聲波測井原理演示文稿

聲波測井原理演示文稿目前一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波測井原理目前二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點

聲波聲波的分類一般按照頻率來分，聲波可以分為：超聲波（ultra-sonicwave）>20KHz聲波(sonicwave)20~20KHz次聲波（infrasonicwave)<20Hz目前三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波測井聲波測井是測量和記錄井剖面上巖層的聲學性質(zhì)（巖石的聲速、聲波在巖石中的衰減規(guī)律）的一種測井方法。

目前四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波測井主要內(nèi)容聲波速度測井聲波幅度測井聲波全波列測井聲波井下電視測井噪聲測井目前五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點1聲波速度測井聲波速度測井，又叫聲波時差測井，它是測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間，在測井中叫做時差，記作t，t＝1/Cp，單位：微秒/米或微秒/英尺。聲波速度測井是聲波測井中應用最廣泛的聲波測井方法，主要利用聲波速度測井資料來研究井剖面的巖性，估算儲集層孔隙度等。目前六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2聲波幅度測井聲波幅度測井(聲幅測井)主要用于檢查固井質(zhì)量。水泥膠結(jié)良好時，聲波幅度較??；水泥膠結(jié)不好時，聲波幅度較大。目前七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點3聲波全波列測井聲波全波列測井記錄滑行縱波、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－估算彈性力學參數(shù)目前八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點4聲波井下電視和體積掃描測井利用聲波反射原理來得到井壁直觀圖象的測井方法。井內(nèi)流體(泥漿)對可見光是不透明，因此，在井下不采用通常的光學電視系統(tǒng)，而是采用聲波探測成像技術。體積掃描測井不僅可以得到井壁表面的直觀圖象，還可以探測井壁以外一定徑向深度范圍內(nèi)的介質(zhì)分布情況。目前九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點5噪聲測井噪聲測井記錄井下自然聲場(噪聲)分布情況，得到由于巖層應力變化而引起聲場分布的變化情況，為地震預報和震情監(jiān)測提供資料；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。目前十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波測井主要優(yōu)點不受泥漿性質(zhì)影響；不受礦化度影響；不受泥漿侵入影響。目前十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第一節(jié)巖石的聲學特征目前十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點一、巖石的彈性二、聲波在巖石中的傳播特征目前十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點基本概念和相關知識彈性力學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目前十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點彈性力學是力學的一個分支學科，它研究彈性體由于受外力作用(或溫度變化)等原因而發(fā)生的應力、形變和位移，以及形變和位移的傳播。目前十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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)生宏觀運動，而是物體內(nèi)部各體積元或各部分之間相對位置的變化，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)生形變后恢復原來形態(tài)的能力。目前十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點彈性力學對被研究物體的假定：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。目前十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點彈性力學所研究的是理想彈性體，而石油的儲集體－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、層理等目前十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點但是，由于任何物體在外力很小時，因外力而發(fā)生形變都很小的情況下，均可把其當作彈性體進行處理，故可把地下巖石近似看作彈性體。目前十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2彈性體的應力和應變目前二十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2.1物體分類彈性體：當物體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復原狀的物體，稱為彈性體。塑性體：反之，當物體受力發(fā)生形變，一旦外力取消而不能恢復原狀的物體，稱為塑性體。彈性體塑性體可變成目前二十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點在聲波測井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時間很短，因而巖石可以當成彈性體，在巖石中傳播的聲波可以被認為是彈性波。目前二十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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·由于應力與外力數(shù)值相等，方向相反，故上式可以改寫成為：＝E·目前二十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(1)楊氏彈性模量EE＝應力/應變＝/應力：作用在單位面積上的力，F(xiàn)/S。應變：彈性體在力方向上的相對形變，△L/L。E物理意義：彈性體發(fā)生單位線應變時彈性體產(chǎn)生的應力大??；數(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，其量綱與應力相同。目前二十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)泊松比

