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1、一、声波速度测井的物理基础1岩石的弹性性质纵波：质点振动方向平行波前进方向通常：大，大；小，小。横波：质点振动方向垂直波前进方向同一介质中 大多数沉积岩=0.25，因此2声波通过两种介质分界面的传播反射（波阻抗界面）、透射（折射）滑行波产生的条件是：i临界角第1页/共33页第2页/共33页二、单发双收声速测井仪的测量原理1测井仪的简单结构由具有一定形状，有压电效应的锆钛酸铅陶瓷晶体制成，供脉冲电流，使晶体受到激发以产生振动，其振动频率由晶体的体积和形状所决定第3页/共33页2时差概念与地层速度的关系两个接收器先后产生的电信号第一波峰之间时间差称为声波时差。两接收器之间井径没有明显变化仪器居中时
2、时差单位 微秒/米l为两个接收器之间距离，称为间距，若l=1，则第4页/共33页第5页/共33页3记录时差的原理（P66杜）将接收器产生的电信号之间的时间差转换为电位差进行记录。两首波（第一个负峰）两端电压U与记录波数目和带电量有关，若数目、幅度一定，便与它宽度（即时差）成比例。电位差记录仪记录，并把刻度成时差时差曲线第6页/共33页三、单发双收声速测井仪存在问题及井眼补偿测井1井径变化，仪器倾斜对单发双收影响井径变化时，仪器不居中，测量结果有影响。扩径、缩径处使得时差值有变化，上发射下接收仪器，井径扩大处的下部界面，出现时差减小异常，上部时差增大异常，其原因是当仪器处在井径扩大部分的底部时，
3、则已进入井径扩大部位，而R2仍在下部井径未扩大部分，由于，于是t减小；同理，当仪器位于扩径的顶部时，R1进入井径未扩大部分，而R2仍在大井径处，所以t增大。对于下发射上接收情况可以作同理解释。仪器不居中，两个接收器同井壁间距离不相等，使测量结果受影响，为了克服以上缺点，应用井眼补偿声速测井。第7页/共33页第8页/共33页2井眼补偿声速测井原理两个发射器，两个接收器“双发双收”（图26，杜P68）此种仪器在井径扩径，仪器不正的地方，均可以平衡而使得所测的时差t保持不变，从而达到了补偿井眼以及消除仪器倾斜影响的作用第9页/共33页第10页/共33页四、影响声波测井曲线的因素及曲线特征1、影响因素
4、（1）井眼补偿测井基本上克服了井径变化和仪器倾斜对声波时差曲线的影响；（2）周波跳跃，引起原因有：裂缝地层或破碎带；含气的未胶结的纯砂岩；声速非常高的岩层，由于岩层的波阻抗和泥浆差别非常大，声波由泥浆进入地层中或由地层折回泥浆中时，能量传递很小。实际中，致密地层的声波幅度明显降低，便基于此道理。井径扩大很厉害的地层，以及泥浆中溶有气体时等。第11页/共33页3）源距和间距l的影响选择源距时，首先要考虑使折射波最先到达接收器源距的选择，应满足以下要求：源距应足够大，使泥浆中的直达波滞后到达接收器；当时，不产生滑行波（少见），时，发射器与井壁间距离，滑行波在岩层中穿行距离要足够大；到达接收器声波幅
5、度足够大，便于记录。实际中测声速与地震中不一样，当L大时，测v大。选择L多大合适，尚无理论证明。l选择，间距l大小决定并影响分层能力，l小分层能力强，l大分层能力差。高速地层位于低速地层之间，当lh时，高速地层有明显的时差异常显示，当lh时，高速地层与围岩时差减小，不论l大或小，时差曲线宽度均为l+h。第12页/共33页第13页/共33页（4）探测范围：声波测井探测范围指井壁滑行波的影响范围。它和声波的波长有关：其探测范围一般大约等于三倍波长。2曲线特征（1）均匀，上下声速相同，曲线中心关于地层中心对称，岩层界面位于曲线急剧变化处。（2）界面附近，井径影响，不反映真值。（3）岩层不均匀或夹层时
6、，对着岩层部分的时差曲线出现对应变化。（4）声波的“周波跳跃”：疏松的含气砂岩层，裂缝带或破碎带，以及井眼严重垮塌等地段，出现时差明显增大且有时变化无规律的现象，造成声波的“周波跳跃”。根据周波跳跃可以发现气层或碳酸岩地层中的裂缝发育带。第14页/共33页五、应用划分岩性，作地层对比由于各类岩石声波速度不同，所以根据声速曲线可以划分不同岩性的岩石。砂泥岩剖面：一般情况是砂岩显示为低时差（高声速）400180（25005500），泥岩显示为高时差（低声速）548252（18103960），页岩介于砂岩与泥岩之间，砾岩一般具有低时差（高声速），且愈致密时差愈低。膏盐剖面：其中的岩盐和石膏层，用电测
