变密度声波测井技术原理
一、测井原理简介
声幅－变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声幅-变密度仪(CBL-VDL)组成，能够实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。
声幅－变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。
对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥浆（或井液）折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮，测井图上显示条带为黑色。而光点亮度低时，测井图上显示为灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白色条带。变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带，以其颜色的深浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。
※仪器测井原理（CBL)
1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波；
2、套管波沿最短路径传播，折射入井液；
3、接收器接收声波波列中首波的幅度；
4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录；
5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线；
6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。
※仪器测井原理（VDL)
1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）；
2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面；
3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带；
4、测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱；
5、通过对全波列的强弱程度分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量。
也可以用下图加以解释，全部波列形成亮暗条纹显示在胶片上，对比度取决于正峰幅值。波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。套管波信号显示了很有规律的条纹，而地层波的条纹显得更为扭动。
二、测井资料质量控制
几个基本概念
自由套管：未胶结的套管。
第一胶结面：套管与水泥的胶结。
第二胶结面：水泥与地层的胶结。
声幅曲线要根据套管外径尺寸的大小在自由套管处进行刻度检查，且有30－50米连续曲线，曲线变化平稳，符合质量要求，声幅重复曲线误差小于10％。不同套管外径刻度值如下：
套管外径（英寸）声幅值（mV）
4 89
4 1/2 81
5 76
5 1/2（常用） 69-72（常用71）
7 62
7 5/8 59
9 5/8 51
10 3/4 48
变密度门坎合适，灰度清晰，在第一、第二交接面均好的井段，波列变化与岩性具有相关性；
测速600m/h；
变密度曲线在自由套管处应反映出套管波信号，呈现一条条黑白相见的直条带；
声幅-变密度测井时，必须带扶正器，以保证仪器居中；
测井时间一般在固井后36－48小时进行测量。
三、测井资料解释方法
2、定量解释
①根据声幅曲线的幅度值，采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量。即：
相对幅度C = ( 目的层段的声幅值/ 自由套管井段的声幅值) * 100%
当相对幅度≤20%时，确定为胶结良好；
当相对幅度20-30%时，确定为胶结中等；
当相对幅度≥30%时，确定为胶结差。
②根据变密度图上套管波显示的强弱来确定第一胶结面的胶结级别，套管波信号微弱或缺失定为第一胶结面胶结良好；套管波显示清晰，曲线粗而黑，套管接箍明显，定为第一胶结面胶结差；套管波显示较弱时定为第一胶结面胶结中等。
③根据声幅－变密度测井资料解释规程，依据变密度图上显示的地层波的强弱来确定第二胶结面的胶结级别。
对同一口井的不同井段，变密度地层波显示强确定为胶结良好；地层波微弱或缺少，确定为胶结差；地层波可以辨认出，但地层波信息不清晰，确定为胶结中等。
四、补充规定
１、对于新钻井挂尾管、套损管部分悬挂小套管等测量井段内出现套管内径不同的情况，进行CBL-VDL测井时，在不同直径的套管内实行“分别刻度，分段测量”。
2、CBL刻度值必须和所在刻度井段自由套管CBL理论响应值一致。
3、若无自由套管，在进行刻度时，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
4、对于全井段悬挂小套管且无自由套管的情况，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
5、“分别刻度，分段测量”时，两段都必须测量出悬挂器位置，且重复井段不得少于50米。
五、CSU配接便携式CBL-VDL测井仪
1、设备连线
测量时，便携式机箱上的接线孔下排的1、7、10分别连线对应于电缆缆芯的1、7、10，上排的10连线对应于电缆缆芯的3，未列出的接线孔没有用到。如图：
电缆各缆芯的功能如下表，未列出的没有用到：
电缆缆芯主要功能
1、3 磁定位CCL信号
4、6 接供电器，给井下仪器供电，要快速供电
7 声波、GR信号
3、10 接地
2、仪器连接