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

L，則橫向相對縮減D/D和縱向相對伸長

L/L之比稱為泊松比，用表示。目前二十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點=彈性體的橫向應變/縱向應變

=（△D/D）/（△L/L）物理意義：描述彈性體形狀改變的物理量，無量綱；任何材料，

=0～0.5。施加力-D-L目前二十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(3)體積彈性模量

K

(也稱膨脹率)K=應力/體應變=(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)生相對變化V/V，即，體積應變，則，體積彈性模量為應力與體應變之比。體積彈性模量的倒數(shù)叫體積壓縮系數(shù)，用表示，即：=1/K目前二十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(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，在力的方向上相對位移一段距離L，剪切應力等于Ft/A，剪切應變等于L/L，則切應力與切應變之比就叫剪切模量或切變模量，用表示。目前二十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點巖石名稱E(×1011N/m2)(×1011N/m2)頁巖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目前二十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點二、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)的聲波速度目前三十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點二、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)點的振動方向與波的傳播發(fā)向一致。彈性體的小體積元體積改變，而邊角關系不變。橫波：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向垂直的波。特點：彈性體的小體積元的體積不變，而邊角關系發(fā)生變化，例如,切變波。目前三十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點注意：(1)橫波不能在流體（氣、液體）中傳播，因為它的切變模量=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。目前三十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點三、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目前三十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前三十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點3.產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時,折射角=90°折射定律:第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)目前三十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第二臨界角:2*=arcsin(VP1/VS2)同理可得出:當折射產(chǎn)生橫波時有目前三十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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=1目前三十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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/Z2目前三十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點Z1/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。目前三十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點介質(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)目前四十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點6.聲速影響因素彈性模量；密度；巖性；孔隙度；巖層地質(zhì)時代；巖層埋藏深度等。目前四十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點7.不同介質(zhì)的聲波速度介質(zhì)聲速(m/s)時差(s/m)介質(zhì)聲速(m/s)時差(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6100～6250164～160目前四十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第2節(jié)聲波速度測井目前四十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波速度測井是測量井下巖石地層的聲波傳播速度（或時差），以判斷井剖面地層的巖性，估算儲集層孔隙度的測井方法。聲波速度測井是巖性－孔隙度測井系列中的主要測井方法之一。聲波速度測井所記錄的地層聲速一般是指地層縱波的速度（或時差）。目前四十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點一聲波在井壁上的折射與滑行波目前四十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點井下聲波發(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，進入井壁地層。由于井壁地層是固相介質(zhì)，因而，折射進入地層的聲波可能轉(zhuǎn)換成為折射縱波和折射橫波。目前四十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點1折射波與臨界角目前四十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前四十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前四十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前五十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前五十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前五十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前五十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前五十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時,折射角=90°時產(chǎn)生滑行縱波折射定律:第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)目前五十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第二臨界角:2*=arcsin(VP1/VS2)同理可得出:當折射產(chǎn)生橫波時有目前五十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點介質(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目前五十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點二、聲波速度測井目前五十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點單發(fā)雙收的測量原理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、聲幅和頻率特性目前五十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前六十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2巖石的聲速特性及影響因素(1)VP、VS與、、E間的關系當=0.25，VP/VS=1.73,EVP(S)目前六十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)

傳播速度與巖性的關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。目前六十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(4)巖層的地質(zhì)時代影響實際資料表明：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)時代相同：埋深增加導致傳播速度增加。結(jié)論：可用傳播速度來研究巖層的巖性和孔隙度。目前六十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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-2LJ：聲波經(jīng)過L距離后的聲強

J0：初始聲強

：介質(zhì)的吸收系數(shù)下降V下降

增加頻率增加增加目前六十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2單發(fā)雙收的測量原理(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)到達接收探頭的波類折射縱波反射波泥漿波(直達波)目前六十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(3)滑行縱波首先到達接收探頭因反射波、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接收探頭，而成其為首波。(4)時差的表達式時差：在介質(zhì)中聲波傳播單位距離所用的時間目前六十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前六十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：顯然，CD正好是儀器的間距(常數(shù))，時差與聲速成反比。時差的單位：s/m。目前六十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點時差s/m(5)輸出的測井曲線