7、无能为力，用声速可获得良好效果。岩盐时差为高值217193，无水石膏时差显示为低值164193第15页/共33页碳酸盐岩剖面：灰岩156144、白云岩125时差最低，泥灰岩和泥岩时差较高。当石灰岩和白云岩为孔隙性或裂溶性时，声波时差就明显地增大。在纯石灰岩或白云岩井段，可以利用时差曲线划分出储集层（孔隙性或裂缝性层段）第16页/共33页泥岩在时差曲线上显示为高值，当其致密程度增加时，时差降低。由于在各类岩石中声波不同，因此使声波时差曲线具有一定的对比性。当一定类型的岩层，且孔隙度和岩性在横向上大体稳定时，时差曲线即可以用来作地层对比。它的优点是不受井眼大小和井内泥浆矿化度的影响。因此，如果不能
8、从其它测井方法获得良好的对比标致层时，可试用时差曲线进行地层对比，有可能获得成功。判断气层在天然气中和在油水中声波速度差别大，一般气比油水中大3050us/m，所以当岩层孔隙中含气时，时差将显著增大。此外由于声波在气层中能量衰减显著，有可能出现周波跳跃现象。第17页/共33页第18页/共33页第19页/共33页确定地层的孔隙度(取值原则）实验中对于固结的纯岩石，声波时差与孔隙度及液体性质之间关系。即：砂岩（182s/m）灰岩（156s/m）白云岩（142s/m）硬石膏(164s/m）石膏（171s/m）岩盐（220s/m）淡水（620s/m）盐水（608s/m）油（757985s/m）甲烷（4
9、42s/m）第20页/共33页第21页/共33页一般认为声波测井确定的孔隙度是原生孔隙（均匀粒间孔），不包括次生孔隙，常用s表示。对于固结不好或未固结岩石，t要比固结岩石大,那么计算出孔隙度高,需作校正。校正系数：固结不好CP1，CP=1固结良好，如含泥质，需作泥质校正泥质含量校正系数，4为地震勘探提供声速资料：作速度普分析，人工合成地震记录等。5提供波阻抗和反射系数6估算地层压力C压实系数；Z井深第22页/共33页第二节 声幅测井（P263266杜）声幅测井又称水泥胶结测井，是声测井中的一种，（它包括固井声波幅度测井和声波全波测井。）它们是研究声波幅度衰减来检查固井质量的方法。在油井施工和油
10、层的合理开发中，固井质量的好坏有着重要影响。因此，在固井之后检查固井质量是非常必要的。声幅测井又分裸眼井声幅测井和固井声幅测井。裸眼井声幅测井主要是用来在碳酸盐岩和硬的砂岩中寻找裂缝带；固井声幅测井是在套管井中进行测量，用来检查固井质量。一、固井声波幅度测井：固井声幅测井一般采用源距为1米的单发单接收测量装置。以发射探头发出的声波，最先到达接收器的是沿套管传播的滑行波所产生的折射波，这种在套管中传播的波叫套管波。套管波的强弱（即幅度的大小）与套管及其周围介质之间的声耦合情况有密切关系。第23页/共33页第24页/共33页在下套管有水泥的井中，当套管外无水泥或水泥与套管胶结不好的情况下，套管与水
11、泥环之间的声耦合较差，接收探头接收到的首波的幅度就强。反之，在胶结良好的情况下，套管与水泥环的声耦合较好，大部分能量进入水泥环而只有小部分能量仍在套管中传播，这时接收探头接收到的首波的幅度明显下降，直至消失。因此，测量的首波的幅度变化就能反映套管外水泥的胶结情况。当然，除去这一主要因素外，首波的幅度还与套管的尺寸和厚度、水泥环的强度以及仪器偏心程度等因素有关。因此解释时综合考虑，以得出准确的解释一般情况下固井后2448小时内进行测量效果较好，能很好地反映固井后的水泥胶结情况。在进行固井声幅测井曲线解释时，为了消除某些因素的影响，常采用相对幅度法，相对幅度越大，固井质量越差。如以没有水泥环的情况
12、下接收的幅度为最大，其相对幅度，做为100%，相对幅度20%，胶结良好；2040%，胶结中等；40%，胶结不好（eg窜槽）第25页/共33页二、裸眼井中进行声幅测井可以用来在碳酸盐地层和硬的砂岩中寻找裂缝带。固井声幅测井测的是套管波，反映的是套管与水泥之间的胶结情况，无法测量来自地层的续至波。因此，难以判断水泥与地层的胶结情况。留待的问题由全波测井解决。单发单收测地层波幅度单发双收测两探头接收到地层波幅度差（裂缝内无含物、溶洞性地层统一干扰）+声波测井判断裂缝三、声波全波测井1定义：声波全波测井是以记录整个声波列显示，来研究水泥胶结质量的方法，它常与记录首波幅度的固井声幅测井配合，用来检查声幅
