声速测井
声速测井
声波测井原理
授 课 内 容
声波测井的应用
教 学 重 点
双发双收声系
确定岩层孔隙度
声波速度测井原理
1、单发单收声系
声波速度测井简称声速测井，测 量地层滑行波的时差△t（地层纵波速 度的倒数，单位是μs/m或μs/ft）。这 种下井仪器包括三个部分：声系、电 子线路和隔声体。声系由一个发射换 能器T和一个接收换能器R组成，其 中，发射器和接收器之间的距离称为 源距，声波测井声系的最小源距为1 米。电子线路提供脉冲电信号，触发 发射器T发射声波，接收器R接收声 波信号，并转换为电信号。
井径扩大对时差曲线的影响实例声波速度测井原理3、双发双收声系
该仪器的井下声系包括两个 发射器和两个接收器。它们的排 列方式如图所示。其中，两个接 收器之间的距离（间距）为0.5 米，T1、R1和R2、T2之间的距 离为1米。
T1 A B
E R1 F'
C O'
D'
F R2 E' C' D O''
A' T2
T1 A B E C R1 O' F'
D'
D
F
R2
O''
E'
C'
A'
B'
T2
3、双发双收声系 （1）可消除井径变化对测量结 果的影响 F1—J1、J2，分别在扩井、未扩 井段 CD DF CE
t1 VP V1
F1 A B
J1
E F’ F
F2—J2、J1，分别在扩井、未扩 井段
t 2 C ' D' D' F 'C ' E ' VP V1
声测井
第十一章 声测井声测井是以研究井下岩石声学特性为基础的一系列测井方法。
它是利用介质对声波传播速度和声能吸收的差异，借以探测岩石的性质来解决井下地质问题。
声测井的方法主要分为声速测井、声幅测井、声波全波列测井，以及超声成相测井等。
本章将重点介绍声速测井和声幅测井。
第一节 声测井的物理基础声测井的物理基础在于两个方面： 一个是岩石的声学特性, 即声波在岩石中的传播特性; 另一个是声波的产生与接收。
声波是物质的一种运动形式，它是由物质的机械振动而产生的，通过质点间的相互作用将振动由近及远而传播。
人耳听到的声波在0.02～20kHz 之间。
频率大于kHz 的波为超声波。
声测井所用的机械波是声波或超声波, 频率一般为15～30kHz 。
声波在井内岩层中的传播是弹性波在弹性介质中传播的过程， 因此有必要了解岩石的弹性和弹性波在岩石中传播规律。
一、岩石弹性受外力会发生体形变化，外力取消后又能恢复原状的物体叫弹性体；取消外力后不能恢复原状的物体称为塑性体。
一个物体是弹性体还是塑性体，除取决于物体本质外，还与外力的作用大小、时间长短及环境条件等因素有关。
固体物质在受力小、作用时间短的情况下多呈弹性体。
声测井中，由于声波的能量低，作用在岩石上的时间短，因而岩石可视为弹性介质，这样以弹性波在弹性介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
用相同的力作用于不同的岩石，将会产生不同的体形变化，这是因为它们具有不同的弹性。
通常用下列弹性模量来描述岩石的弹性。
二、岩石的声波速度声波在介质传播过程中，当波的传播方向和质点振动方向一致时叫纵波，其速度以P v 表示。
纵波在传播中， 因介质发生压缩和扩张的体积形变，故又称压缩波。
当波的传播方向与质点的振动方向相互垂直时叫横波，其速度以S v 表示。
横波使介质产生剪切形变， 因而又叫切变波。
通常这两种波可同时存在于固体介质中，但横波不能在液体和气体中传播。
纵波和横波速度还可用弹性模量的基本参数v 和σ表示，即)21)(1()1(σσσρ-+-⨯=Ev P (11-1))1(21σρ+⨯=Ev S (11-2)式中 P v ─纵波在岩石中的传播速度； S v ─横波在岩石中的传播速度； E ─岩石杨氏模量； σ─岩石泊松比； ρ─岩石密度。
声速测井
声波速度测井应用
1 声波测井曲线的形状与读值
（1）上下围岩岩性相同时，曲线对称于地层中点； （2）岩层界面位于时差曲线半幅点处； （3）当间距小于岩层厚度时，测量时差反映岩层时
