声波测井原理ppt课件

绪论,声波测井声波测井,声波声波的分类一般按照频率来分，声波可以分为：超声波（ultra-sonicwave）20KHz声波(sonicwave)2020KHz次声波（infrasonicwave)VP1时,折射角=90,折射定律:,第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2),第二临界角:2*=arcsin(VP1/VS2),同理可得出:当折射产生横波时有,4.反射、折射系数（R、T）,反射系数R：R=WR/W=反射波的能量/入射波的能量=(2V2-1V1)/(2V2+1V1),折射系数T：T=WT/W=折射波的能量/入射波的能量=21V1/(2V2+1V1),入射角=0，T+R=1,5.波阻抗、声耦合率,(1)波阻抗ZZ=波的传播速度介质的密度=V(2)声耦合率两种介质的声阻抗之比：Z1/Z2,Z1/Z2越大或越小，声耦合越差，R大，T小，声波不易从介质1到介质2中去。Z1/Z2越接近1，声耦合越好，R小，T大，声波易从介质1到介质2中去。,水和各种介质界面上的声压反射系数,6.声速影响因素,弹性模量；密度；岩性；孔隙度；岩层地质时代；岩层埋藏深度等。,7.不同介质的声波速度,第2节声波速度测井,声波速度测井是测量井下岩石地层的声波传播速度（或时差），以判断井剖面地层的岩性，估算储集层孔隙度的测井方法。声波速度测井是岩性孔隙度测井系列中的主要测井方法之一。声波速度测井所记录的地层声速一般是指地层纵波的速度（或时差）。,一声波在井壁上的折射与滑行波,井下声波发射探头发射出的声波，一部分在井壁（井内泥浆与井壁岩层分界面）上发生反射；一部分在井壁上发生折射，进入井壁地层。由于井壁地层是固相介质，因而，折射进入地层的声波可能转换成为折射纵波和折射横波。,1折射波与临界角,2产生滑行波的条件,VP2VP1时,折射角=90时产生滑行纵波,折射定律:,第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2),第二临界角:2*=arcsin(VP1/VS2),同理可得出:当折射产生横波时有,常见介质的纵横波速度及第一第二临界角,二、声波速度测井,单发双收的测量原理,1声系,T：发射探头电能转化为声能。R：接收探头声能转化为电能；,声波在介质中的传播主要指声速、声幅和频率特性,2岩石的声速特性及影响因素,(1)VP、VS与、E间的关系,当=0.25，VP/VS=1.73,EVP(S),(2)传播速度与岩性的关系,岩性不同弹性模量不同VP、VS的影响不同VP、VS不同,(3)孔隙度的影响,流体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架，相对讲，即使岩性相同，其中的流体也不同。孔隙度增大，传播速度就降低。,(4)岩层的地质时代影响,实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。,(5)岩层的埋藏深度影响,岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增加。,结论：可用传播速度来研究岩层的岩性和孔隙度。,3岩层的声幅特性,平面波的衰减仅由介质的吸收引起的，声波的能量与其幅度的平方成反比，声幅的大小反映了声波能量的高低。,J=J0e-2LJ：声波经过L距离后的声强J0：初始声强：介质的吸收系数,下降V下降增加频率增加增加,2单发双收的测量原理,(1)产生滑行波的条件(V地V泥浆)产生滑行波的过程是可逆的,(2)到达接收探头的波类,折射纵波反射波泥浆波(直达波),(3)滑行纵波首先到达接收探头,因反射波、泥浆波都只在泥浆中传播，V地大于V泥，如果合理选择源距可以使纵波首先到达接收探头，而成其为首波。,(4)时差的表达式,时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间,如果井径规则，则AB=DF=CE，上式为：,显然，CD正好是仪器的间距(常数)，时差与声速成反比。时差的单位：s/m。,时差s/m,(5)输出的测井曲线(一条声波时差曲线),影响时差的因素,1井径的影响,R1(处在D增加)，R2(位于正常或缩小)井段时，滑行波到达R1的时间增加，而到达R2的时间不变，因此时差下降。R1位于正常(或缩小井段)，R2位于井径扩大，滑行波到达R1的时间不变，而到达R2的时间增加，因此时差增加。