注意：下井前一定要检查上下扶正器的销子，防止滚轮处脱开，造成卡仪器的后果。
3、软件操作
①CCS置于测RFTA位置，启动便携式机箱的Win98系统，进入CBL/VDL测井程序。
②仪器串名称选择：声波变密度VCBL。
③输出参数选择：第二组，深度采样率应为32，时间采样率为0.1，每米脉冲数为393.8。
④接口控制选择：磁定位，声波变密度，单芯传输，自动逻辑，10mA。
⑤给仪器供电。通过供电器由电缆4、6芯给声幅仪器供电。电压175-180V，电流50mA。
⑥仪器刻度采用“VBL测试”。根据套管外径（英寸）选择合适的套管CBL值（mV），寻找“清水段”，即未固井段，使监视波形达到最大，可以进行“测试”，然后进行测前刻度。
⑦测试完成后，即可按照测量时的连线方式进行正常测井了。
4、测井步骤
①供电180V，电流大小视井下仪器不同而不同；
②在自由套管处刻度，声幅刻度值与套管外径（见下页）对应；
③下井过程中监视VBL值，使其不超过刻度值；
④在水泥返高处测重复曲线；
⑤下至凡尔位置，测主曲线。
Geolog-全波列声波测井中文手册-
Geolog软件技术手册Full Sonic Wave Processing -SWB 帕拉代姆公司北京代表处 2006年12月
1、综述................................................................................................................................................................................ - 1 - 1.1 预备知识..................................................................................................................................................................... - 1 - 1.2数据 ............................................................................................................................................................................... - 1 - 2、阵列声波全波形........................................................................................................................................................... - 2 - 2.1数据准备 ...................................................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1查看/创建一个声波列阵工具模版.......................................................................................................... - 3 - 2.1.2 练习指导2-创建其他波形属性.............................................................................................................. - 5 - 2.1.3波形分解.......................................................................................................................................................... - 6 - 2.1.4深度转换.......................................................................................................................................................... - 7 - 2.2 处理 .............................................................................................................................................................................. - 8 - 2.2.1数据分析......................................................................................................................................................... - 8 - 2.2.2去噪................................................................................................................................................................ - 11 - 2.2.3 