地球物理测井声波测井

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1、第二章声波测井（SonicLogging）资源与环境学院程超前面知识回顾一、地层的地球物理特性二、阿尔奇公式地层因素（F）电阻率增大倍数（I）7个→声学特性声波测井—是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，从而了解岩层的地质特性和井的技术状况的一种测井方法。声波测井（SonicLogging）声波测井既可应用于裸眼井，也可应用于套管井测井声波测井发展概况声波测井资料的主要用途声波测井方法分类声波测井（SonicLogging）声波测井的分类及用途声波速度测井AC，LSS，DSI测声速，计算地层孔隙度、岩石

2、力学参数、地应力和地层压力声幅测井CBL，VDL，SBT，CET，PET，BHTV，CBIL，USI测声幅，研究固井质量,观察井壁情况、裂缝和套损噪声测井NL测声波频率，研究油井串槽和井下流体的流动情况本章主要内容◆1.声波测井的理论基础◆2.声波速度测井◆3.声波幅度测井1.声波测井的理论基础岩石的弹性声波在岩石中的传播特性声波在介质界面上的传播特性岩石的弹性声波在岩石中的传播特性声波在介质界面上的传播特性声波是一种机械波，是介质质点振动向四周的传播。机械振动的传播是靠质点与质点间的弹性作用进行的。所以声波

3、在介质中的传播速度和幅度与弹性体的弹性密切相关。什么叫声波？一、岩石的弹性及弹性参数弹性：是指物体受有限外力而发生形变后恢复原来形态的能力。弹性体：是指受外力作用发生形变，外力取消后，恢复到原来状态的物体。塑性体：是指当外力取消后不能恢复其原始状态的物体。绝对的吗？弹性体可变成塑性体物体弹性的影响因素：物体本身的特性；对物体施加的外力；超过弹性限度作用时间长一、岩石的弹性及弹性参数声波测井中，声源能量很小，声波作用在岩石上的时间很短，岩石可以当成弹性体，其弹性可用弹性参数来描述。说明弹性参数杨氏模量E体积模量

4、K切变模量G泊松比ν抗压强度σc、抗张强度σt、抗剪强度τ等常见岩石的弹性模量参见P95表2-1岩石的静态弹性参数FFLSd纵向横向应力：作用于单位面积上的力1应变：在力的方向上的相对形变2体应变：3杨氏模量E：4FFLSd纵向横向物理意义：描述弹性体发生形变的难易程度。Hook定律：泊松比σ：5（外力作用下，弹性体的横向应变与纵向应变之比）=弹性体的横向应变/纵向应变=（△d/d）/（△l/l）物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。dlF体积模量K：6（定义为应力与弹性体的体应变之比）K=应力/体应变=（

5、F/S）/（△V/V）（kg/cm2）体应变也称膨胀率切变模量G7在剪切力Ft的作用下，弹性体将发生切应变，即弹性体的形状改变而体积未发生变化。切变角（相对切变）（剪切变）FtdφΔlG切变波的特点：体积不变，边角关系发生变化。声波的分类（按照频率和传播方式）目前声波测井采用的声源频率为20Hz～2MHz声波20Hz频率20kHz次声波频率20Hz超声波频率>20kHz声波的分类（按照频率和传播方式）纵波：横波：质点振动方向与传播方向一致（压缩波、P波），边角不发生变化。体积模量不等于零的介质都可以传播

6、纵波。质点振动方向与传播方向垂直（剪切波、S波），边角发生变化，例：切变波。剪切模量不等于零的介质才能传播横波。注意在井下，纵波和横波都能在地层传播，而泥浆中只能传播纵波。横波不能在流体（气、液体）中传播，因为它的切变模量=0纵波可以在气体、液体和固体中传播。声速特性声幅特性频率特性二、声波在岩石中的传播特性介质传播纵波和横波的传播速度Vp，Vs与介质的弹性参数和密度大小有关，其关系式如下：①声速特性及影响因素杨氏模量泊松比介质的密度①声速特性及影响因素结论1：由于大多数岩石的泊松比为0.25，所以在岩石中的

7、纵横波速度之比约为1.73，在岩石中纵波的传播速度比横波大。也正因为如此，在普通的声波测井中纵波总是先于横波到达接收探头，成为首波。同一介质中，纵横波速度比：①声速特性及影响因素结论2：岩石的声速是随密度的增大而增大结论3：孔隙度↑→传播速度↓①声速特性及影响因素结论4：对沉积岩来说，声速除与上述基本因素有关外，还与岩性，岩石矿物成分、孔隙结构及地层的埋藏深度，地质时代有关。厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快埋深增加导致传播速度增加P96表2-2常见岩石及某些物质纵波传播速度（或传播时差）不同岩石、不同

8、性质流体的纵波速度是不同的，因此，通过测量声波在地层中的传播速度，可以研究地层及其孔隙流体的性质。声波的速度特性是声波时差测井等声速类测井方法的基础。②声幅特性声波的能量与其幅度的平方成正比。声幅的高低反映声能的大小。声波在介质中传播时，介质要吸收声能，使声幅衰减，其衰减规律为：式中J0—初始声强（单位面积上的声功率）；Ｊ—声波经l距离后的声强；α—介质的吸收系数。介质的吸收系数α随介质的密度和声速