小學教育石油工程測井聲波測井基礎(chǔ)聲速聲幅改PPT課件

1、方位聲波成像測井偶極橫波成像測井井周聲波成像測井超聲波成像測井聲波成像測井第1頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)是一種機械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳播。聲 波 20HZ 20HZ 頻率 20KHZ 20KHZ次聲波頻率 20HZ 20HZ超聲波頻率 20KHZ20KHZ什么叫聲波？目前聲波測井使用的頻率為20Hz20Hz2MHz2MHz。第2頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)一、巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原來形態(tài)的能力。1 1、彈性2 2、物體的分類彈性體塑性體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復(fù)原狀的能力。彈性體：產(chǎn)生永久形變。塑性體：可變成 在聲波測

2、井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時間很短，因而巖石可以當成彈性體，在巖石中傳播的聲波可以被認為是彈性波。第3頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)3 3、描述彈性體的參數(shù)（1 1）楊氏模量E(E(定義為應(yīng)力與其應(yīng)變之比) )ESFSFallllSFEF F作用外力；l l、s s分別為彈性體長度、橫截面積；E E彈性體的楊氏模量，kg/cmkg/cm2 2或dyn/cmdyn/cm2 2F/SF/S為作用于單位面積上的力，稱為應(yīng)力。 為彈性體在力方向上的相對形變，稱為應(yīng)變。ll /物理意義：描述彈性體發(fā)生形變的難易程度。HookHook定律：第4頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性

3、質(zhì)（2 2）泊松比（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比） = = 彈性體的橫向應(yīng)變/ /縱向應(yīng)變 = =（d/dd/d）/ /（l/ll/l）物理意義：描述彈性體形狀改變的物理量。d+dL-lF（3 3） 體積彈性模量 K K （定義為應(yīng)力與彈性體的體應(yīng)變之比）K = K = 應(yīng)力/ /體應(yīng)變 = =（F/SF/S）/ /（V/VV/V） （kg/cmkg/cm2 2）體應(yīng)變也稱膨脹率dL第5頁/共91頁（4 4）切變模量（ ） 切應(yīng)變：彈性體的形狀改變而體積未發(fā)生變化。 ：切變角 tg tg = =l/dl/d當 很小時，tg = l/dFt d dl l巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲

4、學性質(zhì)切變波的特點：體積不變，邊角關(guān)系發(fā)生變化。 = = 切應(yīng)力/ /切應(yīng)變 = =（Ft/sFt/s）/ / = = （Ft/sFt/s）/ /l/dl/d剪切模量 是彈性體在剪切力FtFt作用下，切應(yīng)力（Ft/sFt/s）與剪切變 之比。第6頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)二、聲波在巖石中的傳播特性1 1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或P P波）：橫波（剪切波或S S波）：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播發(fā)向一致。彈性體的小體積元體積改變，而邊角關(guān)系不變。體積模量不等于零的介質(zhì)都可以傳播縱波。介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向垂直的波。特點：彈性體的小體積元體積不變，而邊角關(guān)系發(fā)生變化。剪

5、切模量不等于零的介質(zhì)才能傳播橫波。第7頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì) 在井下，縱波和橫波都能在地層傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意橫波不能在流體（氣、液體）中傳播，因為它的切變模量=0=0縱波可以在氣體、液體和固體中傳播。第8頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)2 2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻率特性?？v波速度橫波速度E E楊氏模量泊松比介質(zhì)密度)1 (2)21)(1 ()1 (EVEVsp第9頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì))21 ()1 (2spVV縱橫波速度比由于大多數(shù)巖石的泊松比等于0.250.25，所以巖石的縱橫波速度比為1.731

6、.73?？梢姡瑤r石中傳播的縱波比橫波速度快。一般，巖石的密度越大，傳播速度越快，反之亦然。在聲速測井中，縱波是首波。第10頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播特性1 1、聲波在界面上的反射和折射1入射波P P反射波折射波P1V1V2P21 121121arcsin1sinsinppppVVVV折射定律Vp1Vp2190入射角1 1* *第一臨界角滑行縱波第11頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)Vp1Vs2290212212arcsinsinsinspspVVVV折射定律2 2* *第二臨界角滑行橫波在產(chǎn)生滑行縱波和滑行橫波以后，其逆過程也成立。12入射波P

