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地球物理测井绪论

一、地球物理测井的定义二、地球物理测井开展历史三、地球物理测井过程四、地球物理测井作用五、地球物理测井面临问题绪论一、地球物理测井定义石油勘探开发相关专业:

地质:研究油气藏的形成和分布规律;

物探:寻找可能储油空间;

测井:探测、评价储集层钻井:

采油:定义:

地球物理测井是地球物理学的一个分支,简称测井(Welllogging)。它是在勘探和开采石油、天然气、煤、金属矿等地下矿场的过程中，利用各种仪器测量井下地层各种物理特性参数和井眼的技术状况，以解决地质和工程问题的工程技术学科。二、地球物理测井开展历史1、早期阶段(1929-1949)1927年9月5日，世界第一次测井由Shlumberger兄弟与Doll一起完成。1934年第一份测井解释论文由Shlumberger兄弟和E.Gleonarclon共同完成并发表1939年12月20日，中国第一次测井由翁文波院士在四川巴县石油沟油矿1号井实现。1942年〔阿尔奇〕在美国石油工艺杂志发表“作为确定某些储集层特性辅助手段的电阻率测井〞，提出了孔隙度电阻率测井数据和岩石含水饱和度的关系。这是测井解释的革命,把以前的定性分析开展到定量水平。普通电阻率测井是当时主要的测井方法,其他还有SP、CAL、GR2、中期阶段(1949-1968)

1)感应\声波速度\侧向\补偿中子\补偿密度相继问世;2)1956年提出在声波测井中运用平均方程计算孔隙度方法;3)直观判断油水层3、近期阶段(1969-1979)1)70年代计算机技术在测井作业中得到应用;2)数控测井技术开展起来3700系统/CSU系统3)车载计算机在井场及时为用户提供快速直观解释结果4)测井数据和处理数字化4、现代(1979-)

1)测井手段日趋完善新型仪器得到应用;地层倾角\长源距声波\自然伽马能谱2)成像测井出现;MAXI500系统/5700系统/EXCELL20003)计算机技术广泛应用到数据采集和处理提高测井资料的精度和资料处理能力;4)测井资料和地质\地震\测试等综合应用三、地球物理测井过程

1资料采集阶段

2资料解释阶段四、地球物理测井的作用1划分地层;2准确得到地层深度;3计算孔隙度、饱和度、渗透率等地层参数;4确定油水层;5地层比照;6工程应用;7油层动态监测.五、面临问题及开展趋势

1.对储层的认识及地层的模型建立2.反演问题多解性—地质约束、物理约束3.效劳对象扩大〔储层—非储层〕4.联合反演(地质、地震、测井结合〕5.油层水淹问题;6.低孔低渗问题第二章自然电位测井

沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别岩性的测井方法叫自然电位测井主要有三个问题1、自然电场形成原因2、自然电位曲线影响因素及特点3、自然电位曲线应用

2.1自然电场形成原因由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反响,产生电动势,形成自然电场.主要有扩散电动势和扩散吸附电动势.第二章自然电位测井一扩散电动势渗透性薄膜第二章自然电位测井

一般地层水为NaCL溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度到达平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散.在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离子(正电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后到达一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed第二章自然电位测井

扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关也可写为:其中:Kd:与温度和溶液成分有关的常数第二章自然电位测井

假设把渗透性薄膜变成泥岩薄膜,结果如何?同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一局部氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda二扩散吸附电动势泥岩薄膜第二章自然电位测井

扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关可写为:其中:Kda:与温度和溶液成分有关的常数此外还有过滤电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响.第二章自然电位测井泥岩第二章自然电位测井

一自然电位曲线在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升N电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP).由自然电场分布特征可以看到,在砂岩和泥岩交界处,自然电位曲线有明显变化2.2自然电位测井曲线及其形态特征第二章自然电位测井在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化最大,它是产生自然电场的总电动势,记为E通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为砂岩线,Eda的幅度为泥岩线.实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线(零线)—泥岩基线.偏离泥岩基线为异常幅度第二章自然电位测井储集层自然电位异常的分类：当地层水矿化度大于泥浆滤液矿化度时，储集层自然电位曲线偏向低电位一方的异常称为负异常。当地层水矿化度小于泥浆滤液矿化度时，储集层自然电位曲线偏向高电位一方的异常称为正异常。二SP曲线及特点1曲线对称地层中点;2厚地层SP=SSP曲线半幅度点正对地层界面;3厚度减小SP减小,地层中间取得幅度最大值.实际曲线与理论曲线类似,但没有理论曲线规那么且没有〞绝对零点〞在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高,因此在砂岩层段出现〞负异常〞1地层水和泥浆的影响—正、负异常的区别2储集层与泥岩的岩性影响砂岩泥岩〔一般不予考虑〕3温度的影响—一般T升高，SP升高;4地层厚度影响厚度增加SP增加？5储集层电阻率和含油性的影响含油气饱和度越高，地层电阻率越大，SP减小。6井眼的影响井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小,SP变小三影响因素第二章自然电位测井为什么不能用于盐水泥浆2.3自然电位曲线的应用一判断岩性和划分渗透层;1、碎屑岩剖面泥岩基线粘土含量由少变多，渗透性由好变差渗透性也随岩是颗粒粗细、分选性等变化含油气的砂岩自然电位要小一些

2、碳酸盐岩二估算泥值含量

三确定地层水电阻率四判断水淹层位基线偏移第三章普通电阻率测井第三章普通电阻率测井普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一梯度电极系测井电阻率测井普通电阻率测井电位电极系测井微电阻率测井侧向测井(三/七/双)

感应测井岩石的电阻率和岩性含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异区分岩性划分油水层是普通电阻率测井的主要任务.主要讨论:1、井壁介质的电阻率分布;2、岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的关系;3、普通电阻率测井原理;4、普通电阻率测井曲线；5、普通电阻率测井曲线应用。6、介绍标准测井3.1井壁介质的电阻率分布

一、泥浆侵入现象在钻井过程中,通常保持泥浆柱压力稍微大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成泥饼,这种现象叫泥浆侵入.泥浆侵入分两类:

高侵:侵入带电阻率Ri大于原状地层电阻率Rt;

低侵:侵入带电阻率Ri小于原状地层电阻率Rt水层经常发生高侵现象,油层经常发生低侵现象,高侵低侵二、井壁介质的电阻率分布

泥浆Rm泥饼Rmc侵入带Ri冲洗带Rxo过度带原状地层Rt3.2岩石电阻率与岩性孔隙度、含油饱和度的关系一岩石电阻率与岩性关系不同的岩石电阻率不同火成岩:高(致密坚硬不含地层水)岩石电阻率岩石骨架:不导电沉积岩:低胶结物:依据胶结物类型油气:不导电孔隙地层水:导电二、岩石电阻率与地层水的关系

岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率1、与地层水所含盐类化学成分的关系;2、与地层水矿化度的关系1、建立测井解释模型泥质：细粉砂与湿黏土组成，有孔隙，但无效。岩石骨架：岩石中除了泥质以外的固体局部。三、岩石电阻率与孔隙度关系

2、建立响应方程岩石电阻率与孔隙度大小有关.一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导电能力越强,电阻率越小.实验说明:孔隙中完全充满水的岩石的电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙度岩性有关.即当孔隙度岩性一定时这个常数只与孔隙度胶结情况和孔隙形状有关而与地层水的电阻率无关.定义此常数为岩石的地层因素(相对电阻率)

用F表示其中:R0:孔隙中完全含水地层电阻率;Rw:地层水电阻率;a:与岩性有关的比例系数(0.6~1.5)m:胶结指数(1.5~3)四岩石电阻率和含油饱和度关系

当岩石含水和油时,油水在孔隙中的分布特点(如图):水包围在岩石颗粒的外表,孔隙中央局部充填石油.因此含油岩石的电阻率比该岩石含水时的电阻率高.一般含油饱和度越高,岩石的电阻率越高为此定义电阻增大系数I:I只与岩石的含油饱和度有关实验研究说明系数b只与饱和度有关,n只与岩性有关,它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响.一般b=1,n=2阿

尔

奇

公

式

3.3普通电阻率测井原理一测量原理1实验室测量原理2普通电阻率测量原理1)均匀各向同性介质在电阻率为R均匀各向同性介质中放一点电源A发出电流I形成点电源场,场中任何一点的电流密度为

由微观欧姆定律

因此只要知道任何一点的电位就可以得到电阻率

3非均匀各向同性介质对于非均匀各向同性介质不是岩石的真正电阻率但它反映电阻率的变化因此称之为综合条件下的视电阻率Ra写为:

一套能够在钻孔中实施供电和测量的装置---这种装置叫电极系.一般电极系包含:供电电极:AB测量电极:MN有两种类型:电位电极系梯度电极系:二测量装置---电极系

1电位电极系定义:成对电极距离大于不成对电极到成对电极距离的电极系叫电位电极系电位电极系测量记录的是M点电位

2梯度电极系定义:成对电极距离小于不成对电极到成对电极距离的电极系叫梯度电极系梯度电极系测量记录的是MN电位梯度;梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为正装和倒装梯度电极系3电极系的相关定义1)电极距电极系长度:电位电极系电极距L=AM;梯度电极系电极距L=AO;2)探测深度以供电电极为中心以一半径作一球面,如果球面内的介质对测量结果的奉献为50%那么此半径为电极系的探测深度(或探测半径)一般电位电极系探测深度2L;梯度电极系探测深度L3)记录点电位电极系记录点AM中点;

梯度电极系记录点MN中点4)电极系表示方法图示法:

符号法：N0.5M2.25A;B2.25A0.5M.一梯度电极系曲线及特点1梯度电极系曲线:一般对于梯度电极系为方便讨论假设围岩和泥浆的电阻率相同3.4普通电阻率测井曲线实际测井都是提升电极系进行测量1)电极系在下部围岩且远离高阻层:2)A电极靠进高阻层底界面Ra逐渐变大(ab段)

:3)A电极进高阻层记录点O在界面下:A电极流出电流在界面上法向分量连续,Ra不变(bc段)4)记录点O进高阻层

6)记录点O离下界面很远时,下部低阻层对电流〞吸引〞作用消失Ra不变(ef段)5)记录点O进入高阻层逐渐离开下界面,下部低阻层对电流〞吸引〞作用减弱视电阻率Ra逐渐减小(de段)7)电极A靠近上界面时,上部低阻层对电流〞吸引〞作用,Ra逐渐减小(fg段)8)A电极进低阻层记录点O在界面下:A电极流出电流在界面上法向分量连续,Ra不变(gh段)9)记录点O进入低阻层10)记录点O进入低阻层逐渐离开上界面,下部高阻层对电流〞排斥〞作用减弱视电阻率Ra逐渐增大11)电极系在上部围岩且远离高阻层:1)视电阻率Ra曲线极大极小值正对高阻层的上下界面;2)厚层:中间平行段视电阻率Ra曲线值为地层电阻率.2梯度电极系曲线特点1)曲线对称于地层中间;2)视电阻率Ra曲线对地层中间取极值,当地层较厚时取极大,当地层较小时取极小;采用同样方式可以分析电位电极系曲线及其特点:二视电阻率Ra曲线影响因素

1电极系影响:AO=2d，电极距小，井内分流影响使视电阻率偏低；

AO=2d-8d，极大值增加而平均值减小的过程，表示井内分流影响而上部围岩影响增大；

AO=2d-8d，极大值减小而平均值迅速减小的过程，表示随着电极距增大，上部围岩影响越来越大

2井眼影响井径越大、泥浆电阻率越低，井眼对电流的分流作用越大，流向地层的电流越少，导致视电阻率减小。3围岩—层厚影响4侵入影响5高阻邻层屏蔽影响6地层倾角影响3.5普通电阻率曲线的应用一划分岩性;砂泥岩剖面:泥岩电阻率低,砂岩电阻率高碳酸岩剖面:致密层电阻率低,裂缝性层电阻率高二估算地层真电阻率;视电阻率Ra经过围岩井眼和侵入等校正后可以得到地层真电阻率三计算含水饱和度,判断油水层利用岩石电阻率和含水饱和度的关系计算含水饱和度,进一步判断油水层是一种最简单的综合测井,是各油田或油区为了粗略划分岩性和油气、水层，并进行井间地层比照，对每口井从井口到井底都必须测量的一套综合测井方法。因它常用于地层比照，故又称比照测井。为便于比照，都采用相同的深度比例〔1：500〕和横向比例。)§3.6标准测井一、标准测井工程1、标准电极系测井为了能够到达粗略划分油气、水层的目的，电极系必须有足够的横向探测深度。一般，油田选用为标准电极系，还补充0.5m电位电极系。2、自然电位测井划分储集层与渗透层的主要标志。3、井径测井〔caliperlog〕在裸眼井内测量井眼直径随深度变化，了解井眼状况或帮助区分岩性的一种测井方法，也可以在套管内检查套管变形或破裂。二、标准测井的应用1、粗略划分岩性和油气、水层2、地层比照第四章侧向测井和微电阻率测井普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一三侧向侧向测井(Rt)七侧向普通电阻率测井双侧向微电极微电阻率测井(Rxo)微侧向邻近侧向微球形聚焦测井主要讨论:1:侧向测井实现原理;2:微电阻率测井实现原理;3:曲线应用§4.1侧向测井在高矿化度泥浆的钻井中或高电阻率剖面井中进行普通电阻率测井时,由于井的分流作用大,所测量的视电阻率曲线变化平缓,几乎无法分辨岩层,更无法确定岩层的电阻率.因此在电极上增加聚焦电极迫使供电电极发出的电流侧向地流入地层从而减小井的分流作用和围岩的影响,提高纵向分辨能力,这种测井叫侧向测井又称为聚焦测井为了求地层径向各带电阻率设计各种侧向测井.如三侧向七侧向双侧向微侧向等等一三侧向三电极侧向测井简称为三侧向.为了测准确渗透层井段侵入带和原状地层电阻率设计深/浅三侧向,两种电极系探测深度不同但测量原理相同.1电极系:(如图)(1)深三侧向主电极:A0;

