聲波全波列測(cè)井課件

第六章聲波全波列測(cè)井第一節(jié)聲系與記錄方式長源距聲波全波列測(cè)井儀的聲系由兩個(gè)發(fā)射探頭T1、T2及兩個(gè)接收探頭R1、R2組成。1.長源距聲波全波列測(cè)井儀探頭的工作順序、記錄結(jié)果編號(hào)以及所記錄的內(nèi)容如下邏輯表所示，“0”表示不工作，“1”表示工作。探頭工作狀態(tài)時(shí)間發(fā)射接收記錄結(jié)果編號(hào)記錄內(nèi)容T1T2R1R2T01010TT1T1-R1間10ft層段的時(shí)間差T01001TT2T1-R2間8ft層段的時(shí)間差T10110TT3T2-R1間12ft層段的時(shí)間差t10101TT4T2-R2間10ft層段的時(shí)間差由上表可見：長源距聲波測(cè)井儀的聲系處于不同的工作狀態(tài)時(shí)，可以組合成四種單發(fā)單收聲系，記錄四條相應(yīng)的時(shí)間差曲線，其中，TT1和TT4都是3.048米(10英尺)層段上的時(shí)間差，在實(shí)際測(cè)井圖上往往是重疊的。雖然記錄的四條時(shí)間差曲線由于源距長，井的影響相對(duì)減小，但最終并不能消除井的影響，因此，記錄某一段地層的時(shí)差值仍需要采取經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)償?shù)挠涗浄绞?。?jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)T1和T2正對(duì)目的層時(shí)，R2先后接收到T1和T2發(fā)射出的聲信號(hào)，記錄成TT2和TT4兩個(gè)數(shù)值；TT4－TT2是R2處接收到的T1和T2發(fā)射聲信號(hào)的時(shí)間差，這是一個(gè)雙發(fā)單收聲系，其數(shù)值和與之對(duì)稱的R2發(fā)射，T1和T2接收的發(fā)射探頭在上方的的單發(fā)雙收聲系記錄結(jié)果完全相同，記作△t上＝TT4－TT2儀器自動(dòng)將地層的時(shí)差值按Δt＝1/2(Δt上＋Δt下)＝1/2((TT4-TT2)+(TT2-TT1))進(jìn)行記錄，其結(jié)果相當(dāng)于源距為2.4384米(8英尺)、間距為0.6096米(2英尺)的雙發(fā)雙收聲系井眼補(bǔ)償記錄結(jié)果。另外，當(dāng)R1和R2正對(duì)目的層時(shí)，R1和R2亦可接收T2發(fā)射的聲信號(hào)：TT3和TT4，相當(dāng)于單發(fā)雙收聲系的源距增加到3.048米(10英尺)；同理，當(dāng)聲系提升，T1和T2正對(duì)目的層時(shí)，亦可由R1分別接收T1和T2的發(fā)射信號(hào)：TT3和TT1。目的層時(shí)差Δt＝1/2((TT3-TT1)+(TT4-TT3))，相當(dāng)于源距增大到3.048米(10英尺)、間距為0.6096米(2英尺)的雙發(fā)雙收聲系的井眼補(bǔ)償記錄結(jié)果。因此，測(cè)井圖上的TT1、TT2、TT3和TT4四條時(shí)差曲線，雖然形態(tài)相似，但時(shí)間差的數(shù)值不同，對(duì)應(yīng)的深度也有所差異。但是，由于四條時(shí)差曲線的源距都較長(比通常聲波測(cè)井源距1米左右大得多)，所以，雖然是用單發(fā)單收聲系進(jìn)行測(cè)井，但井對(duì)時(shí)差記錄的影響相對(duì)要小得多。按井眼補(bǔ)償方式在井下記錄到的滑行縱波時(shí)差值在測(cè)井圖上標(biāo)記為DTC，滑行橫波時(shí)差DTS。采用長源距聲系的主要優(yōu)點(diǎn)：有利于從到達(dá)時(shí)間上區(qū)分速度快的縱波和速度較慢的橫波及其它速度更慢的波。這樣，除了能較準(zhǔn)確地記錄巖層的橫波及其它類型波的時(shí)差外，還可以從全波列圖上區(qū)分縱波、橫波及其它類型后續(xù)波的波群，以便于從各組波群的速度、幅度、頻率的變化上獲得有關(guān)地層性質(zhì)的信息。縱波與橫波的區(qū)分：①到達(dá)時(shí)間：Cp>Cs→Δtp<Δts；②聲波幅度：橫波大于縱波；③聲波相位：縱波與橫波首波相位相反，即相位相差180°橫波幅度大于縱波幅度：橫波能量更集中分布在分界面附近；滑行橫波是在第二臨界角基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，而以第二臨界角入射時(shí)反射回井內(nèi)的聲能明顯小于以第一臨界角的情況；橫波只傳遞介質(zhì)的剪切變形，而縱波傳遞介質(zhì)體積膨脹-壓縮過程中的熱交換和損耗。長源距聲波全波列測(cè)井圖(變密度方式)：將全波列圖形變換成照相膠卷上感光銀膜的變密(厚)度來顯示，幅度大的波顯示為顏色較深的線條。長源距聲波全波列測(cè)井所記錄的測(cè)井信息：①縱波時(shí)差Δtp(DTC)；②橫波波時(shí)差Δts(DTS)；③速度比Cp/Cs=Δts/Δtp(DTR)；④縱波幅度AP2(T1發(fā)射R2接收)；⑤橫波幅度AS2AP2(T1發(fā)射R2接收)；⑥聲波比(SRAT)(兩個(gè)接收探頭接收到的同一發(fā)射探頭的聲信號(hào)首波幅度比)⑦幅度比B/AA：縱波幅度比；B：橫波幅度比；r1：T1與R1之間間距；r2：T1與R2之間間距；r0：r1－r2；G：聲波在發(fā)射和接收探頭間幾何擴(kuò)展的衰減因子，P：縱波衰減系數(shù)；s：橫波衰減系數(shù)；結(jié)論：p>p或Cp/Cs>1.75

