阵列声波测井原理
04声波全波列测井
声波全波列测井一、声波全波列测井的几何横型及典型全波列波形：声波全波列信息：有纵波、横波（属于体波）、还有伪瑞利波和斯通利波（属于导波），对于快速地层（地层横波速度大于井内流体声速）。
在全波列信息中，初至波是地层纵波，其幅度较小，频率较高，在纵波之后是地层横波波至。
由于伪瑞利波的影响，横波部分幅度较大，最后到达的大幅度低频波是斯通利波，这是一种沿井壁与井内流体之间传播的导波，速度比井内流体声速略低。
低频斯通利波又称为管波。
对于慢速地层（地层横波速度小于井内流体声速），难以看到以临界折射方式传播的横波。
体波的主要特征是：在地层中传播，幅度存在几何扩散。
速度没有频散现象，有一系列共振频率。
在均匀各向同性的弹性介质中，纵波和横波的速度前面已经列出来了。
导波的主要特点是：沿井壁传播、幅度最大、进入地层和井内流体则显著衰减。
不存在几何扩散，相速度有频散。
斯通利波速度始终低于井内流体速度。
相速度的频散较小，中低频端有明显增加。
在均匀完全弹性地层中，低频斯通利波的速度与横波速度存在一定的关系，在软地层中我们就可以利用斯通利波速度估算地层横波到速度。
在进行全波列测井时，两个接收器交替接收来自两个发射器经地层传播过来的各种声波信息。
每一个深度点有四组波形数据被记录在磁带上。
3700的长源距声波通常每个波形到记录长度为960个类，采样间距dt可为2us、4us或8us。
声波全波列测井资料的一般处理流程是：首先识别和提取各道波形中纵波、横波、斯通利波等到波至点，然后计算各组份波的声波时差和幅度衰减，最后对波形进行频谱分析，提取各分波的主频、峰值及能量等参数。
二、下面先对3700、DDL-V及CSU三种长源距声波仪的声学结构和工作方式简单对比介绍一下：3700系列的长源距声波声系尺寸为T1’R12’R27’T2.记录T1-R1，T1-R2，T2-R1，T2-R2四道全波列波形。
每道波形从发射到接收总共采样960各数字，可相隔2us采样一个数（就是在这个时间点的波形幅度）。
阵列声波测井仪
在声波测井中，常常会因为地层的衰减，使得声波测井仪无法接收声波的首波信号。
为了增强接收的声波信号，通常采用两种方法：一是通过增大换能器尺寸来降低声波的频率从而减小地层衰减；二是增大换能器的发射功率来增大声波信号的功率，但是由于换能器所能承受的最大激发电压和温度的限制，致使发射声信号功率有限。
所以，可以通过相控阵技术使阵列发射探头发出的声信号同相位叠加，改善指向性达到增强首波信号的目的。
阵列声波测井仪有两种组成方式：一是单接收器和一维阵列声源的组合；二是单声源和一维阵列接收器的组合。
换能器为薄圆管形压电换能器。
本文采用了声波测井中的传输网络理论与指向性权系数的概念，推导出了换能器的几何形状与尺寸对线阵声源的导向系数的关系。
通过改变阵列接收器接收到的声波信号的时间偏移量和线阵声源的激发延迟时间，可以令接收的首波幅度（阵列声源）与叠加波的首波幅度（阵列接收器）达到最大。
通过本文提出的方法可以令声波测井中接收到的声波测井信号的首波幅度大大增加。
关键词：阵列声波测井、相控阵、指向性、换能器、激发延迟时间In acoustic logging, often because of the decline of formation makes sonic tool cannot receive the first wave of sound wave signal. In order to enhance the received acoustic signal, usually adopts two methods: one is through increased to reduce the frequency of the acoustic transducer dimension reducing formation attenuation; Second is to increase the transmission power of the transducer to increase the acoustic signal of power, but because of the transducer can bear the limit of maximum excitation voltage and temperature, the sound emission signal power co., LTD. So can make through phased array technology emission probe array acoustic signals with the phase superposition, achieve the enhancement purpose to the first wave signal to improve the directivity. Array acoustic logging tool is composed of two ways: one is the combination of single receiver and a one-dimensional array source; The