屏蔽电极:A1A2(2)浅三侧向主电极:A0;

屏蔽电极:A1A2

回路电极:B1B22测量原理二、七侧向测井1电极系:(如图)(1)深七侧向主电极:A0;

监督电极:

屏蔽电极:A1A2(2)浅七侧向主电极:A0;

监督电极:

屏蔽电极:A1A2

回路电极:B1B22测量原理三双侧向测井三侧向测井探测深度浅而七侧向探测深度虽然有所改进但深浅七侧向电极距不同,所测两条视电阻率曲线受围岩影响不同给解释工作带来一定的困难因此提出双侧向(8侧向)测井.1双侧向测井电极系双侧向测井电极系是三七侧向测井电极系结合的产物

主电极:A0;

监督电极:

屏蔽电极:

深双侧向:电极作为屏蔽电极浅双侧向:电极作为回路电极

2测量原理侧向测井比照三侧向七侧向双侧向探测深度浅深深纵向分辩率低(深浅侧向分辩率不同)高(深浅侧向分辩率不同)中等(深浅侧向分辩率相同)曲线解释方便程度不方便不方便方便四侧向测井曲线应用1曲线特点2侧向测井影响因素和应用条件井眼：和反映井眼影响，井内泥浆电阻率愈低，那么和愈小，受井眼愈小；适用盐水泥浆。侵入带：侵入带电阻率和侵入带直径，它们愈大，愈高，对侧向测井影响愈大。围岩：当围岩电阻率<时，围岩将吸引主电流，增加主电流发散的程度，从而使减小，降低，地层厚度愈小影响愈小。地层：地层电阻率愈高，不管其它窜联电阻大小如何，地层影响都将增加，故适用高阻率的地层。侧向测井适用于盐水泥浆井眼，储集层为高阻薄层，低侵，或碳酸盐岩等高电阻剖面。

3侧向测井曲线应用

(1)识别岩性;(2)确定地层真电阻率;(3)判断油水层;§4.2微电阻率测井测井

为了提高纵向分辨率,不漏掉薄层和求准确目的层厚度;直观判断渗透层;准确测量冲洗带电阻率等目的建立微电阻率测井微电阻率测井包括:

微电极微侧向邻近侧向微球形聚焦测井等

1测量原理电极系如图:(1)电极AM1M2嵌在绝缘极板上使电极系贴井壁测量(2)供电电极A和测量电极M1M2组成两种不同类型的微电极系:(A0.025M10.025M2)微梯度电极系电极距为0.0375米，探测深度0.05mA0.05M2为微电位电极系电极距为0.05米,探测深度0.1m两种电极系探测深度不同因此前者(40mm)反映泥饼电阻率后者(100mm)反映冲洗带电阻率一微电极测井

2微电极测井曲线通常采用重叠法将微电位和微梯度两条曲线绘制在成果图上(如图)特点:在渗透层两条曲线分开;在非渗透层两条曲线根本重合在一起二微侧向测井微侧向利用七侧向的测量原理，不同的是电极系小，并装在绝缘板上，电极系由主电极A0，监督电极M1、M2，屏蔽电极A1，A1’构成，且M1、M2、A1曾环状，电极间距离为A00.016M10.012M20.012A1。利用推靠器将极板压向井壁。在井壁附近的地层中，电流束的直径近于环形电极M1、M2的平均直径〔约为4.4cm〕，距井壁较远处，电流束散开，其探测范围越为7.5cm。二微侧向测井1电极系(1)把三个圆环电极放在极板上;(2)贴井壁测量微电极受泥饼影响大,微侧向电极系受泥饼影响小

微侧向探测深度较小,当泥饼较厚时泥饼影响明显,为增加探测深度设计邻近侧向测井三邻近侧向测井三邻近侧向测井实践结果说明，由于邻近侧向测井的探测范围明显大于微侧向，泥饼影响小的多。当泥饼厚度hmc<0.75in(1.9cm)时，泥饼影响可忽略不计；但当hmc>0.75in时，需用邻近侧向测井校正图版进行校正，以求得侵入带电阻率Rxo。通常当侵入带直径大于40in〔1.02m〕时，原状地层几乎没有影响，邻近侧向得出的就是侵入带电阻率Rxo；但当侵入带直径小于40in时，Rt影响增大，侵入愈浅，影响愈大。为了减小原状地层对测量侵入带电阻率的影响，提出了球形聚焦测井，其探测深度介于微侧向和邻近侧向之间。为解决准确测量侵入带〔冲洗带〕电阻率而提出(sphericallyfocusedlog)〔一〕球形聚焦测井〔二〕微球形聚焦测井四微球形聚焦测井电极系和电流分布电极系：A00.112M00.091A10.2M10.1M2测量电极：M0、M0’辅助电极：A1、A1’监督电极：M1、M1’M2、M2’同名电极之间用粗导线相连，使主电极电流分为两局部：〔a〕辅助电流〔屏蔽效果〕〔b〕主电流(一)球形聚焦测井计算电阻率公式：恒流法：保持主电流不变，测量主电极或监督电极电位来计算视电阻率的方法，例如三侧向、七侧向。恒压法：保持测量电极与监督电极中点间电位差不变，通过测量主电流来计算视电阻率的方法。

〔二〕微球形聚焦测井五微电阻率测井资料应用(一)三种冲洗带电阻率测井的比较探测深度泥饼影响原状地层影响分层厚度微侧向5-9cm大无5cm邻近侧向10-25cm小容易受影响10cm微球形聚焦5cm中无20cm1划分薄层;2确定冲洗带电阻率;3与侧向测井组合直观判断油层〔二〕微电阻率测井资料应用第五章感应测井

普通电阻率测井侧向以及微电阻率测井只能在水基泥浆中使用(直流电法测井),在油基泥浆或空气钻井中无法测量,为此设计感应测井,它是通过研究交变电磁场的特性反映介质电导率(电阻率)的一种测井方法

主要讨论:1测井原理2探测特性3曲线应用第五章感应测井§5.1感应测井原理一、均匀介质电导率测量原理

地面仪器感应测井仪器:线圈系井下仪器辅助电路

线圈系由发射线圈T和接受线圈R组成,T和R之间的距离叫线圈距记为L发射线圈(正弦交流电)在井中产生感应电动势和感应电流接收线圈(感应电动势)空间全部单元环在接收发射线圈(正弦交流电)在井中产生感应电动势和感应电流接收线圈(感应电动势)空间全部单元环在接收线圈中产生的总感应电动势称为有用信号,其大小与介质电导率有关;接收线圈与发射线圈直接耦合产生的感应电动势同介质电导率无关,称为无用信号。感应测井仪器就是要压制无用信号，通过测量有用信号来测量地层电导率。2测量原理ZrltO