7、P反射波折射波P1S1V1V2P2S21 12 2第12頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)T 滑行波R輻射能1 1* * 或2 2* *滑行縱波和橫波沿界面滑行時，將沿臨界角方向向介質(zhì)1 1中輻射能量。對于井下巖層，一般都滿足v vm m （泥漿速度）v vp p（地層速度）第一臨界條件，因此井中很容易激發(fā)沿井壁滑行的地層縱波。第13頁/共91頁介質(zhì)名稱介質(zhì)名稱VP (m/s)VS (m/s)第一臨界角第二臨界角泥泥 巖產(chǎn)生滑行橫波砂層（疏松砂層（疏松1 1）263015183728不產(chǎn)生滑行橫波砂巖（疏松砂巖（疏松2 2）3850230024334405砂巖（

8、致密）砂巖（致密）55003200165530石灰?guī)r（骨架）石灰?guī)r（骨架）7000370013132537白云巖（骨架）白云巖（骨架）7900440011412119鋼鋼 管管5400310017413104常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角第14頁/共91頁2 2、反射和折射系數(shù)（CRCR、CTCT）縱波反射系數(shù)CRCR： 1 1 、 2 2分別為介質(zhì)、的密度VpVp1 1 、VpVp2 2分別為介質(zhì)、的縱波速度CRCR= E= ER R/E/EI I = = （ 2 2VpVp2 2- - 1 1 Vp Vp1 1）/ / （ 2 2VpVp2 2+ + 1 1 Vp Vp1 1）反射波

9、的能量E ER R與入射波的能量E EI I之比。折射波的能量E ET T與入射波的能量E EI I之比。CTCT= E= ET T/E/EI I =2=2 1 1 V V1 1/ / （ 2 2VpVp2 2+ + 1 1 Vp Vp1 1）折射系數(shù)CTCT：巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)兩種介質(zhì)性質(zhì)越相近，折射波能量越強；兩種介質(zhì)性質(zhì)差異越大，反射波能量越強；第15頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)3.3.波阻抗、聲耦合率1 1）波阻抗 Z =VZ =V （波的傳播速度* *介質(zhì)的密度）2 2）聲耦合率兩種介質(zhì)的波阻抗之比：Z Z1 1/Z/Z2 2Z Z1 1/Z/Z2 2越大或越小

10、，聲耦合越差，反射R R大，折射T T小，聲波不易從介質(zhì)1 1到介質(zhì)2 2中去。Z Z1 1/Z/Z2 2越接近1 1，聲耦合越好，反射R R小，折射T T大，聲波易從介質(zhì)1 1到介質(zhì)2 2中去。各種固井質(zhì)量評價測井正是利用聲波在不同介質(zhì)中傳播時能量的藕合狀況來研究和評價固井狀況的。第16頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)4.4.井壁固液界面產(chǎn)生的兩種波A. 瑞利波（井壁泥漿的交界面上產(chǎn)生的波，與橫波混在一起不易區(qū)分。） 在彈性介質(zhì)的自由表面上，可以形成類似于水波的面波，這種波叫瑞利波(Rayleigh waves)(Rayleigh waves)如圖所示，瑞利波具有以下特點： (1)(

11、1)產(chǎn)生在彈性介質(zhì)的自由表面。 (2)(2)質(zhì)點運動軌跡為橢圓。 (3)(3)質(zhì)點運動方向相對于波的傳播方向是倒卷的，波速約為橫波波速的80809090。瑞利波示意圖第17頁/共91頁B. 斯通利波（Stoneley waves）由在泥漿中傳播的縱波與在井壁中傳播的橫波相干產(chǎn)生的相干波。速度很低且可用于計算地層滲透率。 斯通利波具有以下特點： （1 1）由井壁地層橫波和鉆井液中縱波相干產(chǎn)生。 （2 2）對地層滲透性變化敏感。 （3 3）低速，速度小于在鉆井液中傳播的直達波。 在聲波測井全波列圖上，斯通利波是傳播速度最低的聲波。第18頁/共91頁巖石的聲學性質(zhì)巖石的聲學性質(zhì)縱波橫波和瑞利波泥漿波

