地球物理测井-9-1-声速

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1、主讲人：李维彦长江大学地球物理与石油资源学院第九章声速测井声速测井是测量井下岩层声波传播速度（或时差），以判别井剖面地层岩性、估算孔隙度的测井方法主要内容1、井内声波信号的传播规律2、时差的记录3、声速测井资料地质应用首先看一下什么是声波?描述声波特征的是那些参数?一般:f>20000hz:超声波f=(20~20000)hz:声波f<20hz:次声波9.1井内声波传播规律一岩层速度1岩层速度在均匀各向同性介质中,纵波、横波速度为：与密度、弹性系数有关，对于岩层速度是：1）与岩石的矿物成分、弹性特性、密度有关；2）与岩层的孔隙度、流体特性及饱和情况有关；3）与埋藏深度、地质年代、地质构造

2、等有关。岩性是影响声速的最主要因素不同灰质胶结物砂岩声速（胜利）几种常见岩石骨架参数及孔隙流体参数表不同地质年代泥岩地层的声速不同流体介质声速不同孔隙度砂岩的声速不同压力、温度下岩石速度变化饱和水和干燥岩石速度随压力变化岩心速度与含气饱和度的关系纵波纵波横波横波V1Vp，Vs1、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(沿界面视速度相等)泥浆地层二、反射与折射V1Vp，Vs2、垂直入射幅度反射、折射系数能量反射、折射系数三、滑行波1、滑行纵波由折射定律V1泥浆Vp、Vs地层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，即滑行纵波特性：1）沿井壁附近滑行传播

3、，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3p（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=20kHzp=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。说明C与B点波阵面相位相同，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)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，F点发射源看作点源，向四面八方入射，以C点固定CB面

4、转一周成圆锥面。2.滑行横波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3s（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。3）滑行横波幅度大于纵波幅度它们的波长之比为：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，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。某些地层纵横波速度和

5、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<c反射波,地层折射纵横波2)c<1<s反射波地层折射横波3)s<1<900全反射波—伪瑞利波（界面波）4）1900直达波—斯通利波(界面波)在上一节讨论了波的传播,那么那一种波与地层性质有关?如何记录?记录十有什么条件?这一节我们来讨论这些问题9.2声系与时差记录一滑行波（纵波）作为首波接收条件井眼条件下用几何声学方法分析大致有三种波:滑行波与直达波、反射波,这几种波只有滑行波与地层性质密切相关,因此声速测井接收滑行纵波，来反映地层的特性。那么如何简单有效把滑行波与直达

6、波、反射波区分开来呢?ABCTRLac直达波TR：反射波TBR：滑行波：TACRABCTRL根据费尔玛最小原理，滑行波最先到达R处所满足的条件：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，经多次反射使能量急剧衰减。问题:1.在高速地层中（Vs>V1)滑行横波是否可作为次首波?2.在慢速地层中（Vs

7、=0.1,L#=0.25mABCTRL二、单发单收声系对于单发单收声系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。三、单发双收声系VpV1TR1R2TR1：TR2：因此当井眼规则时，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