地球物理測井-聲速測井

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1、地球物理測井GeophysicalWellLogging聲波測井巖石的聲學(xué)性質(zhì)聲波速度聲波幅度測井聲波全波測井聲波測井—是通過研究聲波在井下巖層和介質(zhì)中的傳播特性，從而了解巖層的地質(zhì)特性和井的技術(shù)狀況的一種測井方法。目前主要有以下幾種聲波測井方法：聲波時差測井（計算地層孔隙度和力學(xué)參數(shù)）水泥膠結(jié)測井CBL（研究固井質(zhì)量）超聲電視BHTV（觀察井壁情況和裂縫）聲速類測井聲幅類測井聲波變密度測井VDL（觀察井壁情況和裂縫）方位聲波成像測井偶極橫波成像測井井周聲波成像測井超聲波成像測井聲波成像測井噪聲測井(研究油井串槽和油氣水流動情況)聲波

2、頻率特性類測井聲波測井既可應(yīng)用于裸眼井，也可應(yīng)用于套管井測井。一、巖石的聲學(xué)性質(zhì)是一種機(jī)械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳播。目前聲波測井使用的頻率為20Hz－2MHz。聲波20Hz<頻率<20KHz次聲波頻率<20Hz超聲波頻率>20KHz什么叫聲波？（一）巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原來形態(tài)的能力。1、彈性2、物體的分類彈性體塑性體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復(fù)原狀的能力。彈性體：產(chǎn)生永久形變。塑性體：可變成在聲波測井中，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(dāng)成彈性體，在巖石中傳播的聲

3、波可以被認(rèn)為是彈性波。3、描述彈性體的參數(shù)在均勻無限的巖石中，聲波速度主要取決于巖石的彈性和密度。作為彈性介質(zhì)的巖石，其彈性可用幾個參數(shù)來描述：楊氏模量泊松比切變模量體積形變彈性模量巖石彈性參數(shù)體積壓縮系數(shù)拉梅系數(shù)（1）楊氏模量EF—作用外力；l、s—分別為彈性體長度、橫截面積；E—彈性體的楊氏模量，N/m2；F/S—為作用于單位面積上的力，稱為應(yīng)力。Δl/l—為彈性體在力方向上的相對形變，稱為應(yīng)變。物理意義：描述彈性體發(fā)生形變的難易程度。Hook定律：外力F作用在長度為l、橫截面積為S的均勻彈性體的兩端(彈性體被壓縮或拉伸)時，彈性

4、體的長度發(fā)生Δl的變化，并且彈性體內(nèi)部產(chǎn)生恢復(fù)其原狀的彈性力。（2）泊松比σ（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比）?=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,只是表示物體幾何形變的系數(shù)。dlF彈性體在外力作用下，縱向上產(chǎn)生伸長的同時，橫向縮小。設(shè)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Δd和Δl，那么橫向相對減縮Δd/d和縱向相對伸長Δl/l之比稱之為泊松比。對于一切物質(zhì)，σ都介于0到0.5之間。（3）切變模量（?）切應(yīng)變：彈性體的

5、形狀改變而體積未發(fā)生變化。?：切變角tg?=△l/l當(dāng)?很小時，tg?=??△l/l切應(yīng)變的特點：體積不變，邊角關(guān)系發(fā)生變化。矩形六面彈性體，其上表面abfe的面積為A，受到平行于該表面的切力Ft的作用時，在力的方向上相對位移一段距離Δl，切應(yīng)力等于Ft/A，切應(yīng)變?yōu)棣/l，切應(yīng)力與切應(yīng)變之比所定義的彈性模量就是切變模量，用μ表示:acgbefAd常見巖石的彈性參數(shù)參見P54表2-1K=應(yīng)力/體應(yīng)變=（F/S）/（△V/V）體積應(yīng)變也稱膨脹率。(4)體積形變彈性模量體積形變彈性模量K的定義為：在外力作用下，物體體積相對變化ΔV/V，

6、即應(yīng)力與體積應(yīng)變之比，用K表示:（6）拉梅系數(shù)（把巖石的應(yīng)力和應(yīng)變聯(lián)系起來的常數(shù)）體積形變彈性模量的倒數(shù)叫體積壓縮系數(shù)，以β表示：（5）體積壓縮系數(shù)二、聲波在巖石中的傳播特性1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或P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(guān)系不變。體積模量不等于零的介質(zhì)都可以傳播縱波。縱波橫波（剪切波或S波）：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向垂直的波。特點：彈性體的小體積元體積不變，而邊角關(guān)系發(fā)生變化，例：切變波。切變模量不等于零的介質(zhì)才能傳播橫波。SH波SV波在井下，縱波和橫波都能在地層

7、傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意橫波不能在流體（氣、液體）中傳播，因為它的切變模量=0縱波可以在氣體、液體和固體中傳播。2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻率特性。聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度主要取決于介質(zhì)的彈性模量和密度?？v波速度橫波速度E—楊氏模量σ—泊松比ρ—介質(zhì)密度縱橫波比由于大多數(shù)巖石的泊松比等于0.25，所以巖石的縱橫波速度比為1.73?？梢姡瑤r石中傳播的縱波比橫波速度快，所以在巖石中傳播，縱波總是早于橫波被接收到。一般，巖石的密度越大，傳播速度越快，反之亦然。在聲速測井中，縱波是首波。對于沉積巖來講

8、，聲波速度除了與上述基本因素有關(guān)外，還和下列地質(zhì)因素有關(guān):地質(zhì)因素巖性孔隙度巖石地質(zhì)時代巖石埋藏深度★聲波速度的影響因素★由于不同礦物的彈性模量大小不同，介質(zhì)彈性模量的大小又是影響介質(zhì)聲速的主要因素，所以由不同礦物構(gòu)成的