12、斯通利波波幅A A時間t t裸眼井聲波測井接收器收到的全波列示意圖第19頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）聲波時差測井測量聲波縱波在單位厚度巖層中傳播所需的時間，來識別巖性、判斷流體孔隙性質(zhì)、計算儲集層孔隙度。即時差tt（s/ms/m）。由于時差的倒數(shù)就是聲速v v（m/sm/s），因此又叫聲速測井。一、單發(fā)雙收的測量原理ABCDTR1R2源源距距間間距距記錄點記錄點O OOFEGR R：接收探頭聲能轉(zhuǎn)化為電能T T：發(fā)射探頭電能轉(zhuǎn)化為聲能第20頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）1 1、產(chǎn)生滑行波的條件 V V地層 V V泥漿 產(chǎn)生滑行波的過程是可逆

13、的2 2、到達接收探頭的波類滑行縱波泥漿波（直達波）3 3、讓滑行縱波首先到達接收探頭因反射波、泥漿波都只在泥漿中傳播，V V地大于V V泥，如果合理選擇源距可以使滑行縱波首先到達接收探頭，而成其為首波。反射縱波第21頁/共91頁t=t2-t1=t=t2-t1=如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CEAB=DF=CE，上式為：顯然：CDCD正好是儀器的間距（常數(shù)），時差與聲速成反比。時差的單位： s/ms/m)121()121(vCEvBCvABvDFvBDvAB22vCDvBCBDt聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）4 4、時差的表達式時差：在介質(zhì)中聲波傳播單位距離所用的時間。ABCDTR

14、1R2源源距距間間距距記錄點記錄點O OOFEG第22頁/共91頁5 5、輸出的測井曲線輸出一條聲波時差曲線聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）時差時差 s/ms/m第23頁/共91頁第24頁/共91頁第25頁/共91頁第26頁/共91頁縱波速度橫波速度)1 (2)21)(1 ()1 (EVEVsp增加，E E增加， VpVp增加巖性不同 彈性模量（楊氏、剪切、體積模量）不同 VPVP、VSVS的影響不同 VPVP、VS VS 不同二、巖石的聲速特性及影響因素1 1、V VP P、V VS S與 、 、E E間的關(guān)系聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第27頁/共91頁2 2、

15、孔隙度的影響流體的彈性模量和密度都不同于巖石骨架，相對講，即使巖性相同，其中的流體也不同?？紫抖?傳播速度3 3、巖層的地質(zhì)時代的影響實際資料表明：厚度、巖性相同，巖層越老，則傳播速度越快。聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）4 4、巖層的埋藏深度埋藏深度和地質(zhì)時代相同：埋深增加導(dǎo)致傳播速度增加第28頁/共91頁結(jié)論：可用傳播速度來研究巖層的巖性和孔隙度。聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第29頁/共91頁三、聲波時差曲線的影響因素聲波時差曲線反映巖層的聲速，聲速高的時差值低，聲速低的時差值高，因此時差值受地層特性的控制，此外還受到井條件及儀器本身的影響。聲速測井（聲時差測井

16、）聲速測井（聲時差測井）第30頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）1.1.井徑的影響 R1 R1處在井徑擴大井段，R2R2位于正?；蚩s小井段時，滑行波到達R1R1的時間增加，而到達R2R2的時間不變，因此時差下降。R1R1位于正常或縮小井段，R2R2位于井徑擴大井段，滑行波到達R1R1的時間不變，而到達R2R2的時間增加，因此時差增加。當R1R1和R2R2都處于井徑擴大或縮小井段時，t1t1、t2t2同時增加或下降，時差不變。井徑擴大引起時差增加現(xiàn)象最明顯第31頁/共91頁2.2.巖層厚度的影響（1 1）厚層（hlhl間距),),曲線的半幅點為層界面, ,曲線幅度的峰值為時