二、非均匀介质感应测井原理在测井中所遇到的介质大多数是分区均匀的即在每个区域内介质的电导率不变如图

为了认识线圈系的横,纵探测特性,从而选择最正确线圈系,使测量结果受井眼,侵入带,围岩的影响较小且为了准确确定电阻率,提高纵向分辨率,必须研究线圈系的纵向(轴向)和横向(径向)几何因子.§5.2感应测井线圈系的探测特性

一横向几何因子1横向微分几何因子2横向积分几何因子

横向几何因子研究井眼,侵入带对视电导率的奉献要增大横向探测深度就要增大线圈距L

二纵向几何因子1纵向微分几何因子2纵向积分几何因子

纵向几何因子研究地层厚度,围岩对视电导率的奉献提高横向分辨率必须减小线圈距L一曲线特点1上下围岩相同在曲线上对称出现一对〞耳朵〞,曲线对称;§5.3感应测井曲线及应用

2上下围岩不相同曲线不对称电导率曲线和电阻率的应用一样,实际测井把电导率变成电阻率二曲线应用第六章声波测井的物理根底一、声场描述的根本物理量声压、声功率、声强、声能量密度二、岩石的弹性与声波速度〔1〕岩石的弹性受外力作用发生形变，外力取消后，恢复到原来状态的物体叫弹性体。而当外力取消后不能恢复其原始状态的物体叫塑性体。一个物体是弹性体还是塑性体，不仅和物体本身的性质有关，而且和物体所处的环境有关〔温度，压力等〕及外力的特点〔外力作用形式，时间和大小〕有关。一般说外力小、作用时间短，物体表现为弹性体。声波测井发射的声波能量较小，作用在岩石上的时间也短，所以对声波测井来讲，岩石可看作弹性体。因此研究声波在岩石中的传播规律，可以应用弹性波在物质中的传播规律，可用杨氏模量〔纵向伸长系数〕、泊松比和拉梅系数等物理量来描述物质的弹性。〔2〕岩石的声波速度声波在介质中传播，传播方向和质点振动方向相互一致的称为纵波，而传播方向与质点振动方向相互垂直的称为横波。纵波和横波的传播速度Vp、Vs与弹性参数有如下关系：由于大多数岩石的泊松比为0.25，所以在岩石中的纵横波速度之比约为1.73。由上式知道声波速度随岩石的弹性加大而增大，但不会随岩石密度的加大而减小，因为E和还有关系，并且大局部情况随着的增大，E有更高级次的增大，所以增大，岩石的声速一般是增大的。对沉积岩来说，声速除与上述根本因素有关外，还与岩性、岩石的结构及地层的埋藏深度，地质时代有关。三、岩石的声波幅度及衰减声波按其在介质中传播时的波阵面形状，可以简单分为球面波、柱面涉及平面波，及声波的波阵面为球面、柱面和平面。在声波以球面波和柱面波的形式传播时，随着传播距离的增大，波阵面的几何形状将发生扩展，而在声波以平面的形式传播时，波阵面的几何形状及面积不发生改变。设声源在井下发射的总声功率为W,但是对接收到的首波信号有奉献的只是和井壁法线成临界角方向的那一局部。记为声源发出的和井壁法线成角方向的全部声功率，并假设这些声波都是由声源中某一等效声源中心发出来的，可以把声源当作点声源来处理，所发出的声波可以看成是某种“球面波〞。与井壁法线成角方向入射的声波和井壁的交点的轨迹是一个圆，如以下图所示。可采用这种简化的方法来讨论声波在传播过程中的衰减及能量发散。声波在岩石中传播，能量〔与幅度的平方成正比〕会发生衰减，一是由于波前扩展或界面反射造成的声能衰减，一是因为介质对声波能量的吸收而产生的衰减。先假设声波在介质中传播时，介质不吸收声波，此时声波在传播时，由于其波阵面的几何扩展，能量将有规律地在空间中分散。设声波以球面波的形式传播，并记某一时刻，声波从等效声中心〔声源〕传播到距等效声源为r的某处，此时声波的波阵面是以声源为球心，r为半径的球面。假设声源发出的总功率为W，那么由声强的定义有：从上式可以看出，对球面波来说，随着传播距离的增加，波阵面上的声强按平方规律衰减。对于柱面波，假设柱状声源长度为l,圆柱波阵面的半径为r，声源声功率为W，那么波阵面上的声强为：

对于平面波，因为在传播过程中，波阵面的几何形状不发生扩展及改变，所以其声强不随传播距离的增加而变化。

按前面所述条件的等效和简化情况，在与井壁法线成角的方向上，声强变化为要说明的是，这种等效的“球面波〞和通常的球面波不同。通常球面波向各个方向发射的声波能量是相同的，即W和无关，而这种等效“球面波〞向某一方向〔例如沿与井壁法线成角方向〕发射的能量是因为方向而异的，并且取决于探头的指向角特性。但是对等效条件作了严格的规定和说明以后，这样一种等效是允许的。2.声波在介质中的吸收假设声波在介质中传播时，波阵面不发生几何扩展，即波阵面为平面〔平面波〕，在这样的条件下，讨论介质的对声波的吸收。介质对声波的吸收与声波在介质中的传播距离成正比，设声波以平面波形式传播的距离为dl，声压降低了dp，那么可以写成：或

负号表示随传播距离的增加,声压降低。定义为介质对声波的吸收系数，或称为声波在介质中的衰减系数。在均匀各向同性介质中，为一常数。对上式积分可得：考虑到前面采用声强作为声场的根本物理量，并因为接收探头接收到的信号和作用在接收探头外表上的声强成正比，因此需要将声压变化的表达式变换为声强的表达式。上式即为介质中由于声能被吸收而使声强变化的表达式，为传播起始点处的声强。并且上式仅对平面波才成立．此时波阵面不随传播距离的增加而扩展，即只有当声波以平面波的形式传播的条件下，声波能量的衰减才仅由介质的吸收引起。但井下声波发射探头发出的声波在井眼中传播时不能作为平面波来处理，即需要考虑介质对声波的吸收，还需要考虑到在传播过程中，由于波阵面的几何扩展造成的能量分散。由前面的讨论可知，对接收的信号有奉献的局部可以看成是以探头内某点为等效声中心，发出的声功率为的球面波。在井壁附近，沿与井壁法线成角的方向上，假设传播距离为l，那么在此点的声强为：

上式即为声波发射探头发出的声波在泥浆中传播时声强衰减的完整表达式。现在的问题是：在井眼条件下，介质对声波的吸收，与由于波阵面的几何扩展，对声波能量的分散究竟有多大影响。介质对声波吸收的物理过程是一局部声能量克服介质的内摩擦，以维持声波在介质中的传播，并转换为介质的热能。对于水及与水相近的液体介质，声波的吸收系数可由下式表示：

