)差曲線。

2023/2/129聲波測(cè)井2)、井眼補(bǔ)償原理由圖5--6可以看出，雙發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的T1發(fā)射得到的1和T2發(fā)射得到的2曲線，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?shù)袅司畯阶兓瘜?duì)測(cè)量結(jié)果的影響。雙發(fā)雙收聲速測(cè)井儀還可以補(bǔ)償儀器傾斜對(duì)時(shí)差造成的影響。另外，在一定程度上降低了深度誤差。這是由于上2023/2/130聲波測(cè)井發(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，不再出現(xiàn)深度誤差。

2023/2/131聲波測(cè)井三、長源距聲波全波列測(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，所以聲波全波列測(cè)井是一種較好的聲波測(cè)井方法。

2023/2/132聲波測(cè)井1、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5--7所示。

圖5--7

聲波全波列波形圖

2023/2/133聲波測(cè)井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?；锌v波:速度快、幅度小、頻率高,為首波。只在硬地層()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，但幅度大于滑行縱波。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2023/2/134聲波測(cè)井的相速度接近于地層橫波速度，幅度明顯大于滑行橫波。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)的縱波速度，幅度,頻率低。2、聲波全波列測(cè)井的記錄方式和記錄的信息1）、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增大。由于鉆井的影響，井壁周聲系源距越大，測(cè)量結(jié)果受井眼本身和井眼周圍條件的影響越小。2023/2/135聲波測(cè)井圖5--8、聲波全波列測(cè)井井眼補(bǔ)償變化時(shí)差測(cè)量示意圖

聲波全波列測(cè)井通常采用的聲系是R12R28T12T2。間距為2ft,最小源距為8

ft.如圖5-8所示.采用交替發(fā)射同時(shí)接收的方式記錄地層信息.另外,為了降低井眼不規(guī)則產(chǎn)生的影響,取不同時(shí)刻測(cè)量時(shí)間差的平均值作為地層的時(shí)間差.其計(jì)算方法為:2023/2/136聲波測(cè)井其中：TT1、TT2為位置1處由T1發(fā)射，R1、R2

記錄到的首波旅行時(shí)；TT2、TT4為位置2處由T1、T2交替發(fā)射，R2

記錄到的首波旅行時(shí)；DT：源距為8ft的時(shí)差。

2023/2/137聲波測(cè)井同理，也可以記錄源距10ft的時(shí)差DTL，它等于：

其中：TT1、TT2為位置1處由T2發(fā)射，R1、R2

記錄到的首波旅行時(shí)；TT2、TT4為位置2處由T1、T2交替發(fā)射，R1

記錄到的首波旅行時(shí)；DTL：源距為10ft的時(shí)差。

2023/2/138聲波測(cè)井2、記錄的信息

長源距聲波全波列測(cè)井圖，通常給出TT1、TT2、TT3、TT4四條首波旅行時(shí)間曲線，縱波時(shí)差DT曲線和按一定深度間隔采樣記錄的T1、

T2發(fā)射,R1、

R2接收的聲波全波列波形圖（WF1-4）和以顏色深淺反映波幅度大小的變密度圖（VDL）。還可以給出橫波時(shí)差DTS等其它曲線。

2023/2/139聲波測(cè)井第三節(jié)

聲速測(cè)井的影響因素

一、地層厚度

地層厚度的大小是相對(duì)聲速測(cè)井儀的間距來說的，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)井的輸出（時(shí)差）代表0.5米厚地層的平均時(shí)差，因此它們的聲速測(cè)井時(shí)差曲線存在一定差異。

1、厚層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。

2023/2/140聲波測(cè)井2）時(shí)差曲線的半幅點(diǎn)處對(duì)應(yīng)于地層的上、下界面。2、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)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。3、薄互層

間距大于互層中的地層厚度時(shí),測(cè)井值不能反映地層的真實(shí)速度.2023/2/141聲波測(cè)井二、“周波跳躍”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)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)“忽大忽小”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5-9所示。

2023/2/142聲波測(cè)井圖5-9、周波跳躍現(xiàn)象2023/2/143聲波測(cè)井三、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)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)差大小反映兩接收器對(duì)應(yīng)地層速度.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)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“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關(guān)。盲區(qū)厚度為：

2023/2/144聲波測(cè)井其中：a----接收器到井壁的距離； ----第一臨界角。

2023/2/145聲波測(cè)井第四節(jié)

聲波速度測(cè)井資料的應(yīng)用

一、判斷氣層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)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：1、產(chǎn)生周波跳躍它常見于特別疏松的砂巖氣層中，如圖5-10所示。這是由于含氣疏松砂巖具有較高的孔隙度，且孔隙內(nèi)含聲吸收強(qiáng)的天然氣，致使聲波能量衰減大，產(chǎn)生周波跳躍。

2023/2/146聲波測(cè)井圖5-10氣層周波跳躍實(shí)例2、聲波時(shí)差增大

2023/2/147聲波測(cè)井二、劃分地層

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。1、砂泥巖剖面

在砂泥巖剖面中，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。泥巖時(shí)差高。頁巖時(shí)差介于砂巖和泥巖之間。礫巖時(shí)差較低。