17、差。（2 2）薄層（ h hl l間距）曲線受圍巖的影響大，高速地層的時差增加，用半幅點確定的層界面（視厚度) )巖層的真實厚度。間距間距間距間距聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第32頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）3 3 、周波跳躍的影響（1 1） 產(chǎn)生的原因由于滑行首波在到達接收探頭的路徑中遇到吸收系數(shù)很大的介質(zhì), ,首波能觸發(fā)R1R1但不能觸發(fā)R2,R2R2,R2被幅度較高的后續(xù)波觸發(fā), ,因此, ,時差增大。（2 2）周波跳躍的特點時差值大大增加且呈周期性的跳躍第33頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）（3 3） 產(chǎn)生周波跳躍的各

18、種情況含氣的疏松砂巖泥漿氣侵裂縫性地層或破碎帶在現(xiàn)場解釋中周波跳躍往往可以作為氣層或裂縫帶的特征！第34頁/共91頁井徑正常第35頁/共91頁井徑縮徑第36頁/共91頁地球物理測井地球物理測井聲波測井聲波測井井徑擴徑第37頁/共91頁地球物理測井地球物理測井聲波測井聲波測井聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）氣層第38頁/共91頁深度(m)聲波時差(s/m) 500 150 補償密度(g/cm3) 1.8 2.8 補償中子孔隙度(%) 50 0 光電吸收截面(b/e) 0 50 無鈾伽馬(API) 50 150 自然伽馬(API) 50 150 自然電位(mv) -30 20 井徑(c

19、m) 20 45 解釋結(jié)論全烴 0 100 深側(cè)向(RD)（.M） 0.2 200 淺側(cè)向(RS)（.M） 0.2 200 微球形聚焦（.M） 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT01) 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT02) 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT03) 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT06) 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT09) 0.2 200 陣列感應(yīng)(HT12) 0.2 200 錄井剖面砂 巖 100 0 泥質(zhì)含量（%） 0 100 射孔井段試油結(jié)論900910920940-9+10-1+2-3-4射孔井段：478.3-482.2m射開后噴出天然氣焰高0.1-0.2m抽汲日產(chǎn)油：0.02

20、m3日產(chǎn)水：3.21m3累產(chǎn)油：0.05m3結(jié)論：水層射孔井段：711.7-716.2m射開后噴出天然氣焰高0.1-0.2m抽汲日產(chǎn)油：0.34m3日產(chǎn)水：0.1m3累產(chǎn)油：2.7m3結(jié)論：低產(chǎn)油水層射孔井段：796.0-800.0m4mm油嘴日產(chǎn)氣2608m3抽汲日產(chǎn)油2.25m3累產(chǎn)油14.76m3結(jié)論：油氣層射孔井段：813.5-816.0m4mm油嘴日產(chǎn)油29.47m3日產(chǎn)氣1469m3累產(chǎn)油77.48m3結(jié)論：油層自噴4mm油嘴日產(chǎn)氣14555m36mm油嘴日產(chǎn)氣26569m38mm油嘴日產(chǎn)氣49984m3結(jié)論：氣層自噴4mm油嘴日產(chǎn)氣9089m3,6mm油嘴日產(chǎn)氣29032m38m

21、m油嘴日產(chǎn)氣45629m3結(jié)論：氣層氣層第39頁/共91頁四、井眼補償聲速測井(BHC)(BHC)井眼不規(guī)則時, ,有: :T1R1R2T2ABEC112111VBRVABVATt 122112VCRVACVATt 1122121VBRCRVBCttt 從圖中所知:CR2BR1,:CR2CR2ER1CR2聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第40頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）221ttt井眼補償聲波時差：盡量消除井徑變化產(chǎn)生的影響井眼補償聲波測井由于源距短，只能在井眼直徑較小的井中測得地層的聲速，并且擴徑嚴重時也不能完全消除井徑的影響。說明第41頁/共91頁五