分别为流体介质的粘滞性系数、密度及声速，为声波的角频率，对于声波测井常用的声信号，频率。从上式可以看出，吸收系数与介质的密度成反比，与介质中声波传播速度的三次方成反比，即在低速介质中声波的吸收比在高速介质中的吸收要显著。介质对声波的吸收和声波的频率〔或角频率〕的平方成正比，即高频声波信号在介质中传播时衰减得更快。吸收系数与介质的粘滞性系数成正比，但只有当声波的频率不很高时，才可以作为常数处理，在声波信号的频率极高时，将随频率的增加而发生改变。

以上关于流体介质对声波的吸收的讨论，只考虑到介质对声波的吸收是由于内摩擦或介质的粘滞性所引起的，介质对声波的吸收还与介质的导热性有关。由于热传导，在介质中由于声波传播造成的压缩局部和稀薄局部之间产生热交换，也会引起声波能量减小，但此吸收是很小的，以致在考虑流体对声波能量的吸收时，可以将其忽略不计。在井眼中，声信号强度的衰减主要是由于声波在传播过程中波阵面的几何扩展引起的。在不考虑介质对声波的吸收的前提下，假设从探头到井壁，声波传播的距离增加一倍时，那么到达井壁时，声波信号的强度减小4倍。此时，由于波阵面扩展引起的能量分散是不能忽略的。四、裸眼井中的声波1.井孔中射线声学方法射线声学是研究高频声波传播的近似方法〔与之对应的是低频声学系统的集总参数模型〕，主要用于比较大的空间中的声波传播问题。高频声波是指波长比空间的特征尺度小的多的声波。不同的声学问题有不同的特征尺度。在石油测井井孔中，特征尺度就是指井径，声波探测器与接受器之间的距离等。射线声学研究的声场在空间每一点附的很小的范围里近似为平面波，平面波沿着直线传播，在非均匀介质中射线是弯曲的。各个平面波的峰值或前沿等特征点组成波前面，简称波前。与几何光学相对应，射线声学都是利用波前、射线等几何图形来描述波的运动过程和规律。在声波测井中，一般在作定性分析时，大多采用射线声学理论或几何声学理论。射线声学对于了解声波在井内传播的路径和走时是非常有用的。但是，由于射线声学理论是波动理论的一种近似，因此它有特定的使用范围，即声波波长与模型的几何尺寸相比非常小时才适用。在实际声波测井中，当声源的发射主频为20kHz时或更低时，如果假定取井内流体的波速为1500m/s,那么此时声波的最小波长为0.075m,而井径一般为0.1m。由此可见，射线理论并不能完全适用于声波测井，因而也不能完全解释井内所传播的所有波型。2.费马原理和惠更斯原理〔1〕费马定理声学和光学中的费马定理指出，声波或光波沿着费时最短的最速路径传播。假设l是连接A和B的一条曲线，如果声波沿l从A传播到B，需要的时间是不同的传播路径有不同的传播时间，声波实际传播的路径使该积分取极小值。〔2〕惠更斯原理介质中波所传播到的各点都可以看成新的波源，称为子波源；可以认为每个子波源都可以向各个方向发出微弱的波，称为子波；这种子波是以所在介质的声波速度传播的，新的波前就是由这些子波相互叠加而形成的，这些子波所形成的包络决定了新的波前。这就是惠更斯原理。根据惠更斯原理，利用的波前可求得后来时刻的波前。3.井内传播的波〔1〕流体直达波所谓流体直达波，即是由声源出发，经过井内流体而直接到达接收器的波。这种波也是声源的入射波。直达波是直接从声源发出而到达接收器或观测点的，它不受周围不连续区域的影响。事实上，某一点的声场是由直达波场〔或入射波场〕与反射波场叠加而成的，这种波显然符合费马原理。〔2〕滑行纵波和滑行横波滑行波在勘探地球物理界又称为首波，而在声学界称之为头波和侧面波。它是声波在特定入射条件下，以折射区的波速在折射区靠近界面传播的波。〔3〕一次和屡次反射波入射波可能会遇到井壁或界面，并会与之产生一次和屡次作用，产生反射波，这样产生的波分别称为一次和屡次反射波。具体地说，入射波与界面或者井壁在第一次作用时产生的波称为一次反射波，由屡次作用所产生的波称为屡次反射波，这时入射波和反射波符合反射定律。按照射线声学，在井内由声源激发的波共有直达波〔入射波〕、一次和屡次反射波、滑行纵波和滑行横波。然而在实际测井中，难以清楚地观察到以上几种波。在实际全波列记录中所记录的波形，实际上是由各种波成分叠加的总的效应，而且会表现出一些用射线声学不能完全解释的问题，如实际测井中的伪瑞利波和斯通利波等，都无法直接用射线理论来解释。射线声学理论只是严格的波动理论的一种近似，要透彻地了解井中激发的全波列波形成分，就必须利用波动理论来研究井中的声波传播问题。五、声波测井换能器实现声能和其他形式能量之间的转换装置，统称为换能器〔transducer〕。发射换能器工作步骤：电子局部产生鼓励电信号—>转化的机械力使振动部件作受迫振动—>引起周围介质振动

接收换能器工作步骤:周围介质振动—>振动部件受外部声场作用产生振动—>转换为电信号

在声波测井中，下井仪器的一项重要任务就是在井中产生声波，激发人工声场。因此，一般声波测井下井仪器中都装有一个能发射声波的换能器或发射探头。通常所说的换能器是指将能量从一种形式转换成另一种形式的装置，如从电能转换为声能、机械能转换为声能等等。用于发射声能的换能器称为发射换能器或发射探头，接收用的换能器称为接收换能器或接收探头。为了到达声波测井的目的，对井下换能器或探头必须作一些要求，可以从以下几个方面来考虑：〔1〕有足够的声功率〔对发射探头而言〕在井中产生的声信号必须足够大的能量，以便于接收探头的探测。由于声波要在泥浆及井壁附近地层中传播一段距离，并且在传播过程中经过几何扩散和泥浆及岩石的吸收引起的衰减，因此发射信号必须有足够大的幅度才能到达接收器而被记录。〔2〕发射频率既要满足划分地层分辨率的要求，又要满足不能有大的衰减的要求，声波换能器的工作频率既不能过低也不能过高，过低，不利于提高仪器的分辨率；过高，由于声波在介质中的衰减与频率的平方成正比，因而在较短的距离内就会衰减掉。〔3〕声波换能器还必须具有一定的方向性，以便于产生和接收滑行波对于一般的地层，第一临界角在13～630，因此对声波的指向角有一定的要求。一、反射与折射1、反射折射定律在两种介质界面上，声波传播符合斯奈尔定律V1Vp，Vs泥浆地层第七章声速测井第一节声波在井壁上折射与滑行波2、垂直入射幅度反射、折射系数能量反射、折射系数V1Vp，Vs二、滑行纵波1、第一临界角折射纵波由折射定律