差；当间距大于岩层厚度时，测量时差是岩层 和围岩时差的混合值。
泥岩
t
0.3米
0.3米
砂岩
J1 J2
泥岩
平坦值
0.3米
面积平均值
E' C'
变化方向相反，所以，取平均值得到的曲
A'
B'
线恰好补偿掉了井径变化的影响。还可以
T2
补偿仪器在井中倾斜时对时差造成的影响。
同时基本消除深度误差。
双发双收声系结构示意图
3、双发双收声系
（1）可消除井径变化对测量结
果的影响
F1—J1、J2，分别在扩井、未扩
井段 t1 CD DF CE
VP
的滑行波，得到时间差△T1、△T2，地面仪
T1 A
B
器的计算电路对△T1、△T2取平均值，
△T=(△T1+△T2)/2，记录仪记录出平均值对
E
C
应的时差曲线△t=△T/l。由图可以看出，双
R1 F'
O'
D'
发双收声速测井仪的T1发射得到的△T1和
D F
R2
O''
T2发射得到的△T2曲线，在井径变化处的
声波速度测井原理
1、单发单收声系
声波速度测井简称声速测井，测
量地层滑行波的时差△t（地层纵波速
度的倒数，单位是μs/m或μs/ft）。这
种下井仪器包括三个部分：声系、电 子线路和隔声体。声系由一个发射换
地球物理测井方法课件：2-1 声波速度测井
➢面波，井壁地层与井内液体界面上 ➢在地层中沿井壁表面传播 ➢质点运动轨迹是椭圆，短轴在井轴方向
1.7
1.6
速 度
1.5 1.4 1.3
流 1.2
体 1.1
速 1.0
度 0.9
截止频率
相速度 群速度
流体速度
/
0.8
0.7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9 100
电子线路（产生电脉冲、放 大接收信号）
二、单发双收声速测量原理
1.滑行纵波的产生
VP>Vf
发射探头有方向特性,保证 有以临界角入射的波
GaoJ-2-1
37
2.接收探头能接收到的不同路径的波
（1）直达波 （2）反射波
（3）滑行波 （ 惠更斯原理）
从时间上将滑行波与直达波和反射波分开！
GaoJ-2-1
(4)有截止频率
GaoJ-2-1
31
3. 斯通利波 (Stoneley Wave)
➢面波，流体纵波和地层横波相互作用产生 ➢在井内沿井壁表面传播 ➢质点运动轨迹是椭圆，长轴在井轴方向
1
VST Vf [1 ( f b )(Vf VS )] 2
1
VST Vf [1 2(1 )(K E)]பைடு நூலகம்2
GaoJ-2-1
1927 年 ， 由 于 地 震 资 料 解 释的需要，第一台单发单 收声速测量仪出现； 声波测井上世纪 50年代出 现，先后出现：常规声速 测井、常规声幅测井、长 源距声波全波列、阵列声 波测井、井下电视、偶极 子及多极子声波测井等。
GaoJ-2-1
水平界面
井眼
反射波
T
反射波
声速测井在袁店井田地质勘探中的应用
声速测井在袁店井田地质勘探中的应用声速测井是利用探头发射声波，由于地层岩层不同导致传播速度不同的测井方法。
声速测井解决了一些煤田勘探中遇到的困难，为煤田勘探提供可靠的测井资料。
声速测井是以不同岩层声音的传播特性为基础的测井方法。
通过声波在地层中传播的速度特征来划分地层、判断地層和裂缝、确定岩层孔隙度、估计地层异常压力、确定断层等一些地层的地质问题。
标签：测井曲线；声速测井；勘探1 声速测井的原理声速测井是利用在不同的岩石和流体中声波传播速度不同的特性进行的一种测井方法。
通过放入井中的发射探头和接收探头，记录声波从发射探头经地层传播到接收探头的时间差，所以声速测井也叫时差测井。
声波是物质的一种运动形式，是近年来发展较快的测井方法。
普通声波的频率是20～20000Hz，声速测井用到的声波频率为20000～30000Hz，介于普通声波和超声波之间。
声波通过岩层时，其速度、波长、幅度有时甚至频率都会发生变化，也就是声音在岩层中的机械振动。
目前测井中常用的是声波速度和幅度这两个特征。
声波速度测井简称声速测井，测量地层滑行波的时差△t（地层纵波速度的倒数，单位是μs/m或μs/ft）。