(一條聲波時差曲線)目前六十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點影響時差的因素1井徑的影響①R1(處在D增加)，R2(位于正?；蚩s小)井段時，滑行波到達R1的時間增加，而到達R2的時間不變，因此時差下降。②R1位于正常(或縮小井段)，R2位于井徑擴大，滑行波到達R1的時間不變，而到達R2的時間增加，因此時差增加。③當R1和R2都處于井徑擴大或縮小井段時，t1、t2同時增加或下降，或不變。目前七十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前七十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2巖層厚度的影響(1)厚層（h>l間距),曲線的半幅點為層界面,曲線幅度的峰值為時差。間距目前七十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)薄層（h＜l間距）曲線受圍巖的影響大，高速地層的時差增加，用半幅點確定的層界面（視厚度＞巖層的真實厚度）間距目前七十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前七十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(3)薄互層(交互層中小層的厚度)，此時，曲線不能反映地層的真正時差值，由于各層間的相互影響，曲線呈鋸齒壯。間距時差目前七十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點3周波跳躍的影響(1)產(chǎn)生的原因由于在滑行首波到達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,時差增大.目前七十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)周波跳躍的特點時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目前七十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前七十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前七十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點井眼補償聲速測井(BHC)井眼不規(guī)則時，有：T1R1R2T2ABEC從圖中所知:CR2<BR1,t1<t，ER1>CR2，t2>t目前八十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點平均后的補償聲速時差值不變。同理：在井徑擴大的頂界面也如此,對儀器的傾斜也有補償作用.目前八十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點長源距聲波測井發(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，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無法解決的。目前八十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前八十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2優(yōu)點時差不受泥漿侵蝕或大井眼的影響，如果不考慮散射問題，它所測得的速度完全可以與地震記錄的速度對比。目前八十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波時差曲線的應用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別氣層,其特征:氣層周波跳躍高聲波時差(大30微秒/米以上)目前九十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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，因此可以用時差劃分地層。致密巖石的時差<孔隙性巖石的時差巖層的孔隙增加－聲速下降－時差增加砂巖的時差<泥巖的時差目前九十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點砂巖的理論骨架時差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))灰?guī)r:△tma=156s/m

白云巖:△tma=143s/m無水硬石膏:△tma=164s/m巖鹽時差:△tma=220s/m淡水:△tmf=620s/m鹽水:△tmf=608s/m對膏巖剖面有很強的分辯力,由于巖鹽和無水石膏在時差曲線上區(qū)別很大,很容易識別.目前九十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點3計算孔隙度(1)體積物理模型根據(jù)測井方法的探測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部分,然后研究每一部分對巖石宏觀物理量的貢獻,并視宏觀物理量為各部分貢獻之和。即：測井參數(shù)×總體積=∑測井參數(shù)×相應體積目前九十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點b=f×+ma(1-)t=tf×+

tma(1-)N=Nf×+Nma(1-)孔隙(流體)骨架純巖石目前九十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)用時差求孔隙度的公式t=tf×+tma(1-)①固結(jié)壓實的純地層目前九十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點例題：一淡水泥漿井中，某固結(jié)壓實的砂巖層的時差為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)。目前九十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點解：根據(jù)已知條件可得：代入各參數(shù)：s=30%=0.3(1):目前九十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點代入?yún)?shù)求出SW=33.3%(3)因為SW>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：目前九十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點②疏松砂巖類e=

s/cpcp:壓實系數(shù)，固結(jié)壓實地層cp=1,否則cp>1壓實系數(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,某油田的經(jīng)驗公式:Cp=1.68-0.0002×HB時差對比法：Cp=tsh/tshp；tshp:是固結(jié)壓實泥巖的時差。目前九十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點③固結(jié)壓實泥質(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表示原生孔隙度目前一百頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點⑤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:該公式不作壓實校正目前一百零一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百零二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百零三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百零四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百零五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點某油田的一口淡水泥漿井中，某一固結(jié)壓實純砂巖地層的聲波時差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)

