《地球物理测井》Ch07.声速测井(有第六章、第七章题目)

地球物理测井主讲人：刘军锋、王静慈长江大学地球物理与石油资源学院

第7章声波速度测井声波速度测井(Acoustic Velocity Log)或声速测井或声时差测井：是利用声波测井仪器，通过测量井下岩层的声波传播速度(或时差),研究井外地层的岩性、物性，估算地层孔隙度的测井方法。时差Δt (单位：μs m):声波通过井下单位厚度岩层的传播时间。注：时差的倒数即为声速V(m/s)。它是目前孔隙度测井中三大方法之一，也是目前声波测井中主要的方法之一。本章将介绍滑行波传播原理、时差形成和记录、声速测井曲线特点、影响因素及应用等。第7章声波速度测井© 2012 Yangtze University Production Logging Lab.

第7章声波速度测井

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第7章声波速度测井

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第7章声波速度测井§7.1§7.2§7.3§7.4井内测量声速信息方法时差记录声系岩层速度与孔隙度模型声速测井曲线影响因素及应用

第7章声波速度测井

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§7.1井内测量声速信息方法一滑行波(纵波)作为首波接收条件在井内传播的多种波中，只有滑行波携带井外地层的速度信息。故欲测量到地层的纵波或横波速度，应该记录滑行波。但井内的波列是在传播过程中形成干涉、叠加，由综合效应产生的。故可以根据滑行波传播速度快的特点，选择适当的接收点和接收间距，使滑行波能够尽量提早到达接收器(成为首波),以便有利于波形提取和识别。声速测井是通过接收地层滑行纵波来反映地层特性的，需把滑行波(折射纵波)与直达波(泥浆波)、反射波区分开。

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§7.1井内测量声速信息方法一滑行波(纵波)作为首波接收条件V1 VP直达波TR

Tθc

A反射波TBR

t1= L/ V1 L t2= 2 a+ 2 2 2

V1

L

B滑行波TACRa

t= 2tTA+ t AC sinθC= V1 VP

L 2a tgθC 2a=+ V1 cosθC VP

C R第7章声波速度测井

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§7.1井内测量声速信息方法一滑行波(纵波)作为首波接收条件根据费尔玛最小原理，滑行波最先到达R处所满足的条件： V1 VP t< t1 T L 2 a tgθ C L 2a+< t= V1 c o sθ C VP V1θc A 1 1 2a L cosθ C > V1 V1 V P B

L

2 a cosθ C L>= 2a 1 s inθ CC

V P+ V1 V P V1

a

R第7章声波速度测井

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 2012 Yangtze University Product

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§7.1井内测量声速信息方法一滑行波(纵波)作为首波接收条件V1 Vs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。目前国产声波测井仪器源距为1m。一般为使得各种波群能够在时域内相互“拉开”而尽量减少相互叠加，会选择更长的源距，如长源距声波全波列测井(源距2.44m和3.05m)和多极子阵列声波测井。但源距并不是取得越大越好，因为声源的强度总是有限的。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。

Tθc

A

L

B

a

思考题: C1.在高速地层中(Vs>V1)滑行横波是否可作为次首波，并推导? 2.在慢速地层中(Vs<V1)滑行横波是否可作为次首波，为什么?© 2012 Yangtze University Production Logging Lab.

R第7章声波速度测井

§7.1井内测量声速信息方法一滑行波(纵波)作为首波接收条件对于滑行横波，由于地层的横波低于纵波，因此要想记录到滑行横波，所选择的源距更要加长，这也是长源距声波全波列测井能够记录和测量横波的主要原因之一。在实际声波测井过程中，可能会遇到地层的横波速度小于井内流体中的纵波速度的情况，即软地层或者低速地层的情况。这时，利用常规声波测井，如普通声速测井、长源距声波全波列测井，都不能测量到横波。在软地层中要测量横波速度，目前是采用偶极横波成像测井。

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二声波测井仪器

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第7章声波速度测井§7.1§7.2§7.3§7.4井内测量声速信息方法时差记录声系岩层速度与孔隙度模型声速测井曲线影响因素及应用

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§7.2时差记录声系声速测井的下井仪器包括三部分:声系(由发射探头和接收探头按一定要求形成的组合)、电子线路及隔声体，其中声系是主体。声系的发射探头和接收探头，即换能器，是由压电陶瓷晶体制成，利用这种晶体具有的压电效应的物理性质，以其反效应发生声波，以其正效应接收声波。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。

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§7.2时差记录声系一单发单收声系滑行波作为首波:①方便容易记录(通过门槛拾取); V1 VP②受地层干扰少。 T对于单发单收声系L=1m,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θc A a件有关，受泥浆的影响不是固定的,

很难得到地层的速度。单发单收声系无实用价值。 L B地层泥岩砂岩 1砂岩 2石灰岩白云岩钢管无水石膏第7章声波速度测井

Vp(m/s) 1800 2630 3850 6500 7000 5400 6200

第一临界角(度) 62.45 37.28 24.33 14.15 13.12 17.14 14.57

L-2a tgθc 0.6118 0.8467 0.9086 0.9492 0.9531 0.9380 0.9465

C R

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§7.2时差记录声系二单发双收声系原理:

工作原理：由一个发射探头和两个接收探头组成 (T1.0R10.5R2,T为发射探头，R1和R2分别为近、远接收探头，源距为L,两个接收探头之间的距离为间距l),发射探头发射一次信号，两个接收探头分别接受信号，记录两个接收探头接收时间之差。第7章声波速度测井© 2012 Yangtze University Production Logging Lab.