13、测井，估计水泥胶结质量的可靠性和解决一些特殊的水泥胶结问题。2仪器：声波全波测井井下仪器也是由一个发射器和一个接收器构成。为了记录整个声波波列在套管中传播时衰减情况，目前采用了三种记录方式：全波调辉变密度测量、全波调宽变密度测量和全波扫描照像测量。通常将前两种记录方式的全波测井又叫声波变密度测井。声波全波测井除井乱瞧魍，还配有地面测量面板、示波器和摄相仪。第26页/共33页3声波变密度测井也是一种测量套管外水泥胶结情况、检查固井质量的一种声测井方法。该方法不仅能反映套管与水泥环之间胶结情况还能反映出水泥环与地层之间胶结情况。在下套管注水泥的井中进行声幅测井时，测量的是套管波首波的幅度，另外还有
14、通过水泥环、地层以及泥浆传播的水泥环波，地层波以及泥浆波，它们到达接收器的时间有早有晚，最先到达的是套管波，其次是地层波，最晚到达的是泥浆波（直达波）。因为声波难于沿水泥环传播，所以水泥环波很弱可以忽略不计。声波变密度测井就是按时间的先后次序将这四种波全部记录下来的一种声测方法。声波变密度测井采用源距为1.5米的单发射单接收测量装置。下井仪将接收探头接收到的信号放大后，通到电缆送到地面放大器，经一系列的处理转换成一列方波信号一调辉方波。这一列调辉方波中，每一个方波的幅度与相应声波信号的正半周幅度成比例，然后将这一列调辉方波连同声测井仪上的同步信号同时送到阴极射线示波仪上，用调辉方波控制示波仪的
15、辉度（即示波仪光点的亮度），用同步信号控制示波仪按声波发射的重复频率进行扫描。第27页/共33页4全波描扫照像测量全波描扫照像测量是将以上在示波器上显示出波形后，用“同步摄相仪”把它们（即明暗不同的线段）随井深变化连续地记录下来，绘出曲线。其扫描的速度根据具体需要调节相应仪器系数来选定。这样明暗不同的线段便成了黑白相间的条带。黑条带为声波正半周，白条带为声波负半周。亍应用以上方法判断水泥胶结状况第28页/共33页A当套管外无水泥时套管波很强，地层波很弱或完全没有，在相应测井图上除套管接箍处有明显的人纹外，声波信号的幅度及传播时间均无变化，表现为反差明显的直线状，黑白相间的条带，这就是套管波的特
16、征。B套管与水泥胶结良好，水泥与地层声耦合良好套管、水泥环可看成一体，声波能量由套管传到水泥再传到地层，结果套管波很弱，地层波很强（如果地层对声波衰减不大）。在变密度测井图上，套管波不清楚，而地层波明显。由于地层波传播时间随深度而变化，因此不是直线，其特征是左右摆动的黑白相间的条带。黑条带向左变表示夭闼俣缺淇臁蛴冶浔硎镜夭闼俣缺渎庖惶氐愫苋菀捉地层波与套管波和泥浆波区分开，（因为套管波和泥浆波均表现为直线状的黑白条带）。第29页/共33页C套管与水泥胶结良好，水泥与地层声耦合不好或地层对声波衰减大。声能从套管传递给水泥，水泥使声能衰减，很少传递给地层。表现出套管波很弱，地层波很弱或没有。固井声
17、幅测井曲线表现低值。D套管与水泥环胶结不够紧密有小的空隙，但水泥环与地层胶结良好。声能大部分留在套管中，但也有相当大的能量进入地层。表现出套管波和地层波为中等程度，在变密度测井图上，套管波和地层波都有较明显的显示，而套管波黑白条带的明暗程度与周围水泥环的多少有关第30页/共33页第三节 其它声波测井方法others）一、声波电视测井：声波电视测井是一种能够直接观察井壁情况的测井方法。它和雷达利用电磁波的发射与反射来发现目标相似，是利用声波发射器向井壁发射一束声脉冲，然后将井壁反射回来的声波强度用振幅一辉度调制成图像。反射波信号的强度和井壁介质密度及光滑程度等反射条件有关。声波电视测井主要应用于
18、（1）确定井壁裂缝位置和方位与井轴相切割的裂缝在声波电视记录上呈正弦波曲线显示。正弦波的极大值和极小值间的距离一般反映裂缝面与水平面间的倾斜情况。如果裂缝倾角大，则电视记录上正弦曲线伸长。（2）鉴别岩性和岩层产状岩性和孔隙度的变化反映在声波电视记录上为明暗亮度的变化，电视测井分辨能力很强，可以划分很薄的夹层。当地层倾斜时电视记录上界面呈正弦波状。根据正弦波极小值的方位可以确定地层倾向。根据极大值与极小值的距离h和井径d可计算倾角(3)检查套管在套管井中用声波电视测井可以检查套管上的射孔位置和裂隙等。声波电视测井还有许多应用，如探测洞穴和坍塌位置，测量井径、井斜等。第31页/共33页二、确定地层强度参数的测井方法横波速度的确定，较好方法是声波全波测井和井壁声波测井，后者采用推靠器装置，使井下声系部分在测量时紧贴井壁，消除了井眼影响。第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页