聲波測井-聲速測井

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1、第四章聲波速度測井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）。第一節(jié)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。井內(nèi)泥漿聲速C1<井壁巖層聲速C2，→折射角大于入射角。對聲波測井來講，對接收到的聲波信號有貢獻的只是折射角等于

2、90o的折射波，即折射后沿井壁“滑行”的折射縱波和折射橫波。一折射波與臨界角二產(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)第二臨界角:?2*=arcsin(VP1/VS2)同理可得出:當折射產(chǎn)生橫波時有介質(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

3、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三反射系數(shù)、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=2?1?V1/(?2?V2+?1?V1)入射角=0°，T+R=1四波阻抗、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/Z2Z1/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

4、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。費爾馬原理一般聲波在均勻各向同性、完全彈性的無限大介質(zhì)中傳播時，它經(jīng)過空間任意兩點時，是沿著這兩點所決定的直線傳播的。然而，理論和實驗證明，在不均勻介質(zhì)中，若各向異性介質(zhì)，聲波并不沿直線傳播，這時聲波在傳播時遵循何種規(guī)律呢？費爾馬原理：聲波在一般介質(zhì)中傳播時，所經(jīng)過的任意兩點的傳播路徑滿足所用時間最小的傳播條件，這就是費爾馬時間最小原理，這一原理是從光波動學(xué)中借鑒而來的。在介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)已知的情況下，可以根據(jù)費爾馬原理來確定聲波在經(jīng)過介質(zhì)的任意兩點時所走的路徑，還可以確定聲波的走時，即聲波經(jīng)過這兩點時所用的時間。惠更斯原

5、理介質(zhì)中波所傳播到的各點都可以看成新的波源，稱為子波源；可認為每個子波源都可以向各個方向發(fā)出微弱的波，稱為子波；這種子波是以所在介質(zhì)的聲波速度傳播的，新的波前就是由這些子波相互疊加而形成的，這些子波所形成的包絡(luò)決定了新的波前。這就是惠更斯原理。根據(jù)惠更斯原理，利用已知的波前可求得后來時刻的波前。第二節(jié)聲波速度測井一單發(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、聲幅和頻率特性井筒井壁ABCDTR1R2源距間距記錄點OO2巖石的聲速特性及影響因素(1)VP、VS與?、?、E間的關(guān)系當?=0.25，VP/VS=1.73,

6、?EVP(S)(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，相對講，即使巖性相同，其中的流體也不同?？紫抖仍龃?，傳播速度就降低。(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(dǎo)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。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J0：初始聲強?：

7、介質(zhì)的吸收系數(shù)?下降V下降?增加頻率增加?增加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)(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。