22、、長源距聲波測井(LSS)(LSS)聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）發(fā)射器到接收器的距離為8ft8ft（2.44m2.44m）、10ft(3.05m)10ft(3.05m)、12ft(3.66m)12ft(3.66m)（1 1）井徑很大(2(2）井周圍泥巖發(fā)生蝕變時，一些非固結(jié)和永凍地層中徑向聲速發(fā)生變化。以上兩種情況是BHCBHC無法解決的。1 1、解決的問題第42頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）2 2、優(yōu)點 時差不受泥漿侵蝕或大井眼影響，如果不考慮散射問題，它測得的速度完全可以與地震記錄的速度對比。第43頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差

23、測井）1.1.問題的提出速度較低的軟地層或泥巖層無法測得橫波的速度，計算巖層的動態(tài)參數(shù)。由于軟地層的橫波速度小于泥漿速度，不能滿足第二臨界角的條件，井壁上無法產(chǎn)生滑行橫波，此時用長短源距補償聲波測井不能測到滑行橫波。六、偶極子橫波成像測井（DSIDSI）第44頁/共91頁2 2、偶極子聲系的優(yōu)點偶極子發(fā)射器或接收器聲系可以不受硬軟地層限制測量地層橫波速度。偶極子聲源在井中激發(fā)的聲波是沿井眼附近地層傳播的一種撓曲波（彎曲波或扭轉(zhuǎn)波，即讓井眼彎曲傳播的波，速度與橫波接近），不論地層的軟硬都可以激發(fā)，并且偶極接收器能接收到它的信號。聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第45頁/共91頁3 3

24、、偶極子聲系發(fā)射單極發(fā)射交叉偶極發(fā)射接收：8 8個彼此相距6in6in的接收測站， 每個測站由互成4545的四個接收器組成。聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第46頁/共91頁4 4、輸出曲線地層縱波速度地層橫波速度斯通利波速度泊松比曲線全波列記錄聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第47頁/共91頁聲波時差圖聲波時差圖聲波能量圖聲波能量圖斯通利波裂縫分析圖斯通利波裂縫分析圖 DSI DSI聲波處理成果(4137.6-4190.7(4137.6-4190.7米) )斯通利波裂縫分析顯示裂縫特征斯通利波裂縫分析顯示裂縫特征縱橫波能量衰減明顯縱橫波能量衰減明顯 斯通利波衰減無衰減

25、斯通利波衰減無衰減PSST縱橫波斯通利波明顯增大縱橫波斯通利波明顯增大第48頁/共91頁zxc聲波時差圖聲波時差圖聲波能量圖聲波能量圖斯通利波裂縫斯通利波裂縫 分析圖分析圖 DSI DSI聲波處理成果（4036.4-4089.74036.4-4089.7米) )斯通利波裂縫分析顯示裂縫特征斯通利波裂縫分析顯示裂縫特征縱橫波能量衰減.斯通利波能量無衰減PSST縱橫波縱橫波.斯通利波時差明顯增大斯通利波時差明顯增大STSP第49頁/共91頁高角度裂縫斯通利波能量衰減斯通利波能量衰減斜交裂縫偶極聲波應(yīng)用斯通利波有效裂縫識別第50頁/共91頁梁102井壓裂高度分析成果圖深度(m)聲波時差(AC)(s/

26、m) 500 200 補償密度(DEN)(g/cm3) 1.8 2.8 補償中子孔隙度(CNL)(%) 50 0 自然伽馬(GR)(API) 50 150 無鈾伽馬(KTH)(API) 50 150 自然電位(SP)(mv) -10 5 井徑（CAL）（cm） 200 400 淺側(cè)向(LLS)（.M） 0.1 10 深側(cè)向(LLD)（.M） 0.1 10 陣列感應(yīng)（06英寸）（RT06） 0.1 10 陣列感應(yīng)（10英寸）（RT10） 0.1 10 陣列感應(yīng)（20英寸）（RT20） 0.1 10 陣列感應(yīng)（30英寸）（RT30） 0.1 10 陣列感應(yīng)（60英寸）（RT60） 0.1 10 陣