儲(chǔ)集層為裂縫孔隙；s<p或Cp/Cs<1.75

儲(chǔ)集層為粒間孔隙；2Pickett提出利用橫波時(shí)差估算孔隙度：Cmas－巖石骨架的橫波速度；M－經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)37%時(shí)，m=2。1980年，Raymer公式（對(duì)比）在根據(jù)Δts計(jì)算孔隙度的圖版中：白云巖：Δts/Δtp＝1.8；

石灰?guī)r：Δts/Δtp＝1.9；

砂巖：Δts/Δtp＝1.58～1.78；

含氣砂巖：Δts/Δtp＝1.6；

該方法的優(yōu)點(diǎn)在于考慮了巖性對(duì)孔隙度的影響。如果考慮巖石的泊松比和巖石的密度，可以繪出右圖所示的縱波橫波速度和孔隙度的關(guān)系。從圖中可以看出：隨著孔隙度的增大縱橫波速度都下降，縱波降低的更明顯；POR<40%，Cp，Cs，Cp/Cs與POR近似為線性關(guān)系；POR=0~20%，Cp/Cs沒有變化；Cs隨POR的變化不明顯，不能用來計(jì)算孔隙度二判斷孔隙形狀及儲(chǔ)集層孔隙類型國內(nèi)外研究表明：孔隙形狀及大小是影響彈性波的因素之一。將孔隙形狀看成長軸及短軸不同的橢球體，縱剖面上的短軸長度a與長軸長度b的比值，即＝a/b作為孔隙形狀的特征值，定義為“縱橫比”。球形孔隙，=1，數(shù)值越小，則孔隙越接近于裂縫。因此，與對(duì)彈性波都有影響。從上圖可以看出：孔隙度一定時(shí)，α降低，Cp,Cs,Cp/Cs都降低；這說明，在裂縫狀孔隙的地層，聲波的傳播速度要小于同孔隙度的孔隙型地層?？紫抖容^小時(shí)，α對(duì)Cp,Cs,Cp/Cs的影響更加明顯；孔隙度的變化對(duì)Cp/Cs影響不明顯；而α對(duì)Cp/Cs影響明顯除了根據(jù)速度計(jì)算孔隙度的大小，還可以根據(jù)縱橫波的幅度信息判斷儲(chǔ)集層的孔隙類型。統(tǒng)計(jì)資料表明：裂縫性儲(chǔ)集層中縱波和橫波的幅度都有減小，而橫波幅度的減小尤其顯著。聲波的衰減是由于溶洞或孔洞對(duì)聲波的散射所引起的，巖石對(duì)聲波散射衰減的大小與聲波信號(hào)頻率的三次方成正比。P與S分別為縱橫波的衰減系數(shù)。

P與S都隨孔隙度的增加而增大；孔隙度不變時(shí)，孔洞半徑增大，P與S增加；孔隙度不變時(shí)，孔洞半徑較小時(shí)，P與S的變化更明顯；三判斷巖性對(duì)不同巖性的地層，其泊松比具有不同數(shù)值，而可由巖石的縱波與橫波速度Cp和Cs計(jì)算得出。巖石或礦物Cp/Cs巖石或礦物Cp/Cs石英1.487泥灰?guī)r1.87-2.45方解石1.931石膏2.49白云石1.800硬石膏1.85粘土1.936花崗巖1.63-1.87石英巖1.67-1.78玄武巖1.69砂巖1.58-2.05輝長巖1.51-1.67石灰?guī)r1.67-2.08輝綠巖1.75-1.82白云巖1.77-2.15常見巖石及礦物的Cp/Cs值對(duì)于常見的儲(chǔ)集層巖性，Cp/Cs的常見值為1.58～1.78(砂巖)，1.8(石灰?guī)r)，及1.9(白云巖)。砂巖、石灰?guī)r、白云巖的縱波及橫波時(shí)差tp、ts的分布如下圖所示。

從圖中可以看出：在碳酸鹽剖面上，白云巖化程度升高，Cp/Cs比值增大；在砂泥巖剖面上，泥質(zhì)含量增加，Cp/Cs比值增大；曲線符號(hào)為Cp/Cs的數(shù)值四判斷巖石孔隙中流體的性質(zhì)地層中的流體性質(zhì)不同，則縱波與橫波速度比Cp/Cs是不相同的，例如，含水砂巖的Cp/Cs大于含氣砂巖的Cp/Cs。五計(jì)算巖石的彈性力學(xué)參數(shù)若把地層看成是各向同性的彈性介質(zhì)，則下面的關(guān)系成立：則可以根據(jù)縱波橫波速度計(jì)算彈性力學(xué)參數(shù)：實(shí)際的計(jì)算表明，由上面計(jì)算的泊松比比實(shí)際的要大，實(shí)際長源距聲波測(cè)井記錄的橫