也就是折射纵波沿井壁岩层传播—滑行纵波，此时入射角为第一临界角，即2.滑行纵波特性：1〕沿井壁附近滑行传播，速度为Vp。2〕是一种非均匀波，在地层中，离井壁距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3p〔即Vp/f〕范围内，在Z=p内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个p左右。例：砂岩Vp=4000m/s，f=20kHzp=0.2m3)在井中传播方式:滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥体〔惠更斯定律〕。说明C与B点波阵面相位相同—侧面波，F点发射源看作点源，向四面入射，以C点固定CB面转一周成圆锥面。4〕对于井内接收点，滑行波的振幅随距离Z增加是衰减的。直达波A1/Z滑行纵波A1/Z(lnZ)2对于Z>e=2.72m,滑行波衰减快对于Z<e=2.72m,直达波衰减快与频率成正比,频率高幅度大,但地层衰减也大球面波直达波滑行纵波三、滑行横波滑行横波特性由折射定律也就是折射横波沿井壁岩层传播—滑行横波，此时入射角为第二临界角，即滑行横波特性:1〕沿井壁附近滑行传播，速度为Vs。2〕是一种非均匀波，在地层中，离井壁径向距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3s〔即Vs/f〕范围内，在Z=s内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个s左右。直达波A1/Z滑行横波A1/Z2，不像纵波滑行横波始终比泥浆直达波衰减快。4〕滑行横波幅度大于纵波幅度它们的波长之比为：s/p=Vs/Vp•fp/fs=0.578•20/18=0.65因此靠近井壁附近滑行横波幅度较滑行纵波幅度有更多能量。另外，横波反射系数远小于纵波反射系数，即有更多能量进入地层，在相同的情况下有更多的能量转换为滑行横波。直达波滑行横波5)在井中传播方式:滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥体。说明C与B点波阵面相位相同—侧面波，F点发射源看作点源，向四面八方入射，以C点固定CB面转一周成圆锥面。某些地层纵横波速度和临界角Vf=1600m/s，=1.2g/cm3ABCTRL除了滑行波外还有直达波和反射波.1)1<c井中直达波\反射波,地层折射纵横波2)c<1<s井中直达波\滑行纵波\反射波,地层折射横波3)s<1<滑行横波\全反射波—伪瑞利波〔界面波〕4〕1界面波—斯通利波四、滑行波〔纵波〕作为首波接收条件ABCTRLacV1VP

声速测井是接收地层纵波—滑行纵波，来反映地层的特性。就要把滑行波与直达波、反射波区分开来。其中，Ｌ为源距．a为井眼半径．直达波TR反射波TBR滑行波TACRABCTRLacV1VP根据费尔玛最小原理，滑行波最先到达R处所满足的条件：V1VP取泥岩(最低)：Vp=1800，V1=1600，a=0.1

L#=0.825m取白云岩(最高)：Vp=7900，V1=1600，a=0.1

L#=0.25m当L>0.825m时,在整个地层剖面,接收的首波总是来自沿井壁岩层传播的滑行纵波。目前国产仪器源距为1米一般仪器的外壳是钢管，通过刻槽方法消除来自钢管的直达波，经屡次反射使能量急剧衰减。ABCTRLaV1Vsc滑行波作为首波的优点:

1)方便容易记录；2)受地层干扰少。对于单发单收声系L=1米，波在实际地层中滑行的距离不同，不仅与地层特性有关，还与井眼条件有关，受泥浆的影响不是固定的,很难得到地层的速度。

声波测井仪器中,声波发射探头和接收探头按一定要求形成的组合称为声波测井仪器的声系.

单发单收声系:一个发射探头+一个接收探头源距(space):声波发射器中点至声波接收器中点的距离间距(span):两个接收器中点的距离1、单发双收声系VpV1TR1R2T—R1：T—R2：R2—R1：因此当井眼规那么(CE=DE)时，t只与地层速度有关，实现了测量地层速度的目的。通常通过仪器刻度，时差单位为:t=1/V〔m/s〕=106/V〔us/m〕或用单位us/ft〔1ft=0.3048m)1)单法双收声系测量原理Ll第二节井内测量声速信息方法２〕单发双收声系的优缺点优点:Ａ能直接测量岩层的声波速度或时差;在固定l上仅与岩层速度有关传播时间,在整个井眼剖面上得到的岩层速度指在l间距内平均值。Ｂ现用间距为0.5米,使声波测井曲线能划分厚度0.5米以上岩层。［间距l是不是愈小愈好？］1〕l选择过大，对分辨薄层不利，同时R2接收声信号幅度可能由于衰减太多，幅度太小而不易检测到，不易识别，容易产生记录误差。2〕l选择过小，记录时差的绝对值变小,在地面仪器的精度一定时,被测量的绝对值小将导致记录的相对误差变大另外间距太小.例：dt=2us，砂岩t=182us/m，白云岩t=141us/ml=0.5m，砂岩：dt=2/(0.5*182)=2.2%白云岩：dt=2/(0.5*141)=2.8%l=0.2m砂岩：dt=2/(0.2*182)=5.5%白云岩：dt=2/(0.2*141)=7.1%为了提高对薄层的分辨率,需要提高仪器的测量精度,以减小间距l。目前最小间距l=0.1524米(6in)。３〕存在的问题：Ａ井眼不规那么影响；当ABCEDF时记录的时差不仅与地层速度有关，还与泥浆速度(V1)、井径(CE,DF)大小有关。TR1R2

1、正常2、DF<CE负异常3、正常5、正常4、DF>CE正异常

Ｂ深度误差(仪器记录点与实际传播路径中点不在同一深度上)O为仪器记录点R1、R2的中点，实际深度点O

为传播路径的中点，两者相差h=atgc，产生深度误差。例：泥岩0.192米(a=0.1米)

白云岩0.023米(a=0.1米)对于上发下收：H-h=H-atgc对于下发上收：H+h=H+atgc但由于随着岩层的变化,井径和角度c是变化的，因此深度误差没法校正。

2、双发双收声系1)测量原理当井眼规那么时F1—J1、J2J1:ABCEJ2:ABDFt1=CD/VpF2—J2、J1J2：ABCEJ1：ABDFt2=CD/Vpt=(t1+t2)/2=CD/Vp测量段为CC

A可消除井径变化对测量结果的影响F1—J1、J2，分别在扩井、未扩井段F2—J2、J1，分别在扩井、未扩井段在扩井井段CE=DF，在未扩段CE=DF，那么２〕优点F1F2J1J2AEF'FE'A

'BCD'DC'O'O''B'

〔2〕可消除深度误差F1—J1、J2，实际深度点Oh=-a*tgc，实际深度H-a*tgcF2—J2、J1，实际深度点Oh=atgc，实际深度H+a*tgc实际OO的中点就是仪器记录点O，两者一致。即时差平均值的中点〔岩层CC的中点〕

2〕缺点〔1〕薄层分别率差对测量值(时差)有奉献的实际地层厚度(以L=1m为例):单发双收：h=0.5双发双收：h=CC=0.5+2atgc这对分辨薄层特别是分辨低速泥岩中的薄夹层(例如石膏薄层)是不利的.