27、列感應(yīng)（90英寸）（RT90） 0.1 10 藻灰?guī)r 100 0 碳酸鹽巖 100 0 砂巖 100 0 泥質(zhì)含量（%） 0 100 por 100 0 porw 100 0 解釋結(jié)論射孔段P9（MPa） 19 30 P8（MPa） 19 30 P7（MPa） 19 30 P6（MPa） 19 30 P5（MPa） 19 30 P4（MPa） 19 30 P3（MPa） 19 30 P2（MPa） 19 30 P1（MPa） 19 30 P0（MPa） 19 30 人工破裂壓力（MPa） 0 60 自然破裂壓力（MPa） 0 60 抗壓強度（MPa） 0 50 抗張強度（MPa） 0 50 抗

28、剪強度（MPa） 0 50 165016501660166016701670168016801690169017101710-5-6-7-8-9-9-1020MPa5.125m2122MPa7.325m2324MPa7.45m2526MPa7.575m2729MPa9.15m實際施壓1929.7MPa偶極聲波應(yīng)用力學參數(shù)計算壓裂高度第51頁/共91頁七、時差曲線的應(yīng)用1.1.判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度和聲速有：V V水 V V油 V V氣在高孔隙和侵入不深的條件下能識別氣層, ,其特征: :周波跳躍高時差氣氣層層聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第52頁/共91頁2 2、

29、劃分地層 （確定地層的巖性）由于不同巖性地層具有不同的聲速，因此可以用時差劃分地層。致密巖石的時差 孔隙性巖石的時差巖層的孔隙增加-聲速下降-時差增加砂巖的時差 0.3,0.3,所以該層的流體性質(zhì)是油氣水同層, , S SO O=1-=1-S SW W=66.7%=66.7%聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）2)2)根據(jù)阿爾奇公式有：第58頁/共91頁疏松砂巖類 e e= = s s /cp cp:/cp cp:壓實校正系數(shù)（固結(jié)壓實地層cp=1,cp=1,否則cp1cp1）cpcp的求法: :A:A:深度法B:B:時差對比法Cp= Cp= t tsh sh / / t tshp s

30、hp t tshpshp是固結(jié)壓實泥巖的時差 tshtsh目的層附近的泥巖時差聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）CpCp與深度成反比, ,深度越深, ,地層越壓實, ,勝利油田的經(jīng)驗公式: : cp=1.68-0.0002cp=1.68-0.0002* *H H第59頁/共91頁固結(jié)壓實泥質(zhì)地層根據(jù)體積物理模型有: : t= t= t tshsh* *Vsh+ Vsh+ t tf f * * + + t tma ma * *(1-Vsh- (1-Vsh- ) )非均勻孔隙地層用次生孔隙指數(shù)來反映地層的裂縫發(fā)育情況: :次生孔隙指數(shù)= = N N - - S S原生孔隙 S S 總孔隙

31、度通常情況下: :用 S S表示原生孔隙度（聲波測井反映原生孔隙度）聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第60頁/共91頁聲波地層因素公式xma)(tt 1砂巖:X=1.6 :X=1.6 灰?guī)rX=1.76 X=1.76 白云巖X=2.00X=2.00優(yōu)點: :該公式不作壓實校正聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）第61頁/共91頁聲速測井（聲時差測井）聲速測井（聲時差測井）本節(jié)重點：1 1、了解聲波時差測井的基本原理2 2、熟悉常見巖石骨架聲波時差值及大小關(guān)系3 3、掌握聲波時差曲線的應(yīng)用（識別氣層、計算地層孔隙度等）第62頁/共91頁聲幅測井聲幅測井裸眼井的聲幅測井套管井的聲