当R1和R2都处于井径扩大或缩小井段时，t1、t2同时增加或下降，或不变。,2岩层厚度的影响,(1)厚层（hl间距),曲线的半幅点为层界面,曲线幅度的峰值为时差。,间距,(2)薄层（hl间距）曲线受围岩的影响大，高速地层的时差增加，用半幅点确定的层界面（视厚度岩层的真实厚度）,间距,(3)薄互层(交互层中小层的厚度)，此时，曲线不能反映地层的真正时差值，由于各层间的相互影响，曲线呈锯齿壮。,间距,时差,3周波跳跃的影响,(1)产生的原因由于在滑行首波到达接收探头的路径中遇到吸收系数很大的介质,首波能触发R1但不能触发R2,R2被幅度较高的后续波触发,因此,时差增大.,(2)周波跳跃的特点,时差值大大增加且呈周期性的跳跃,(3)产生周波跳跃的各种情况,含气的疏松砂岩裂缝性地层或破碎带泥浆气侵,井眼补偿声速测井(BHC),井眼不规则时，有：,T1,R1,R2,T2,A,B,E,C,从图中所知:CR2CR2，t2t,平均后的补偿声速时差值不变。同理：在井径扩大的顶界面也如此,对仪器的倾斜也有补偿作用.,长源距声波测井,发射器到接收器的距离为8ft、10ft、12ft,1解决的问题,井径很大井周围泥岩发生蚀变时，一些非固结和永冻地层中径向声速发生变化。,以上两种情况是BHC无法解决的。,2优点,时差不受泥浆侵蚀或大井眼的影响，如果不考虑散射问题，它所测得的速度完全可以与地震记录的速度对比。,声波时差曲线的应用,1判断气层、确定油气和气水界面,据流体密度和声速有：V水V油V气在高孔隙和侵入不深的条件下能识别气层,其特征:,气层,周波跳跃高声波时差(大30微秒/米以上),2划分地层(确定地层的岩性),由于不同岩性地层具有不同的声波速度，因此可以用时差划分地层。致密岩石的时差1,压实系数cp的求法:,A深度法：Cp与深度成反比,深度越深,地层越压实,某油田的经验公式:Cp=1.68-0.0002HB时差对比法：Cp=tsh/tshp；tshp:是固结压实泥岩的时差。,固结压实泥质地层,t=tshVsh+tf+tma(1-Vsh-),非均匀孔隙地层,用次生孔隙指数来反映地层的裂缝的发育情况：次生孔隙指数=N-S；原生孔隙2cm时，对套管波的衰减是个定值,水泥环的厚度2cm时,水泥环越薄,对套管波的衰减越小,测得的声幅值高.(3)气侵泥浆：气侵泥浆的吸收系数大,使声波的衰减很大,此时测得的声幅低,造成误解.,(4)套管厚度：套管对声波的吸收是固定的,但套管厚度越小,对声波的衰减越大,测得的声幅值低.(5)微环：固井时,因热效应和压力的影响,套管膨胀,注完水泥后,又可能收缩,在套管和水泥环间有一环形空间,间隙1.75时，储集层为裂缝孔隙；当sp及Cp/Cs1.75时，储集层为粒间孔隙；,2）Pickett提出利用横波时差估算孔隙度：Cmas岩石骨架的横波速度；M经验系数，当37%时，m=2。,在根据ts计算孔隙度的图版中：白云岩：ts/tp1.8；石灰岩：ts/tp1.9；砂岩：ts/tp1.581.78；含气砂岩：ts/tp1.6；该方法的优点在于考虑了岩性对孔隙度的影响。,2判断孔隙形状及储集层孔隙类型国内外研究表明：孔隙形状及大小是影响弹性波的因素之一。将孔隙形状看成长轴及短轴不同的椭球体，纵剖面上的短轴长度a与长轴长度b的比值，即a/b作为孔隙形状的特征值，定义为“纵横比”。球形孔隙，=1，数值越小，则孔隙越接近于裂缝。因此，与对弹性波都有影响。,根据纵横波的幅度信息判断储集层的孔隙类型。统计资料表明，在裂缝性储集层中纵波和横波的幅度都有减小，而横波幅度的减小尤其显著。,声波的衰减是由于溶洞或孔洞对声波的散射所引起的，岩石对声波散射衰减的大小与声波信号频率的三次方成正比。P与S分别为纵横波的衰减系数。,3判断岩性对不同岩性的地层，其泊松比具有不同数值，而可由岩石的纵波与横波速度Cp和Cs计算得出。,常见岩石及矿物的Cp/Cs值,曲线符号为Cp/Cs的数值,4判断岩石孔隙中流体的性质地层中的流体性质不同，则纵波与横波速度比Cp/Cs是不相同的，例如，含水砂岩的Cp/Cs大于含气砂岩的Cp/Cs。,BHTV利用反射波的能量与反射界面的声阻抗有关的原理，通过测量反射波的能量的强度来了解井壁岩石和套管状况。基本原理发射2MHz左右的超生脉冲，在仪器上升测量中，换能器向井壁作螺旋状连续声波扫描。由于井内泥浆性质固定，反射波的能量只与井壁状况有关。声阻抗大的井壁，R大，反射波强，颜色亮；R小则弱，颜色暗。,孔洞,低速地层,3.BHTV的应用（1）划分高速、低速地层裸眼井中