second is simple sound source and the combination of a one-dimensional array receiver. Transducer is a thin circular tube in the shape of a piezoelectric transducer. This paper adopts the transmission network theory and directivity of acoustic logging weight coefficient, the concept of the geometric shape and size of the transducer is deduced on the relationship between the linear array direction Guide coefficient of sound source. By changing the array receiver to receive the time offset and linear array acoustic signal source excitation delay time, can receive the first wave of sound source (array) and superposition of wave amplitude of the first wave amplitude (array receiver) maximum. By the proposed approach can make sonic logging in the received the first wave of acoustic logging signal amplitude increase greatly.Keywords: array sonic logging、phased array、directivity、transduc、Stimulate the delay time引言声波测井就是利用声波在油井下面的地层中传播后，因为不同的地层密度等参数不一样，导致接收到的声波的参数产生变化，分析这些变化的参数，就可以分析出这些地层的结构，岩石属性，以及石油的分布情况，估计出储集层的孔隙度等性质。
声波测井原理
声波测井原理声波测井是一种利用声波在地层中传播的特性来获取地层信息的技术手段。
声波测井可以提供地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数，对于油气勘探和开发具有重要意义。
声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程，下面将对声波测井原理进行详细介绍。
首先，声波测井是利用声波在地层中传播的速度来获取地层信息的。
声波在地层中传播的速度与地层的物性参数有密切的关系，不同类型的地层对声波的传播速度有不同的影响。
通过测量声波在地层中的传播速度，可以推断出地层的孔隙度、渗透率等参数。
其次，声波测井是利用声波在地层中的反射和折射来获取地层信息的。
当声波遇到地层界面时，会发生反射和折射现象，根据反射和折射的规律，可以推断出地层的厚度、岩性等信息。
通过分析反射和折射的特征，可以识别出地层中的油气层、水层等目标层位。
另外，声波测井是利用声波在地层中的衰减来获取地层信息的。
声波在地层中传播时会发生衰减，衰减的程度与地层的渗透率、孔隙度等参数有关。
通过测量声波的衰减情况，可以推断出地层的渗透率、孔隙度等信息。
总的来说，声波测井原理是利用声波在地层中传播的速度、反射和折射、衰减等特性来获取地层信息的。
通过对声波在地层中的传播过程进行分析和解释，可以揭示地层的内部结构、物性参数等重要信息。
声波测井技术在油气勘探和开发中具有重要的应用价值，对于提高勘探开发效率、降低勘探风险具有重要意义。
综上所述，声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程，通过对声波在地层中的传播速度、反射和折射、衰减等特性进行分析，可以获取地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数。
声波测井技术是一种重要的地球物理勘探手段，对于油气勘探和开发具有重要意义。
希望本文能够对声波测井原理有所了解，并对相关领域的研究工作有所帮助。
偶极子 交叉偶极子阵列声波测井
MAC、XMAC仪器是目前国际上非常先进的 声波测井仪，由于声波换能器的响应频带较 宽，低频响应更好，在井下实现数字化，信 号动态范围更大，因此记录的波形更完整， 更有利于获得准确的纵波、横波、斯通利波 的时差、幅度等参数，特别是 XMAC仪器在分 析地层速度各向异性方面具有独特的优势。
一、声波基础理论概述 二、偶极子及交叉偶极子阵列声波测量原理 三、所提供的基本成果及图件 四、偶极子及交叉偶极子阵列声波地质应用
裂缝、溶孔发育段声波幅度及衰减情况
高角度裂缝发育段声波幅度衰减情况
5、地层速度各向异性