2023/2/148聲波測(cè)井2

、

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)差最低,，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。3

、膏鹽剖面在膏鹽剖面中，無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)差曲線有明顯的假異常，所以可以利用聲波時(shí)差曲線劃分膏鹽剖面。

2023/2/149聲波測(cè)井三、確定地層孔隙度

1、威利時(shí)間平均公式地層聲速和地層孔隙度有關(guān)，大量數(shù)據(jù)表明，在固結(jié)、壓實(shí)的純地層中，地層孔隙度和聲波時(shí)差存在線性關(guān)系，即威利時(shí)間平均公式，如圖5-11所示：

式中——由聲波時(shí)差曲線讀出的地層聲波時(shí)差，2023/2/150聲波測(cè)井

圖5-11聲波時(shí)差與孔隙度的關(guān)系圖

2023/2/151聲波測(cè)井

——孔隙中流體的聲波時(shí)差；——巖石骨架的聲波時(shí)差。

—地層孔隙度。2、威利時(shí)間平均公式的應(yīng)用威利時(shí)間平均公式即使用條件:孔隙均勻分布、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（），對(duì)于不同的地層情況要分別處理。

2023/2/152聲波測(cè)井1)、固結(jié)壓實(shí)的純地層，分兩種情況

A、粒間孔隙的石灰?guī)r及較致密的砂巖（孔隙度為18～25％）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。

B、孔隙度為25～35％的砂巖，其聲波孔隙度需要引入流體校正系數(shù)。氣層：流體校正系數(shù)0.7；油層：流體校正系數(shù)為0.8—0.9。即

2023/2/153聲波測(cè)井其中：a—流體校正系數(shù)；—聲波孔隙度；—流體校正后的地層孔隙度。2)、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)校正的大小用壓實(shí)校正系數(shù)Cp表示，Cp與地層埋藏深度、年代及地區(qū)有關(guān),如圖5-12所示。壓實(shí)校正后的孔隙度為：

2023/2/154聲波測(cè)井

圖5-12壓實(shí)校正系數(shù)與地層深度的關(guān)系1----勝利油田正常層系；2---勝利沙4段；3---興隆臺(tái)、曙光油田；2023/2/155聲波測(cè)井其中：Cp—壓實(shí)校正系數(shù)；

—壓實(shí)校正后的聲波孔隙度。3)、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。

2023/2/156聲波測(cè)井四、其它應(yīng)用1、異常地層壓力預(yù)測(cè)地層壓力指地層孔隙流體壓力。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。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。地層壓力高于正常值的地層稱為異常高壓地層；地層壓力低于正常值的地層稱為異常低壓地層。2023/2/157聲波測(cè)井對(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5-13所示。

2023/2/158聲波測(cè)井

圖5-13、地層異常壓力檢測(cè)

地層壓力的計(jì)算方法：1）、正常地層壓力的計(jì)算某一深度地層的正常壓力等于地層壓力梯度與地層深度的乘積。單位是。

2023/2/159聲波測(cè)井其中：D—地層深度；（m）g—重力加速度；

—孔隙流體的平均體密度。2）、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。根據(jù)地層孔隙度僅與顆粒之間的壓應(yīng)力有關(guān)，在地層壓力趨勢(shì)線上找到具有相同孔隙度的正常壓力層，由下式計(jì)算異常地層壓力：2023/2/160聲波測(cè)井其中：—異常地層壓力；—正常壓力層深度；—異常壓力層深度；

—深度內(nèi)地層平均密度。

2023/2/161聲波測(cè)井2、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)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)行全面分析。用測(cè)井資料計(jì)算的巖石彈性模量為動(dòng)態(tài)彈性模量，與實(shí)驗(yàn)室采用靜壓應(yīng)變測(cè)量的彈性模量（靜態(tài)彈性模量）不同。根據(jù)均勻各向同性的線彈性介質(zhì)的波速與彈性模量的關(guān)系，可以計(jì)算地層的各種彈性模量。

2023/2/162聲波測(cè)井2023/2/163聲波測(cè)井其中：、——分別為地層的縱波、橫波時(shí)差；（微秒/米）——地層密度；克/立方厘米；

E、K、λ、μ—分別為楊氏模量、體積彈性模量、拉梅常數(shù)及剪切模量，.