2)对于低速地层出现盲区当c>68.20(低速地层),CD与CD不重合之间有间隔,此间隔地层对测量结果无奉献称盲区。对于泥岩，盲区厚度h=CC-2l=2atgc+l-2l=2atgc-l=0.267m(a=0.2,l=0.5,c=62.450)T1T2R1R2CDDC

3、其它类型的井眼补偿声系1〕单发双收声系加地面延迟电路F1.0J10.5J2—双发双收〔1〕F—J1tA〔2〕F—J2tB〔提升一间距l〕相当于下发上收t2=tB-tA〔3〕F—J1、J2tC、tD〔提升一源距L〕相当于上发下收t1=tC-tD相当双发双收：t=〔t1+t2〕/2

2〕双发四收声系F1—J2、J4t1F2—J3、J1t2井眼补偿：t=〔t1+t2〕/2双发四收声系的功能与双双发双收声系相同，在薄层分辨率和消除低速层盲区等比双发双收声系好。由于电子线路变得复杂，可能增加了干扰信号。

4、长源距双发双收声系问题提出：〔1〕低速地层〔气层、裂缝发育地层〕第一临界角大，用短源距时，测不到低速层地层的滑行波，很可能测得是泥浆直达波；〔2〕破碎带存在，用用短源距时，只能测得破碎带声学特性。假设要测得原状地层声学特性要用长远距。

用聚焦换能器发射、接收探头，可使源距增大2~3倍，R12'R28'T12'T2—CSUT17'R12'R27'T2—3700是不是源距愈长愈好？测量原理：CSU-双发四收(8')〔1〕T1—R1、R2：t2〔2〕上移9.8‘(或10')T1、T2—R2：t1〔3〕井眼补偿t=〔t1+t2〕/(2*2')问题:源距10ft如何实现?

消除泥浆波影响可使源距较短,测得较大幅度的滑行纵、横波如何实现？井眼不规那么？5、贴井壁单发双收声系

６、声速测井的误差和干扰时差记录产生的误差-相位误差定义:由于产生时差信号(记录波)时,触发记录波前沿和后沿的两道首波的相位不同而引起的误差.

仪器记录方式:首波经电缆传输到地面,然后经放大,变成一个宽度等于时差的电脉冲(记录波),然后将其积分为电压值,由照相记录仪进行模拟纪录.

到达两个接收探头的声波信号的传播路径不同,声信号幅度不同；两道电信号放大器和电缆传输过程中对两道首波的方法和相位移动很难保证；触发电平(触发地面转换线路所要求的信号幅度)一定，故可能造成误差。解决的可能途径：A、提高发射信号的频率？B、采用数字记录方式

*碳酸盐岩地层时差特点在碳酸盐岩地层，波阻抗高，骨架时差小，孔隙度低，裂缝、孔洞发育，非均质性严重，在识别储层时，对碳酸盐岩地层有一些特殊要求。〔1〕对声速〔时差〕测量的精度要求高时差值一般比砂岩层的小一倍以上空隙度引起的时差值变化也就十几个微秒/米，测量误差可能将空隙度引起的变化掩盖。〔2〕首波幅度小。波阻抗大，反射系数大，形成滑行波的能量就要小一些，可能出现“周波跳跃〞。

周波跳跃在裂缝发育地层，滑行纵波首波幅度急剧减小，以致第二道接收探头接收到的首波不能触发记录波，而往往是首波以后第二个、甚至是第三或第四个续至波触发记录波。这样记录到到时差就急剧增大，而且是按声波信号的周期成倍增加，这种现象叫周波跳跃。它是用来识别气层和裂缝储层的特征标志。由于碳酸盐岩地层和井内泥浆声阻抗差异较大，声波在井内泥浆和井壁碳酸盐岩的界面上反射较强，那么,声波在井筒内的屡次反射形成混响声场,而且接收探头附近的混响声场不易弥散，往往可能使前一次发射形成的混响声场延续到下一次发射以后，甚至叠加在第二次发射后接收到的首波上，这就增加了对首波识别的难度。特别容易发生在首波幅度小的层段：裂缝发育段、破碎带、含气层段等。解决方法：降低发射声波脉冲的重复频率，即增大两次声波发射的时间间隔，“等候〞混响声场弥散。〔3〕余波干扰严重岩层的声速和造岩矿物的成分、弹性、密度有关；还和岩层的孔隙度、孔隙中所含流体的种类、相态有关。此外，岩层的声速还和其埋藏深度、地质年代、经受地址构造运动的历史等因素有关。1〕岩石的矿物成分是影响岩石声速的主要原因：矿物的密度越大、弹性越大，其声速越大；岩石的胶结物以及填充物密度越大，岩石声速也越大。2〕对于孔隙度相同的储集层，空隙空间流体性质导致岩层声速不同。一般而言，含水时声速最高，油次之，含气声速最低。同时，孔隙的形状对声速也有影响，孔隙密度越大，声速越低。3〕随深度增加，相同岩性的地层的声速增大，时差减小。

第三节用声速测井资料估算储集层孔隙度的方法塔中47井石炭系声波与孔隙度的关系1、时间平均公式及体积模型〔1〕物理意义：声波在单位体积岩石内传播所用的时间等于岩石骨架局部〔1-〕所经过时间与孔隙局部所经过时间的总和。〔2〕应用条件：时间平均公式不包括任何弹性波在岩石中传播的动力学描述，不反映岩层的密度、弹性参数及孔隙结构对岩层声速的影响。在平均时间公式的根底上，进一步提出体积模型—把单位体积岩石传播时间分成几局部传播时间的体积加权值。要求：1〕波阵面垂直通过固相与液相的分界面；2〕忽略体积随压力而变化，即忽略岩石的形变。体积模型VmaVshφ体积模型Vmaφ〔1〕纯砂岩水层声波孔隙度与地层孔隙度相等〔2〕纯砂岩油层或气层例：取tg=2260us/m,to=780us/m,g=(2260-182)/(620-182)=4.744气层:S=3.744Sg+=3.622(Sg=70%)油层:S=0.37So+=1.259(So=70%)S>,而气影响更大VmaφVmaφT〔3〕泥质砂岩水层取tSH2=328us/m,tW=620us/m,tma=182us/m,SH=0.333,S=+VSH1+0.333VSH2VSH1分散泥质S>,要作泥质校正。VSH2层状、结构泥质〔4〕泥质砂岩油气层要作泥质和油气校正VSHVSH1〔5〕钙质砂岩水层钙质时差比砂岩骨架低，声波孔隙度比地层孔隙度低，当钙质含量高时要作校正。〔6〕压实校正各地使用该公式计算孔隙度的结果，发现比实测岩心孔隙度偏高，而偏高的程度与岩石压实程度有关。当地层没有承受足够大的上覆地层压力时，此地层就不具备必需的压实程度，声波时差偏大，计算孔隙度偏高〔快速堆积地层〕。完全压实那么没有差异。引入压实系数。压实公式为：