在构造应力不均衡或 裂缝性地层中，横波 在传播过程中通常分 离成快横波、慢横波， 且快、慢横波速度通 常显示出方位各向异 性，质点平行于裂缝 走向振动、方向沿井 轴向上传播速度比质 点垂直于裂缝走向振 动、方向沿井轴向上 传播的横波速度要快， 以上就称之为地层横 波速度的各向异性。
Vs=(μ/ρ)0.5
对于大多数岩石， Vs比Vp小1.6至2.4倍
2019/11/16
8
软地层中声波的传播
由于软的固结松散的岩石 具有较小的弹性硬度，使 得软地层中声速相对较慢。 因此在硬地层中可以获得 横波和纵波时差，然而在 慢速的固结较差的地层中， 由于横波速度小于井内流 体声速，横波首波与井中 钻井液一起传播，不能产 生临界折射的滑行横波， 使得单极声波测井无法测 出横波的首波。
页岩
58.8-143
液体及气体：
材料
时 差 （us/ft ）
水（淡水）： 水（含NaCl 100,000mg/L ） 水（含NaCl 200,000mg/L ） 石 油： 泥 浆： 氢： 甲 烷：
208 192.3 181.8
238.1 189 235.3 666.6
阵列声波测井的原理
阵列声波测井的原理
阵列声波测井是一种地球物理测井技术，其原理是利用声波在地下岩石中的传播特性来获取地层的物理特征。
下面是阵列声波测井的主要原理：
1.声波传播原理：阵列声波测井利用地下介质中的岩石和流体对声波的传播速度和衰减产生的影响。
当声波传播到不同性质的地层时，会发生反射、折射和散射等现象，可以通过地震学和声学理论研究声波的传播规律。
2.发射与接收系统：阵列声波测井使用一组多个发送和接收器件构成的阵列来发射和接收声波信号。
发送器件通常是振动子，它能够将电信号转换为机械振动，从而发射声波信号。
接收器件通常是压电晶体或振动器，能够将接收到的机械振动转换为电信号。
3.接收信号处理：接收到的声波信号被记录下来并进行信号处理。
通常会通过时域和频域的方法对接收信号进行分析，比较接收到的信号和已知模型的差异，从而推导出地层的波速、衰减、密度等物理参数。
4.解释与应用：通过对地层声波响应的解释，可以获得地层的结构、岩性、饱含流体类型和含量等信息。
阵列声波测井可用于石油勘探、地质调查、地下水资源评价等领域，帮助确定油气储层的分布和性质，评估地下水资源的储量和质量等。
阵列声波测井技术基础和应用
四、阵列声波测井基础
P-波：也就是纵波，它取“Primary”的字首，表示初至波的 意思。（也叫 Compressional Wave） S-波：就是横波，它取“Secondary”的字首，表示次到波的 意思。（也叫 Shear Wave）
四、阵列声波测井基础
斯通利波（Stoneley Wave）：是一种沿井壁传播的、在井 壁和声波探头之间环状空间中的流体（一般是井内泥浆）中 产生的导波，即当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时 就会产生斯通利波。斯通利波在全波列上具有波幅相对较 大、频率较低、速度低于井内的流体纵波声速等突出的特 点。斯通利波的相速度一般为纵波速度的0.89-0.96倍，其频 率小于5000Hz，斯通利波在流体和固体交界面处波幅最大， 在流体介质中斯通利波的衰减最快。 应用：利用它的衰减可以进行地层渗透率的评价。
(MIRL 3206)
PA
小探头 ———
——— ———
9.0″ 5.5″
24″
550
井眼居中测量
五、阵列声波测井仪
三大测井公司 1、斯仑贝谢公司：DSI 2、阿特拉斯公司：MAC、XMAC 3、哈里伯顿公司：WaveSonic
六、声波慢度的提取
波形区分方法：
（1）、在声波全波列图上，横波幅度大于纵波幅度； （2）在声波全波列图上，纵波和横波首波相位是相反的，即相位相差180°； （3）从到达时间上区分速度较快的纵波和速度较慢的横波及其它速度更慢的 斯通利波。
增加井内液柱压力，将减小井眼周围的应力集中，当有 效切向应力变为拉伸并达到岩石的抗拉强度时，地层容易 张性破裂，在井壁上产生裂缝。当岩石受最大切向应力 时，θ应为90°，得到地层破裂时
3σ x − σ y − Pm − α Pp = −St
正交偶极子阵列声波测井(XMAC-II)
小于 1。 由双井径测井曲线可近似计算不平衡构造因子，根据式 6-8 计算的最小水平主应力及 不平衡构造因子计算最大水平主应力。 根据最大水平主应力与最小水平主应力，进而计算地应力差。 ②地应力方向 地下不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度，因此在地壳应力场的作用下， 都可能发生弹性变形或产生弹性势能。 某深度的岩石在垂向主应力， 最大与最小水平主应力 的作用下， 一般处于相对平衡状态。 当井眼在地层内被钻开后， 在井壁岩石上形成应力集中， 垂直于井轴的横向截面上处于两个水平应力的压力作用及钻井液的张应力作用。 根据力的叠 加原理，井壁上的应力状态用下式表示： Sθ= S1+S2-2(S1-S2)·COS2θ-Pm (6-9) 式中：Sθ—井壁岩石的切向应力； S1—最大水平主应力； Pm—钻井液柱压力； θ—相对于最大水平主应力方向的逆时针方位角。 