设计滤波器................................................................................................................................................. - 17 - 2.2.4 振幅恢复 ..................................................................................................................................................... - 19 - 2.3阵列声波处理.......................................................................................................................................................... - 20 - 2.3.1处理模块简介 ............................................................................................................................................. - 20 - 2.3.2偶极波形处理 ............................................................................................................................................. - 21 - 2.3.3 单极波形处理 ............................................................................................................................................ - 23 - 2.3.4 拾取标志波至 ............................................................................................................................................ - 26 - 2.4后期处理 (32) 2.4.1综述 (32) 2.4.2频散校正 (33) 2.4.3 传播时间叠加 (36) 2.4.4 相关性显示 (38) 2.4.5 阵列声波重处理 (39) 3、机械性质 (44) 3.1综述 (44) 3.2 计算动力学弹性性质 (44) 附录I-快速运行 (46) 附录II-频散校正讨论 (47)
第8章 密度测井和岩性密度测井
第八章 密度测井和岩性密度测井 此两种测井方法是由伽马源向地层发射伽马射线，经与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收（即为伽马-伽马测井），地层不同，探测器记录的读数不同，从而被用来研究地层性质。 §1 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础 一、岩石的体积密度b ρ（即真密度）： V G b =ρ （单位体积岩石的质量） 对含水纯岩石： φρφρρρρφ ?+-=?+?=+=f ma f ma ma f ma b V V V V G G )1( 单位：（g/cm 3） 其中：V V V ma =+φ （1）组成岩石的骨架矿物不同，ρma 不同，如石英为2.65，方解石为2.71，白云石为2.87，对于相同孔隙度得到的体积密度也就不同，由此可判断岩性；另一方面，利用体积密度计算孔隙度时，必须得先确定岩性。 （2）孔隙性地层的密度小于致密地层，且随着φ的增加ρb 减小，由此可求φ。 且（盐水泥浆）（淡水泥浆）1.10 .1=f ρ 二、康普顿散射吸收系数∑ 中等能量γ射线与介质发生康普顿散射康普顿散射而使其强度减小的参数(康普顿减弱系数---由康普顿效应引起的伽马射线通过单位距离物质减弱程度)： A N z b A e ρσ??=∑ 沉积岩中大多数核素A z 均接近于0.5(见表8-1, P 138)，常见的砂岩、石灰岩、白云
岩的A z 的平均值也近似为0.5(见表8-2)， 所以对于一定能量范围的伽马射线（e σ为常数），∑只与b ρ有关。 密度测井利用此关系，通过记录康普顿散射的γ射线的强度来测量岩石的密度。 三、岩石的光电吸收截面 1、线性光电吸收系数：当γ的能量大于原子核外电子的结合能时，发生光电效应的概率。 n A Z λρτ1.40089 .0= 2、岩石的光电吸收截面指数Pe 它是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数，即伽马光子与岩石中一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面，单位b/电子。而它与原子序数关系为： Pe=aZ 3.6 a 为常数，地层岩性不同，Pe 有不同的值，也就是说Pe 对岩性敏感，可以以来确定岩性，Pe 是岩性密度测井测量的一个参数。 3、体积光电吸收截面 体积光电吸收截面也是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数，它是指每立方米物质的光电吸收截面，以U 来表示，单位b/cm 3。地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同（表8-2，139页）。U 对岩性敏感，也是岩性密度测井所要确定的一个参数。岩石的体积光电吸收截面为： ∑==n i i i V U U 1 Ui 、Vi 分别为组成岩石各部分的光电吸收截面和相对体积。如孔隙度为φ的纯砂岩的光电吸收截面为： f ma U U U ??+-=)1( 体积光电吸收截面U 与光电吸收截面指数Pe 有近似关系： b U Pe ρ/≈ 故可由Pe 求得U 。 §2 地层密度测井
