聲波測(cè)井-聲速測(cè)井

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1、第四章聲波速度測(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）。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(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。井內(nèi)泥漿聲速C1<井壁巖層聲速C2，→折射角大于入射角。對(duì)聲波測(cè)井來(lái)講，對(duì)接收到的聲波信號(hào)有貢獻(xiàn)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(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)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(jiàn)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(fèi)爾馬原理一般聲波在均勻各向同性、完全彈性的無(wú)限大介質(zhì)中傳播時(shí)，它經(jīng)過(guò)空間任意兩點(diǎn)時(shí)，是沿著這兩點(diǎn)所決定的直線傳播的。然而，理論和實(shí)驗(yàn)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(shí)聲波在傳播時(shí)遵循何種規(guī)律呢？費(fèi)爾馬原理：聲波在一般介質(zhì)中傳播時(shí)，所經(jīng)過(guò)的任意兩點(diǎn)的傳播路徑滿足所用時(shí)間最小的傳播條件，這就是費(fèi)爾馬時(shí)間最小原理，這一原理是從光波動(dòng)學(xué)中借鑒而來(lái)的。在介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)已知的情況下，可以根據(jù)費(fèi)爾馬原理來(lái)確定聲波在經(jīng)過(guò)介質(zhì)的任意兩點(diǎn)時(shí)所走的路徑，還可以確定聲波的走時(shí)，即聲波經(jīng)過(guò)這兩點(diǎn)時(shí)所用的時(shí)間?；莞乖?/p>

5、理介質(zhì)中波所傳播到的各點(diǎn)都可以看成新的波源，稱為子波源；可認(rèn)為每個(gè)子波源都可以向各個(gè)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(lái)時(shí)刻的波前。第二節(jié)聲波速度測(cè)井一單發(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、聲幅和頻率特性井筒井壁ABCDTR1R2源距間距記錄點(diǎn)OO2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,

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(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。(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。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(guò)L距離后的聲強(qiáng)J0：初始聲強(qiáng)?：

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(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(guò)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)(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。