声波测井-声速测井

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1、第四章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）。第一节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。井内泥浆声速C1<井壁岩层声速C2，→折射角大于入射角。对声波测井来讲，对接收到的声波信号有贡献的只是折射角等于

2、90º的折射波，即折射后沿井壁“滑行”的折射纵波和折射横波。一折射波与临界角二产生滑行波的条件VP2>VP1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介质名称VP(m/s)VS(m/s)第一临界角第二临界角泥岩180095062º44´不产生滑行横波砂层（疏松）2630151837º28´不产生滑行横波砂岩（疏松）3850230024º33´44º05´砂岩（致密）5500320016º55´30º石灰岩（骨架）7000370013º13´25º37´白

3、云岩（骨架）7900440011º41´21º19´钢管5400310017º41´31º04´常见介质的纵横波速度及第一第二临界角三反射系数、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=(2•V2-1•V1)/(2•V2+1•V1)折射系数T：T=WT/W=折射波的能量/入射波的能量=21•V1/(2•V2+1•V1)入射角=0°，T+R=1四波阻抗、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/Z2Z1/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

4、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。费尔马原理一般声波在均匀各向同性、完全弹性的无限大介质中传播时，它经过空间任意两点时，是沿着这两点所决定的直线传播的。然而，理论和实验证明，在不均匀介质中，若各向异性介质，声波并不沿直线传播，这时声波在传播时遵循何种规律呢？费尔马原理：声波在一般介质中传播时，所经过的任意两点的传播路径满足所用时间最小的传播条件，这就是费尔马时间最小原理，这一原理是从光波动学中借鉴而来的。在介质的声学性质已知的情况下，可以根据费尔马原理来确定声波在经过介质的任意两点时所走的路径，还可以确定声波的走时，即声波经过这两点时所用的时间。惠更斯原

5、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，利用已知的波前可求得后来时刻的波前。第二节声波速度测井一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、声幅和频率特性井筒井壁ABCDTR1R2源距间距记录点OO2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,

6、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-2LJ：声波经过L距离后的声强J0：初始声强：

7、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。