2023/2/164聲波測(cè)井與地層強(qiáng)度有關(guān)的復(fù)合彈性模量B及斯侖貝謝比R:

2023/2/165聲波測(cè)井B的單位為。在計(jì)算復(fù)合模量前，需要對(duì)測(cè)井資料作烴影響校正。對(duì)于砂巖，B表示出砂指數(shù)。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)含油砂巖的B≥3時(shí)，在正常壓差下采油不出砂；當(dāng)2≤B<3時(shí)，出少量砂；當(dāng)B<2時(shí)，采油過程中會(huì)出較多的砂，應(yīng)采取防砂措施。與B相比，R能更好地反映地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。經(jīng)驗(yàn)表明，可作為判別含油氣砂巖出砂的門檻值，小于此值則可能出砂。

2023/2/166聲波測(cè)井3、預(yù)測(cè)地層破裂壓力梯度利用聲波資料還可以預(yù)測(cè)地層破裂壓力梯度。破裂壓力梯度（FPG）等于：其中：FPG-----破裂壓力梯度，psi/ft；D-----深度，ft；----地層泊松比，小數(shù)，無量綱；2023/2/167聲波測(cè)井----上覆地層壓力，psi；-----地層壓力（孔隙流體壓力），psi。1psi=6.889×1000Pa.1Pa=1牛頓/平方米2023/2/168聲波測(cè)井在沒有橫波資料的情況下，可由聲波與密度測(cè)井求出的偽q因子計(jì)算泊松比：=0.125q+0.27其中：

、分別為聲波孔隙度和密度孔隙度。2023/2/169聲波測(cè)井3、裂縫檢測(cè)聲波全波列測(cè)井資料能夠指示地層裂縫。由于聲波通過裂縫時(shí)，其幅度都會(huì)減小，表現(xiàn)在波形圖上就是聲波幅度減小。聲波幅度衰減程度取決于波的性質(zhì)（類型、頻率）、裂縫傾角（水平裂縫、低角度裂縫、高角度裂縫）、裂縫張開度等因素。水平縫對(duì)橫波幅度影響大；高角度裂縫對(duì)縱波幅度影響大。垂直傳播的縱波和橫波其衰減量與裂縫傾角的函數(shù)關(guān)系如圖5-14所示。

2023/2/170聲波測(cè)井圖5-14、縱波（P）和橫波（S）的衰減量與裂縫角度的關(guān)系

2023/2/171聲波測(cè)井目前用于檢查固井質(zhì)量的聲幅測(cè)井有水泥膠結(jié)測(cè)井、變密度測(cè)井等測(cè)井方法。一、水泥膠結(jié)測(cè)井（CBL）1、水泥膠結(jié)測(cè)井的原理

套管波：沿井軸方向在套管內(nèi)傳播的聲波，其時(shí)差大約為57微秒/英尺。一界面：套管和水泥環(huán)間的界面。二界面：水泥環(huán)和地層間的界面。自由套管：套管外為流體介質(zhì)。水泥面：套管外固體水泥與泥漿之間的界面。第五節(jié)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)2023/2/172聲波測(cè)井串槽：固井后，由隔層相隔的兩個(gè)或多個(gè)滲透性地層流體通過一界面或二界面相通的現(xiàn)象。1）、水泥膠結(jié)測(cè)井的聲系結(jié)構(gòu)水泥膠結(jié)測(cè)井的井下儀如圖5-15所示，聲系為單發(fā)單收聲系，源距1米。發(fā)射器發(fā)射的聲信號(hào)的頻率為20千赫。2）、水泥膠結(jié)測(cè)井的原理

水泥膠結(jié)測(cè)井的主要目的是利用套管波幅度檢查套管和水泥環(huán)間的膠結(jié)程度。其測(cè)量原理為：

2023/2/173聲波測(cè)井

圖5--15水泥膠結(jié)測(cè)井原理圖

2023/2/174聲波測(cè)井A、套管波的產(chǎn)生，聲波以臨界角入射到套管內(nèi)壁，在套管內(nèi)激發(fā)套管波；

B、套管波沿套管傳播時(shí)，在井內(nèi)產(chǎn)生臨界折射波，此波被井內(nèi)接收器接收并記錄其首波幅度；

C、套管波幅度與一界面的膠結(jié)程度有關(guān)，一界膠結(jié)良好，套管波幅度低；一界膠結(jié)差，套管波幅度高。這樣，就得到了一條隨深度變化的套管波幅度曲線，以反映一界面膠結(jié)情況。

2023/2/175聲波測(cè)井2、套管波幅度的影響因素1）、測(cè)井時(shí)間：為保證灌入到管外環(huán)行空間的水泥充分凝固，一般在固井后24小時(shí)到48小時(shí)測(cè)井最好，過早或過晚都會(huì)造成測(cè)井值的失真。2）、水泥環(huán)的厚度：實(shí)驗(yàn)證明，水泥環(huán)厚度大于2厘米，其對(duì)測(cè)井曲線的影響基本固定；小于2厘米，隨水泥環(huán)厚度的減小，測(cè)井值升高（失真），因此，在對(duì)資料進(jìn)行解釋時(shí)，應(yīng)參考井徑曲線。

2023/2/176聲波測(cè)井3）、井內(nèi)泥漿氣侵：井內(nèi)泥漿氣侵造成聲波幅度的降低，造成膠結(jié)良好的假象。4）、儀器偏心：與井內(nèi)泥漿氣侵一樣，儀器偏心也造成聲幅的降低，造成膠結(jié)良好的假象。3、水泥膠結(jié)測(cè)井曲線的應(yīng)用水泥膠結(jié)