計算該儲集層孔隙度；

(2)

計算該儲集層含水飽和度；

(3)

確定該儲集層流體性質(zhì)。作業(yè)目前一百零六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第3節(jié)聲波幅度測井目前一百零七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點聲波幅度測井(聲幅測井)測量井下聲波信號的幅度(通常測量接收探頭接收到的首波的幅度)。聲幅測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)測井。目前一百零八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點裸眼井的聲幅測井套管井的聲幅測井變密度測井主要內(nèi)容目前一百零九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點石油工業(yè)套管標準參數(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對于20KHz的聲波信號，波長＝27～28.5cm，遠大于套管的厚度。目前一百一十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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，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與橫向振動組成的、在有限介質(zhì)中傳播的復合波，其速度接近于套管中縱波速度。目前一百一十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點一裸眼井聲幅測井1.目的：劃分硬地層的裂縫帶2.聲系及測量(1)單發(fā)單收：測量地層滑行縱波的首波幅度；(2)單發(fā)雙收：測量兩接收探頭的滑行縱波的幅度差。目前一百一十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百一十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點單發(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目前一百一十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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。兩種變化同時存在，以哪種情況為主，視具體情況而論目前一百二十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點4滑行波幅度衰減和地層情況間的關系(1)不同角度的裂縫對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°從實驗得出:垂直裂縫主要衰減縱波；水平裂縫主要衰減橫波。目前一百二十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(2)裂縫內(nèi)的物質(zhì)對聲波能量的影響聲波通過裂縫時(兩種界面),只有部分能量透過,裂縫內(nèi)的物質(zhì)對聲波起衰減作用(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，對于縱波，張開度大和裂縫發(fā)育，則聲幅衰減增加，測得的聲幅低。目前一百二十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點5溶洞性地層對于溶洞性地層，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，溶洞對波的衰減相當大。6尋找裂縫和溶洞地層的特征聲幅曲線上，幅度值低；在時差曲線上，時差值高，可能出現(xiàn)周波跳躍。目前一百二十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點二套管井的聲幅測井1聲系：單發(fā)單收，源距為1米TR水泥套管泥漿20%40%mv目前一百二十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點2接收到的信號：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)的關系和分布有關管波幅度受套管和管內(nèi)介質(zhì)的影響是一個定值，收到的信號幅度就取決與套管外介質(zhì)的性質(zhì)和分布。4.評價水泥膠結(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。目前一百二十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點5影響水泥膠結(jié)測井的因素(1)測井時間：最好在注水泥后20-40小時進行測量,因為水泥有個凝固過程,過早或過晚,都會造成錯誤解釋；(2)水泥環(huán)的厚度：水泥環(huán)的厚度>2cm時，對套管波的衰減是個定值,水泥環(huán)的厚度<2cm時,水泥環(huán)越薄,對套管波的衰減越小,測得的聲幅值高.(3)氣侵泥漿：氣侵泥漿的吸收系數(shù)大,使聲波的衰減很大,此時測得的聲幅低,造成誤解.目前一百二十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(4)套管厚度：套管對聲波的吸收是固定的,但套管厚度越小,對聲波的衰減越大,測得的聲幅值低.(5)微環(huán)：固井時,因熱效應和壓力的影響,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,使測得的聲幅值增加.(6)儀器偏心和竄槽：不同方向到達的管波相位不同,相互抵消,測得的聲幅值低.目前一百二十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百二十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點三聲波變密度測井(VDL)聲幅測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)測井，對井下接收到的聲波波列的前12～14個波的幅度與到達時間進行記錄。聲系與常規(guī)聲幅測井相同，源距1m或1.5m。目前一百二十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點1套管井中波傳播的路徑(1)沿套管(2)井內(nèi)泥漿(3)通過地層因為水泥的聲速<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目前一百三十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點3聲波變密度測井(1)聲系：單發(fā)單收，源距為1.5m(2)目的：全面評價水泥膠結(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。目前一百三十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(3)記錄波的定義及順序①套管波：聲波信號是在套管內(nèi)傳播的縱波，速度快，最先到達。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：通過泥漿直接到達接收探頭的波，它到達最晚、幅度穩(wěn)定且幅度變化不大、頻率低。目前一百三十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(4)變密度記錄方式調(diào)輝記錄調(diào)寬記錄①