由(6-9)式可看出，当θ为 0 度或 180 度时，即在最大水平主应力的方向，井壁岩石所 受的应力最小，此时切向应力值为： Sθ=3S2-S1-Pm (6-10) 当θ为 90 度或 180 度时，即在最小水平主应力的方向上，井壁岩石所受的切向应力最 大，此时切向应力值为： Sθ=3S1-S2-Pm (6-11) 根据脆性材料破裂理论，当作用力达到或超过材料的破坏强度时，就会发生破裂现象。 井眼周围的岩石在最大水平主应力方向， 受到较弱的压应力， 此时的岩石不易受地应力破坏， 井眼尺寸应接近钻头直径。如果泥页岩与钻井液作用，发生水化膨胀，进而出现井壁破坏的 情况，要与地应力的作用区别开来。井眼在最小水平主应力方向受到较强的压应力，当这个 压应力超过岩石的抗剪强度时， 井壁岩石就会发生剪切破坏， 出现井壁崩落， 形成椭园井眼。 显然，椭园井眼的短轴方向即为最大水平主应力方向。 井眼崩落椭园的测量是由四臂或六臂地层倾角测井仪直接测量的。测井是在电缆提升 过程中进行的，当电缆以一定速度提升时，测井仪器也以一定速率旋转，当某对极板进入椭 园井眼的长轴位置时，测井仪不再旋转，而是按一定的方向上升，这样就可测出或计算出椭 园井眼的长轴及短轴。再结合一号极板测量的方位，就可判断出最大水平主应力方向。
声波测井重要知识点
声波测井重要知识点声波测井是地球物理勘探中常用的一种测井方法，其原理是利用声波在地层中的传播特性来获取有关地层结构和岩石属性的信息。
声波测井包括测量地震波在地层中传播时间和振幅的测井方法，以及通过分析地震反射和折射来确定地层性质的地震测井方法。
本文将介绍声波测井的基本原理以及几个重要的知识点。
声波测井原理：声波在地层传播时会受到地层的吸收、散射和反射等因素的影响，从而传播的速度、振幅和频率会发生变化。
通过测量声波的传播特性，可以获得有关地层的信息。
声波测井的主要知识点如下：1.声速：声速是声波在介质中传播的速度，它受到地层岩石的密度和流体饱和度等因素的影响。
常见的声速测井方法有全波传播时差测井、全波传播振幅测井和多道测井等。
2.声频率：频率是声波的振动次数，它对地层信息的分辨能力有很大影响。
高频率的声波能够提供更高的地层分辨率，但传播距离较短，低频率的声波可以传播更远，但分辨率较低。
合理选择声波的频率可以获得更准确的地层信息。
3.反射：地震波在地层中传播时，会遇到不同介质之间的反射界面，从而产生反射波。
反射波的振幅和到达时间可以提供地层的界面信息，如岩石层位、裂缝、气水界面等。
4.折射：地震波在地层中传播时，会由于介质的变化而发生弯折，这种现象称为折射。
折射波的振幅和到达时间可以提供地层的速度、倾角和入射角等信息。
5.衰减：声波在地层中传播时会由于介质的吸收和散射而衰减。
衰减会导致声波传播距离的减小和振幅的减弱。
对于薄层和含有流体的岩石，衰减影响更为显著。
6.岩石弹性参数：声波测井可以通过测量声波传播速度和密度等参数来确定地层岩石的弹性参数，如岩石的弹性模量、泊松比、剪切模量等。
这些参数对于岩石力学性质和岩性解释非常重要。
7.流体饱和度：声波测井可以通过测量声波速度的变化来估算地层中的流体饱和度。
由于流体的密度和声速与岩石不同，当地层中存在流体时，声速会有明显的变化。
声波测井可以提供丰富的地层信息，对于确定含油气层、划分地层、解释岩性和评价油气储层等都具有重要意义。
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阵列声波测井原理
阵列声波测井是一种利用声波技术来测量井壁岩石物性参数的方法。
它利用了声波在不同介质中传播速度不同这一物理现象，通过测量声波在岩石中的传播速度和衰减程度，进而推算出井壁岩石的物性参数，如泊松比、弹性模量、密度等。
阵列声波测井是一种非侵入式的测井方法，即不需要对井壁进行钻孔或取心样，而是通过在井内下放一根带有多个声波发射器和接收器的探头，将声波信号发射到井壁上并接收反射回来的信号，从而实现对井壁岩石物性的测量。
阵列声波测井的优点在于其高分辨率和准确性。
由于其探头上带有多个声波发射器和接收器，可以在一个测量位置进行多次测量，从而获得更加准确的数据。
此外，阵列声波测井可以获取更加详细的井壁岩石物性信息，如各向异性、孔隙度、渗透率等，进而为油气勘探和开发提供更加准确的地质数据支持。
阵列声波测井的应用范围非常广泛。
它可以用于不同类型的油气储层和地质构造的测量，如碳酸盐岩、砂岩、页岩、裂缝岩等。
此外，阵列声波测井还可以用于水文地质、矿产资源勘探、地下工程等领域的测量。
阵列声波测井的测量原理主要包括传播时间测量、振幅衰减测量和相位测量。
其中，传播时间测量是最基本的测量方式，通过测量声
波从发射器到接收器所需的时间，可以计算出声波在岩石中的传播速度，从而推算出岩石的物性参数。
振幅衰减测量可以用来评估岩石的衰减能力，相位测量则可以用来评估岩石的各向异性。
阵列声波测井虽然具有高分辨率和准确性的优点，但也存在一些局限性。
首先，阵列声波测井需要良好的井壁条件，如平整度、光洁度等，否则会对测量结果产生影响。
其次，阵列声波测井需要高质量的数据处理和解释，否则会对数据的准确性和可靠性产生影响。
最后，阵列声波测井的成本相对较高，需要进行专业的设备和技术支持。
阵列声波测井是一种基于声波技术的高分辨率、准确性较高的测井方法。
它可以广泛应用于不同领域的地质勘探和开发，为油气产业和地质学研究提供了重要的技术支持。