这种测井仪器包括三个主要部分：声系、电子线路和隔声体。
声系是由一个发射换能器T和一个接收换能器R组成，其中，发射器和接收器之间的距离称为源距，声波测井声系的最小源距为1米。
由电子线路发出脉冲电信号，触发发射器T发射声波，接收器R用于接收声波信号，并将其转换为电信号，从而测井数据。
测井时井内存在以下几种波：（1）反映地层滑行纵波的泥浆折射波；（2）井内泥浆直达波；（3）井内一次及多次反射波。
通过对仪器合理的设计，确保在所有地层中，首波就是地层纵波。
使声波接收器记录首波到达的时间，根据首波到达的时间，确定首波的传播速度。
2 声速测井的影响因素2.1 探头的影响声速测井探管主要是通过把声转换为电的形式来发生声波的，由其所发射的声波都是频率为24000Hz、15次/每秒。
6-声测井-声速测井
§2、声速测井资料的应用 五 声波速度测井
2、识别气层和裂缝（周波跳跃） 、识别气层和裂缝（周波跳跃） 在岩性相同情况下， 在岩性相同情况下，气层的声波时差大于油 水层的声波时差 判断气层： 判断气层： (1) 声波时差增大 (2) 有可能出现周波跳跃现象 (特别疏松孔隙度很大的砂岩气层 特别疏松孔隙度很大的砂岩气层) 特别疏松孔隙度很大的砂岩气层
22
§2 声波速度测井 （周波跳跃） 2、识别气层和裂缝 周波跳跃） 、识别气层和裂缝（
气层的声波时差值明显大于油层
23
§2 声波速度测井 （周波跳跃） 2、识别气层和裂缝 周波跳跃） 、识别气层和裂缝（
门槛检测技术
24
§2 声波速度测井 （周波跳跃） 2、识别气层和裂缝 周波跳跃） 、识别气层和裂缝（
16
§2、影响测量的地质因素 四 声波速度测井
4、岩石孔隙间的储集物 、
φ 和骨架不变，流体 油，气，水 和骨架不变，流体:油
V气小于V油， V油略小于 水 略小于V 小于
％～30％的纯岩， 如：φ 为20％～ ％的纯砂岩，完全含水时的声速 ％～ 仅比完全含油时的声速大7％～ ％ 判断砂岩储层 仅比完全含油时的声速大 ％～15％ ％～ 含油、 含油、含水困难
L
AB BC CD = + + Vf VP Vf
2d L − 2dtgθ = + Vf cos θ VP
C
θ
直达波： 直达波：
R
Vf VP
D
tf
L = V f
2
§2 声波速度测井 滑行波
波
滑行波先于直达波到达接收探头必须满足: 滑行波先于直达波到达接收探头必须满足 tf > tP 即：
声速测井
在碳酸盐岩剖面，致密石灰岩和白云岩时差最低，如果含泥质，声波的时差稍微有增高，孔隙性和裂缝性石灰岩和白云岩，则声波时差明显增大，裂缝发育会出现周波跳跃，泥岩泥灰岩时差较高。
在膏盐剖面，渗透性砂岩时差最高。泥岩由于普遍含钙、含膏，时差与致密砂岩相近，如含有泥质，时差稍有增大，水石膏的时差很低，盐岩由于扩径严重，声波时差曲线显示周波跳跃现象。总之，声波时差的高低在一定程度上反映岩石的致密程度。特别是它常用来区分渗透性和致密砂岩。
第一，当目的层的上下围岩声波时差一致时，曲线对称于地层中点；
第二，岩层界面位于时差曲线半幅点；
第三，在界面上下一段距离上，测量时差是围岩和目的层时差的加权平均效应，既不能反映目的层时差，也不能反映围岩时差。
第四，当目的层足够厚且大于间距时，测量时差的曲线对应地层中心处一小段的平均读值是目的层时差。
三、声速测井的应用
1. 声速测井曲线
声波测井曲线是指声速测井仪测量到的声波时差值随深度变化的关系曲线，对于比较理想的地层，如厚的泥岩夹有薄层的情况，曲线如图8.3.9所示。
测井仪器一般是由下往上提升的，到两个接收探头都在下部泥岩层段时，测量的时差反映的是泥岩的时差。随着仪器的提升，当上接收探头在砂岩段时(严格地说，当滑行纵波是从砂岩段上折回接收器时），声波时差将随仪器提升而降低，当下接收探头进入砂岩层段时，时差反映的是砂岩的时差值，且不再随仪器提升而变化。当仪器继续提升时，上接收探头进入泥岩层段，测量的时差又将增大，随着仪器的近一步提升，下接收探头也进入泥岩层段，测量时差增大到泥岩时差，不再变化。由此可见，声波曲线有如下特点：