32、幅測井變密度測井本節(jié)主要介紹：第63頁/共91頁聲幅測井聲幅測井一、裸眼井的聲幅測井1 1、目的：劃分硬地層的裂縫帶2 2、聲系及測量（1 1）單發(fā)單收：測量地層滑行縱波的首波幅度。（2 2）雙發(fā)雙收聲系：測量兩接收探頭的滑行縱波的幅度差。3 3、聲波能量變化的兩種方式（1 1）地層吸收聲波能量而使幅度衰減（2 2）存在聲阻抗不同的兩種介質(zhì)界面上，折射、反射使聲波的能量發(fā)生變化。兩種變化同時存在，以哪種情況為主，視具體情況而論第64頁/共91頁聲幅測井聲幅測井在裂縫發(fā)育及疏松巖石的井段，聲幅的衰減主要是地層的吸收聲波能量所致。套管井中波幅的變化主要和套管與地層介質(zhì)之間的界面引起的聲波能量分布有

33、關(guān)。由此，在裸眼井中用聲幅測井可劃分裂縫帶和疏松巖石的地層，套管井中的聲幅測井主要用來評價固井質(zhì)量。第65頁/共91頁聲幅測井聲幅測井4 4、滑行波幅度衰減和地層情況間的關(guān)系1 1）不同角度的裂縫對波的衰減不同與水平線的夾角5050- 80- 80垂直裂縫與水平方向的夾角 30 疏),),由此聲波通過較大裂縫, ,其接收到的能量比非裂縫地層低得多。聲波通過裂縫, ,能量衰減與裂縫的張開度、發(fā)育程度有關(guān)，對于縱波，張開度大和裂縫發(fā)育，則聲幅衰減增加，測得的聲幅低。第一聲學界面：第一聲學界面：套管與水泥環(huán)套管與水泥環(huán)的交界面的交界面第二聲學界面：第二聲學界面：水泥環(huán)與井壁地層水泥環(huán)與井壁地層的交界

34、面的交界面第67頁/共91頁聲幅測井聲幅測井3 3）溶洞性地層對于溶洞性地層，波繞溶洞傳播：（1 1）增加了波的傳播路徑（2 2）溶洞引起波的散射，造成聲波能量較大幅度的衰減，所以聲波在溶洞性地層傳播，地層波幅很小，溶洞對波的衰減相當大。尋找裂縫和溶洞地層的特征：聲幅曲線上，幅度值低。在時差曲線上，時差值高，可能出現(xiàn)周波跳躍。第68頁/共91頁二、套管井的聲幅測井（水泥膠結(jié)測井CBLCBL）1 1、聲系：單發(fā)單收，源距為1 1米TR水水泥泥套管泥漿泥漿20%40%mv聲幅測井聲幅測井第69頁/共91頁聲幅測井聲幅測井2 2、接收到的信號沿套管傳播的滑行縱波（套管波）3 3、管波幅度與管外介質(zhì)性

35、質(zhì)的關(guān)系和分布有關(guān)套管波幅度受套管和管內(nèi)介質(zhì)的影響是一個定值，收到的信號幅度就取決與套管外介質(zhì)的性質(zhì)和分布。4 4、評價水泥膠結(jié)質(zhì)量由于套管與水泥接觸，且Z Z套與Z Z水泥很接近，聲耦合好，大部分能量都被折射到水泥環(huán)中，而少部分能量折回到井中被記錄，聲幅值低。反之，水泥膠結(jié)不好，則聲幅高。第70頁/共91頁聲幅測井聲幅測井對固井質(zhì)量的判斷應(yīng)用相對幅度的概念：相對幅度 = = 目的層段曲線幅度/ /自由套管曲線幅度* *100%100%相對幅度 20% 20% 水泥膠結(jié)良好20% 20% 相對幅度 40% 40% 40% 水泥膠結(jié)差自由套管管外為泥漿的井段第71頁/共91頁聲幅測井聲幅測井5