声波测井技术在岩土工程勘察中应用
现代物业?新建设 2012年第11卷第9期 浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用 张建宏 （新疆新地勘岩土工程勘察设计有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002）摘 要：伴随着不断发展的数字测井技术，在测井当中，声速测井已经成为重要的方式之一。对岩体工程勘察中声波测井技术的应用进行了分析。 关键词：岩土工程；勘察；声波测井 中图分类号：[P258] 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）09-0047-02 声波测井主要分为声幅测井与声波测井两大类。一般来说，我们说的声波测井指的是对地层当中声波传播速度进行测量。 1 声波测井 在不同的介质当中，声波传播会有明显的差别，岩石当中的裂缝、风化以及溶洞对声波速度都有影响，因此对岩层物性特征的了解可以通过声波测试来进行。而声速测井测的是地层中声波传播的时间。 声波测井一般是对纵波速度进行测量，声波耦合通过仪器发射晶体声波，然后通过仪器接收晶体声波。由于接收晶体与发射晶体之间存在一定距离，所以传播速度与所测得的声波传播时差成反比。根据实际需要，也可以将传播时差换算成声波速度，然后再与其余的物理参数进行结合，也能够将横波速度计算出来，从而对弹性参数以及岩性的划分进行计算，这样更有利于岩土工程勘察工作的进一步开展。 2 岩石中声波的传播 我们所研究的是不同地质年代在地壳中的矿物成分以及结构各异的岩石，并且在岩石当中还存在裂隙与孔隙，但是它们的分布、大小、形状并非固定，而这些因素对岩石的物理性质都有不同程度的影响。岩石的声速指的是在岩石当中声波的传播速度，理论支持与实践证明：随着岩石密度的不断增大，声波速度也会随着提升。 2.1 岩性 如果岩石的岩性不同，那么声波传播速度也会有明显的区别。岩性不同，岩石密度就存在差异，一般来说，岩石密度从大到小依次为：石灰岩→砂岩→泥岩，而声波速度也会随着密度的减少而降低。 2.2 岩石结构 如果岩石的胶结性较差、较为疏松，声波速度也会降低；反之，声波速度则会升高。对于声波速度来说，岩石当中存在的溶洞与裂隙等也会产生一定程度的影响。 2.3 岩石孔隙间的储集物 岩石声波速度也会受到岩石孔隙当中不同储集物的影响。 2.4 地质时代以及地层埋藏深度 声波在地层当中的传播会受到地层时代以及地层埋藏实际深度的影响。当地质时代与岩性相同，那么埋藏的深度越大，声波传播的速度也就越大；反之，埋藏的深度越小，那么声波速度也会随着减小。在岩性相同的情况下，相比新地层，老地层的声波传播速度更快，这主要是由于在漫长的地质年代中，老地层受到了覆盖岩层长期性压实产生的结果。此外，由于长期地壳运动，岩石骨架颗粒的排列也会越来越紧，其弹性与密度都会不同程度地增加。 3 声波测井的应用范围 3.1 钻孔岩性的划分 由于不同的岩层所具有的声波传播速度是不同的。所以，地层岩性可以通过声速测井来进行判断。在钻孔岩性的划分当中，也可以结合自然伽玛、电阻率等有关的参数。 3.2 岩层风化、氧化带的确定 由于受到了氧化与风化，岩石的胶结程度会受到不同程度的影响，甚至会出现破碎，从而导致强度减弱、密度减小、波速减小，将完整的岩石声波速度与所测得的声波速度进行比较就会发现。岩石的疏松与破碎的程度能够通过波速的减少量来判断，因此对岩层的氧化带、风化都能够加以确定。 Engineering Construction 工程施工 – 47 –
声波变密度处理
变密度测井解释 一、数据加载 平台工具——数据管理——数据浏览解编——在网上邻居中找井（如：Z197，里面有两个文件:Z.900常规曲线和ZW.900变密度wf1、wf2）——设置解编模块，点上端第三个图标，在出来的对话框中选yocurve常规和ycydl变密度，确定——解编，先点右键解编小的，名称改为Z197；再解编大的，名称改为Z197，覆盖前一个. （注：两个文件要解编到同一个文件中，故名称要起的一样） 二、水泥胶结评价 生产测井——工程测井——水泥胶结评价——打开Z197.WIS—— 1.波形预处理 (1)，选择能够编辑，改曲线名称GR——ZGR；CBL ——ZSCB； （2）.调节深度棒，使之处在有曲线的范围内，点右道的“显示指定深度波形”图标——点WF1——再在波上按右键点一下——出现“显示波形”对话框——（3）.双击兰棒——填入波形整体量，即需将波形整体上移的幅度大小；其它三个值分别为0、200、0，
一般不改动，视具体情况而定。 保存参数——点击处理——完成后保存为缺省模版——按否——做下一步 2.波至检测 （1）选择能够编辑，改曲线名称GR——ZGR；CBL ——ZSCB； （2）.调节深度棒，使之处在有曲线的范围内；（3）对深度：根据完井的GR曲线来对深度 扫描其完井，算出需移动的深度后(方法同2.8）,打开平台工具——数据管理——WIS管理器——打开井——选中GR、磁定位、声幅曲线——移动深度（4）、对尖子：将声幅曲线自由套管段的尖子与磁定位对上、 点住声幅曲线的名称——单击右键——数据编辑——选中要编辑的深度段——工具栏/单击曲线上下移动/填入要移动的量 个别尖子进行单独编辑：店中曲线——拖动鼠标——选中要编辑的曲线段——单击右键——选中要编辑的方法{曲线数据编辑、……、乘法加法因子校正} （5）.填写参数卡 套管波检测开始时间：把红线放到第一个波的波谷/波峰处，其所对应的时间，取整数值,266-200.