2) 判断气层
天然气的时差随温度t的变化而变化，一般地，天然气的时差随温度的变化式可用以下公式来表示：
声 波 测 井
•
单发双收声系的缺陷 如前所述，当两个接收器对应井段的井眼 比较规则时，单发双收声系所记录的时间 差才只与地层速度有关，反之，将随井眼 几何尺寸的变化而变化，在变化层段，时 差曲线出现异常。如左图所示。 在砂泥 岩分界面处，常常发生井径变化，砂岩一 般缩径而泥岩扩径。因此在砂岩层顶部 （井眼扩大段的下界面）出现时差减小的 尖峰，在砂岩底界面（井眼扩大段的上界 面）出现时差增大的尖峰。上图是砂泥岩 剖面井径变化对时差曲线影响的实例。因 此， 在时差曲线上取值时，要参考井径曲 线，以避开井径变化引起的时差曲线的假 异常。
所以∆T的大小反映了地层声速 的高低。声速测井实际上记录的 地层时差（声波在地层中传播 1m所用的时间）。测量时由地 面仪器通过把时间差∆T转变成与 其成比例的电位差的方式来记录 时差∆t。仪器记录点在两个接收 器的中点，下图 井径变化对声波 时差的影响 井仪器在井内自下而 上移动测量，便记录出一条随深 度变化的时差曲线，图给出了时 差曲线实例。声波时差的单位是 μs/m或μs/ft。
声波测井的输出代表厚度为一个间 距的地层的平均速度，即仪器记录点 上下0.25米厚地层的平均速度。分析 测量及记录过程，不难发现，仪器记 录点与声波在两个接收器对应地层中 的实际传播路径的中点不重合，即存 在一定的深度误差，声波在地层中实 际传播路径的中点偏向发射器一方， 二者偏移的距离为： ∆h=a×tanθ 其中：a 为接收器到井壁的距离；θ 为第一临界角。 实际测井中，第 一临界角θ随地层速度的变化而变化， 距离a与井径、仪器倾斜程度有关。 因此，深度偏移是一个随机量，无法 校正。为降低井径变化、仪器记录点 与实际记录点的深度误差对单发双收 声系时差曲线的影响，提出了井眼补 偿声速测井（双发双收声系）
单发射双接收声速测井仪的测量 原理 如果发射器在某一时刻t0发射 声波，其传播路径如图所示，即 沿ABCE路径传播到接收换能器 R1，经ABCDF路径传播到接收 换能器R2，到达Rl和R2的时刻 分别为t1和t2，那么到达两个接 收换能器的时间差△T为：
声波速度测井PPT课件
井眼因素
井眼大小与形状
井眼的大小和形状对声波速度测井结果有直接影响。井眼过大会使声波在传播 过程中散射，导致速度降低。此外，井眼的形状也会影响声波的传播路径和速 度。
井眼内流体性质
井眼中的流体，如泥浆、水和油气等，对声波速度也有影响。流体的密度和声 波速度有关，密度越大，声波速度越高。
仪器因素
仪器分辨率
应用领域的拓展
随着技术的不断进步和应用需求的增加，声波速度测井技术的应用领域将进一步拓 展。
除了传统的石油和天然气勘探领域，声波速度测井技术还将应用于环境监测、矿产 资源勘探、地质灾害预警等领域。
随着技术的成熟，声波速度测井技术将逐渐成为地质勘查和工程勘察的重要手段之 一。
行业标准的制定与完善
为了规范声波速度测井技术的使用和 推广，相关行业标准和规范将不断完 善。
声波速度测井数据处理
数据预处理
对采集的原始数据进行滤波、 去噪和校准等处理，以提高数
据质量。
声波速度计算
根据测量得到的传播时间和距 离计算声波速度。
地层岩性识别
根据声波速度与地层岩性的关 系，对地层岩性进行识别和分 类。
结果解释与报告编写
将数据处理结果进行解释，编 写测井报告，为地质勘探和油
气开发提供依据。
复杂地质问题中的重要作用和应用前景。
05
声波速度测井的未来发展
技术创新与改进
声波速度测井技术将不断进行技 术创新和改进，以提高测量精度
和可靠性。
新型声波速度测井仪器将采用更 先进的信号处理技术和算法，以
增强对复杂地层的适应性。
未来声波速度测井技术将更加注 重智能化和自动化，减少人为干
预和操作难度。
子和双极子探头等。