調(diào)輝記錄負半周的信號放大轉(zhuǎn)變?yōu)閷挾纫恢碌木匦尾ǎ扰c原信號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.對一波列信號，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，就連續(xù)地把不同深度的掃描線拍攝成了變密度測井圖目前一百三十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點(5)變密度圖的解釋套管與水泥交界面稱為第一聲學界面水泥與地層交界面稱為第二聲學界面目前一百三十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點①

自由套管：管外無水泥、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、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目前一百三十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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(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，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；目前一百三十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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，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。目前一百三十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百三十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百三十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點第4節(jié)聲波全波列測井目前一百四十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點通常的聲速測井與聲幅測井只記錄和利用滑行縱波首波的速度（或時差）或幅度信息，然而，對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)展了聲波全波列測井，記錄和利用續(xù)至波的速度、幅度、頻率、波形包絡特征等信息。目前一百四十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點一、聲系與記錄方式目前一百四十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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。T1和T2、R1和R2之間相距2ft，相當于“間距”，T1與R2之間相距8ft，相當于“源距”。1.長源距聲波全波列測井儀目前一百四十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百四十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點探頭的工作順序、記錄結(jié)果編號以及所記錄的內(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)時間發(fā)射接收記錄結(jié)果編號記錄內(nèi)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層段的時間差目前一百四十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點當R1和R2正對目的層時，T1發(fā)射，R1和R2接收，記錄到TT1和TT2兩個時間差數(shù)值；TT1和TT2的差值相當于R1和R2接收到的T1發(fā)射出的聲信號的時間差，相當于一個發(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目前一百四十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點經(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(jié)果完全相同，記作△t上＝TT4－TT2目前一百四十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點儀器自動將地層F的時差值按Δt＝1/2(Δt上＋Δt下)＝1/2((TT4-TT2)+(TT2-TT1))進行記錄，其結(jié)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(jié)果。目前一百四十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百四十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點長源距聲波全波列測井記錄中的關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?，F(xiàn)有的記錄方式是從縱波和橫波的到達時間、相位和幅度上加以區(qū)分和識別的。目前一百五十頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點縱波與橫波的區(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°目前一百五十一頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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(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。目前一百五十二頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點長源距聲波全波列測井圖(全波列方式)：左道：TT1、TT2、TT3、TT4、DTC和DTS；右道：按1米的深度間隔標出代表這一井段的聲波全波列圖形。目前一百五十三頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百五十四頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點目前一百五十五頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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)；目前一百五十六頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點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)；目前一百五十七頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點二、聲波全波列測井資料解釋目前一百五十八頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點長源距聲波全波列測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，以及巖石的力學性質(zhì)等，但是，應用比較充分的是速度信息。目前一百五十九頁\總數(shù)一百七十四頁\編于十九點1、估算儲集層孔隙度1）根據(jù)測得的儲集層橫波速度Cs估算儲集層的粒間孔隙度(橫波孔隙度s)，經(jīng)驗公式：s＝(Cmas－Cs)/3CsCmas－儲集層骨架的橫波速度。目