压实系数在1~1.3范围内。可与岩心孔隙度比照确定，或CP=Tsh/328确定。VmaφVCA

2、Raymer换算公式〔1980，SPWLA〕时间平均公式只适用于岩性骨架单一、孔隙度分布均匀、孔隙度变化不大。实际使用存在缺点？(1)孔隙度25～30%内适宜，5～15%内偏低，>30%时偏高;(2)骨架时差选择择存在问题,砂岩骨架用182us/m(或18000ft/s,55.5us/ft),实际上砂岩骨架时差是在168~182us/m变化(或51.2~55.5us/ft),石灰岩是143~156us/m(或43.6~47.5us/ft)变化,白云岩在126~143us/m(或38.4~43.6us/ft)变化。还受钙质影响。

〔3〕对欠压实地层需要压实校正及确定岩石系数Raymer换算公式：V=(1-)mVma+Vf其中:砂岩:Vma=17850ft/stma=56us/ft石灰岩:Vma=20500ft/stma=49us/ft白云岩:Vma=22750ft/stma=44us/ft流体:Vf=5300ft/stf=189us/ftm=2(砂岩),m=2.0~2.2(碳酸盐岩)与时间平均公式比较:(1〕在低中孔隙度地层雷尹麦公式适宜(平均公式改用Vma=19500ft/s);(2)25~30%,两者一致;(3)>35%,平均公式欠压实,雷尹麦公式考虑了压实校正因素;(4)雷尹麦公式中骨架时差采用单一值,平均公式为18000~19500ft/s变化.

3、Biot-Geertsma公式〔1956-1961)Biot的孔隙介质波动理论认为固相和液相存在相对位移,通过改进得到速度公式:=b为固相骨架的切变模量;Cma、Cf骨架和孔隙中流体体积压缩系数；B=Cma/Cb，Cb为枯燥岩石〔不含液体〕的体积压缩系数；如果固相局部形变与液相比较可忽略，即认为骨架不可压缩，即Cma=0，B=0，且只是纵波传播=b=0，那么Tosaya实验公式威利时间公式在纯砂岩油层中的应用

其他，如纯砂岩气层、泥质砂岩层、泥质油气层，声波孔隙度比实际孔隙度均要偏高。第四节声速测井资料的地质应用一、声速测井曲线及其影响因素1、测井曲线形态如果该层的时差曲线平坦,那么取中界面内缩0.3m处的值.如果岩层物性不均匀,曲线有起伏,去面积平均值.0.3米平坦值0.3米面积平均值0.3米0.3米2、读值方法〔手工〕〔1〕均匀层由上下岩层界面内缩0.3米取平均值;

(2)非均匀层生产研究任务决定取值方法.求孔隙度,由上下岩层界面内缩0.3米取面积平均值非均质研究或划分有效厚度,一般分两段含泥质夹层,由上下界面内缩0.3米,扣除夹层后取面积平均值面积平均值0.3米0.3米面积平均值0.3米0.3米

源距影响源距长探测岩层深,源距短探测岩层浅,破碎带影响大,但也要考虑衰减的影响。间距影响间距大小对曲线的测量精度有影响(相对误差、幅度衰减引起周波跳跃),对分层能力也有影响。3、影响声速测井曲线的几个因素〔1〕周波跳跃裂缝发育、高压气层、井径扩大岩盐层〔2〕源距和间距影响

当间距小于岩层厚度时，测量时差反映岩层时差；当间距大于岩层厚度时，测量时差是岩层和围岩时差的混合值。

二、声速测井的应用1、地层比照—划分地层根据不同岩层的声速不同进行岩层的划分。〔1〕砂泥岩剖面：砂岩时差较高，胶结物性质和含量对时差有影响，如钙质较泥质砂岩时差低，随钙质增加时差下降；孔隙度、气体含量增加会使时差增大；泥岩一般显示高值，但泥岩中含砂、钙质、石膏都会使下降；砾岩一般时差较低；页岩介于泥岩和致密砂岩之间。砂岩骨架时差一般182us/m(或56us/ft),泥岩为328us/m(或100us/ft)。时差曲线能很好反映砂岩的致密性，能区分致密和渗透性砂岩。〔2〕碳酸岩盐剖面：致密石灰岩和白云岩时差最低(49us/ft、43us/ft);含泥质时差会增大,泥岩和泥灰岩时差较高,孔隙性、裂缝性石灰岩和白云岩时差明显增大，甚至出现周波跳跃。〔3〕膏岩剖面：渗透性砂岩时差最高；泥岩中含钙、含膏与致密砂岩相当；无水石膏时差最低〔52us/ft〕；岩盐〔67us/ft〕由于扩井时差很大或出现周波跳跃现象。

钙质泥岩砂岩砂泥岩剖面

2、识别气层和裂缝天然气的时差很大，并随温度变化比油、水时差大的多，在相同条件下，气层砂岩大于油水层砂岩时差。除此以外，由于气层能量衰减大，曲线往往出现周波跳跃。在实际工作中，一定要按具体情况具体分析：〔1〕时差一般性增大，如，一般可认为同类地层中孔隙更加发育，但如果有产气或生成裂缝的地质依据，也可判断为有气或有裂缝带。〔2〕如果时差明显增大或有周波跳跃，地质上可能有气，而且电阻率测井明显高阻证明地层含油气时，可判断为气层；当地质上不可能含气时可判断为裂缝异常发育；如果本地区存在裂缝发育的气层，也可以从电阻率测井等资料上得到证实。

判断气层3、确定岩层孔隙度时差曲线能有效地区分渗透性砂岩和致密砂岩。能有效地确定砂岩地层的孔隙度。但要进行油气、泥质、钙质校正及压实校正。随覆盖地层的加厚，岩层受压力增大，孔隙度减小，厄赛〔Athy，1930〕提出孔隙度与深度有关。4、估计地层异常压力地层压力是指地层孔隙中流体静压力，地层的正常压力大致等于相同深度的静水柱压力〔静水压头〕。当地层压力大于相同深度的静水柱压力的层位，通常称为超压地层；反之，成为欠压地层。

5、确定断层力学性质断层是在地应力作用下岩石发生破裂变形，形成了与原岩成分、结构、构造有明显差异的构造岩。1〕压性断层在长期压应力作用下，断层带形成相对致密坚硬的构造岩，导致声速提高〔比原岩相对要快〕，声能衰减相对减小，时差曲线出现负异常。压性断层时差变小

2〕张性断层在长期张应力作用下，断层带岩石破碎、孔隙裂缝发育，胶结程度差，致使岩石声速降低〔比原岩相对要慢〕，声能衰减相对变大，时差曲线出现正异常。异常值大小、深度范围