声速测井技术方法和应用
声速测井技术方法和应用
声速测井技术是一种提升井下油气资源勘探开发水平和效率的
先进测井技术，它可以对潜在的油气藏进行了解，从而使得勘探工作变得更有效率和准确性。
声速测井技术基于定量振动分析原理，以声速解决了传统测井技术中测井仪器受力不均匀、尺度失真、测量失精度等问题，这一技术实现了通过便携式测量仪器对井内夹层和各种有限地层的精细测试，可以实现井缘地层的快速、准确测试。
声速测井技术无疑大大提升了井下精确测量的准确性，而且该技术的优势在于没有受外界电磁干扰的影响，使得井内的声速数据更加精确，因此在对潜在油气藏测试上更加准确。
另外，声速测井技术还可以用于井缘地层深部测试，可以更深入地了解到井下地质构造，从而更好地控制井下油气资源的开发风险，提升总的开发效率。
此外，声速测井技术还可以应用在地质构造和储层结合体的识别上，提供更全面、准确、可靠的地震测井数据，进而对潜在油气藏勘探做出准确地预测，提高资源开发效率。
从以上可以看出，声速测井技术在油气资源勘探开发中发挥着重要作用，它可以直接提升勘探和开发的准确性和可靠性，从而使得开发油气资源更加有效率。
因此，建议企业在选择测井技术时，应该优先考虑选用声速测井技术，以确保更准确、可靠的油气资源开发。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、声速测井的应用
1. 声速测井曲线
声波测井曲线是指声速测井仪测量到的声波时差值随深度变化的关系曲线，对于比较理想的地层，如厚的泥岩夹有薄层的情况，曲线如图8.3.9所示。
测井仪器一般是由下往上提升的，到两个接收探头都在下部泥岩层段时，测量的时差反映的是泥岩的时差。
随着仪器的提升，当上接收探头在砂岩段时(严格地说，当滑行纵波是从砂岩段上折回接收器时），声波时差将随仪器提升而降低，当下接收探头进入砂岩层段时，时差反映的是砂岩的时差值，且不再随仪器提升而变化。
当仪器继续提升时，上接收探头进入泥岩层段，测量的时差又将增大，随着仪器的近一步提升，下接收探头也进入泥岩层段，测量时差增大到泥岩时差，不再变化。
由此可见，声波曲线有如下特点：
第一，当目的层的上下围岩声波时差一致时，曲线对称于地层中点；
第二，岩层界面位于时差曲线半幅点；
第三，在界面上下一段距离上，测量时差是围岩和目的层时差的加权平均效应，既不能反映目的层时差，也不能反映围岩时差。
第四，当目的层足够厚且大于间距时，测量时差的曲线对应地层中心处一小段的平均读值是目的层时差。
2.声速测井曲线的应用
1) 划分地层
在讨论声波速度的影响因素时我们知道，不同的地层有不同的声速，因此，可以利用声速曲线划分地层。
在砂泥岩剖面，砂岩显示出较低的时差，而泥岩显示出较高的时差，砂岩中胶结物的性质对声波时差有较大影响，一般如是钙质胶结比泥质胶结的时差要低。
在砂岩中，随着泥质含量的增加，声波时差增大。
页岩的时差介于泥岩时差和砂岩时差之间。
砾岩时差一般较低，
且越致密时差越低。
在碳酸盐岩剖面，致密石灰岩和白云岩时差最低，如果含泥质，声波的时差稍微有增高，孔隙性和裂缝性石灰岩和白云岩，则声波时差明显增大，裂缝发育会出现周波跳跃，泥岩泥
灰岩时差较高。
在膏盐剖面，渗透性砂岩时差最高。
泥岩由于普遍含钙、含膏，时差与致密砂岩相近，如含有泥质，时差稍有增大，水石膏的时差很低，盐岩由于扩径严重，声波时差曲线显示周
波跳跃现象。
总之，声波时差的高低在一定程度上反映岩石的致密程度。
特别是它常用来区分渗透性和致密砂岩。
2) 判断气层
天然气的时差随温度t的变化而变化，一般地，天然气的时差随温度的变化式可用以下
公式来表示：
其中，时差的单位为微秒/米。
在常温常压下，天然气的时差比油和水的大得多，但由于气体受温度和压力的影响很大。
在高温高压下，其时差会发生明显减小，一般而言，在地层中天然气的时差要大于同样条件下的含油和水的时差。
另外，在含气层段上，声波时差往往会产生周波跳跃，在岩性一定的情况下，我们可以用这一现象来指示气层的存在。