36、5、影響水泥膠結(jié)測井的因素1)1)測井時間最好在注水泥后20-4020-40小時進行測量, ,因為水泥有個凝固過程，過早或過晚, ,都會造成錯誤解釋。2)2)水泥環(huán)的厚度水泥環(huán)的厚度2cm 2cm ，對套管波的衰減是個定值, ,水泥環(huán)的厚度2cm,2cm,水泥環(huán)越薄, ,對套管波的衰減越小, ,測得的聲幅值高。 3)3)儀器偏心和竄槽不同方向到達的管波相位不同, ,相互抵消, ,測得的聲幅值低。第72頁/共91頁聲幅測井聲幅測井4)4)氣侵泥漿氣侵泥漿的吸收系數(shù)大, ,使聲波的衰減很大, ,此時測得的聲幅低，造成誤解。5) 5) 套管厚度套管對聲波的吸收是固定的, ,但套管厚度越小, ,對聲波

37、的衰減越大, ,測得的聲幅值低。6) 6) 微環(huán)固井時, ,因熱效應(yīng)和壓力的影響, ,套管膨脹, ,注完水泥后, ,又可能收縮, ,在套管和水泥環(huán)間有一環(huán)形空間, ,間隙0.1mm,0.1mm,它使聲耦合率變差, ,使測得的聲幅值增加。第73頁/共91頁聲幅測井聲幅測井三、聲波變密度測井(VDL)(VDL)1 1、套管井中波傳播的路徑(1) (1) 沿套管 (2)(2)井內(nèi)泥漿(3) (3) 通過地層因為水泥的聲速 鋼的聲速, ,不滿足產(chǎn)生滑行波的條件, ,所以沒有通過水泥環(huán)的波。2 2、接收波的先后順序: :套管波地層波泥漿波第74頁/共91頁聲幅測井聲幅測井3 3、聲波變密度測井1)1)聲

38、系2)2)目的全面評價水泥膠結(jié)質(zhì)量, ,了解套管與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層的膠結(jié)情況。3 3）記錄波的定義及順序 套管波聲波信號是在套管內(nèi)傳播的縱波，速度快，最先到達。是在地層內(nèi)傳播的縱波、橫波、視瑞利波的組合，幅度值高。 地層波單發(fā)單收 源距為1.5m1.5m泥漿波通過泥漿直接到達接收探頭的波，它到達最晚、幅度穩(wěn)定且幅度變化不大、頻率低。第75頁/共91頁聲幅測井聲幅測井4 4）變密度記錄方式調(diào)輝記錄調(diào)寬記錄A A、調(diào)輝記錄負半周的信號放大寬度一致的矩形波，幅度與原信號幅度成正比示波管，矩形波幅度作為灰度控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾ㄝ斎霃墓懿ǖ侥酀{波、矩形波的幅度不同熒光屏上出現(xiàn)亮暗相間的掃描線，亮度與

39、矩形波的幅 度 成 正 比 . .對一波列信號，掃描線在同一水平線上被攝相儀感光在相紙上，儀器提升，相紙走動，就連續(xù)地把不同深度的掃描線拍攝成了變密度測井圖第76頁/共91頁聲幅測井聲幅測井套管波套管波地層波地層波泥漿波泥漿波第77頁/共91頁聲幅測井聲幅測井B B、調(diào)寬記錄調(diào)寬記錄與調(diào)輝記錄的區(qū)別：矩形波的幅度相同，而寬度不同變密度圖的條帶顏色深淺一致，只是條帶的寬度不同而已，而調(diào)輝記錄正好相反。目前以調(diào)輝記錄較為常見第78頁/共91頁聲幅測井聲幅測井5 5）變密度圖的解釋A A、自由套管管外無水泥、形成套管-泥漿界面，Z Z套/Z/Z泥大，耦合率差，R R大T T小，管波強、地層波弱或全消失，在變密度圖上出現(xiàn)平直的條紋，越靠近左邊，越明顯，在套管接頭的地方有人字紋。套管接頭的人字紋自由套管的變密度圖第79頁/共