声波变密度测井技术及其应用
声波变密度测井技术及其应用 目前油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的，其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响，来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井，它包括发射探头和接收探头，仪器的源距有两种，3ft和5ft，3ft的用于声幅测量，5ft的用于变密度测量。电子线路可以挂接连续测斜仪、高分辨率声波、双侧向和双感应等探头，实现多探头组合测井。 一、声波变密度下井仪 测井仪的声系由两个压电晶体组成，一个发射，一个接收。声源的工作频率为20KHz，重复频率15-20Hz。测井时，声源发出的声脉冲在井内各个方向传播，当传播到两种介质的交界面时，会发生声波的反射和折射。 井下仪电路主要由4个单元电路组成，即逻辑单元、接收单元、低压电源及信号衰减单元、发射控制及换档脉冲检测单元。逻辑信号首先进入半峰值再生电路，检测出的逻辑信号进入逻辑形成电路，产生发射、接收直流逻辑方波，并形成同步脉冲。同步脉冲与发射逻辑共同进入逻辑控制电路，产生各种控制信号，触发脉冲送发射电路，经换能器转换成声波信号，经地层传播，被接收换能器转换成电信号而送入预放级，经隔离选择，控制晶体发射、接收，然后接收信号经增益控制、发射干扰抑制等处理，最后与发射标志脉冲经电缆传输到地面。 二、声波变密度测井能够解决的问题 1、全波列分析 全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息，我们主要对前12-14个波的幅度及到达时间进行分析。一般情况下，前3个波与套管波有关，反映套管与水泥环的胶结状况；第4-6条相线与水泥环中传播的声波信号有关，它反映水泥环与地层的胶结状况。 2、声波变密度测井检查固井质量 （1）套管外无水泥。这种情况下，套管波反射能力很强，地层波较弱或没有，变密度的相线差别不大，基本均匀分布，套管接箍明显，固井声幅为高幅值。 （2）水泥与套管和地层胶结良好。这种情况下，由于套管和固结水泥的差别较小，声波大量进入地层，因而套管波很弱，地层波很强，固井声幅为低幅值。 （3）水泥仅与套管胶结良好，与地层胶结差。这种情况声波不在套管界面反射而是进入水泥环，水泥环对声波能量衰减很大，传给地层的声波能量很小，所以套管波和地层波都很弱，但固井声幅显示低幅值。 （4）水泥与套管胶结一般。这种情况下套管把大部分声波能量反射回来，只有小部分声波能量进入地层，套管波和地层波都有一定的幅度。 3、声波变密度测井的优点 （1）能够对即套管与水泥和水泥与地层两个界面进行胶结状况的评价。 （2）施工效率提高。采用组合测井方式，缩短了作业时间，降低了劳动强度，缩短了完井周期。
声波测井技术发展现状与趋势
浅谈声波测井技术发展现状与趋势 摘要：以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。 关键词：声波测井；换能器；单极子声波测井；多极子声波测井； 从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等)；计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等)；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要
的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测井方法之一。 一、测井技术发展现状及趋势 声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控制声束指向性的 基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。
声波测井技术在岩土工程勘察中的应用
浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用摘要：本文首先论述了声速测井的测试原理，进而论述了影响岩石声波速度的主要因素，第三以工程实例，利用声波测井技术得到了评价岩土动力学特征的参数，既校正地解释岩性和岩层，还反映了岩土层的相对强度，为建筑设计提供一定的参考依据；最后，文章还阐述了当前声波测井技术在岩土工程勘察中存在的不足之处，以供参考。 关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用 abstract: this paper first discusses the velocity measurement principles of well logging, and then discusses the influence of the main factors rock acoustic velocity, and the third by engineering example, the acoustic logging technology got the evaluation of the parameters of the dynamic characteristics of rock, both correction to explain the lithology and rocks, but also reflect the relative strength of geotechnical layer, for building design provides some reference basis; finally, the paper also expounds the current acoustic logging technology in geotechnical engineering investigation in existence deficiency, for reference. keywords: acoustic logging technology; geotechnical engineering; application 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：
声波变密度测井技术
声波变密度测井技术及其应用 目前，胜利油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的。其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响，来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井，包括发射探头和接收探头。仪器的源距有两种，3ft和5ft。3ft的用于声幅测量，5ft的用于变密度测量。电子线路可以挂接连续测斜仪、高分辨率声波、双侧向和双感应等探头，实现多探头组合测井。 一、声波变密度下井仪 测井仪的声系由两个压电晶体组成，一个发射，一个接收。声源的工作频率为20kHz，重复频率15～20Hz。测井时，声源发出的声脉冲在井内各个方向传播，当传播到两种介质的交界面时，会发生声波的反射和折射。 井下仪电路主要由4个单元电路组成，即逻辑单元、接收单元、低压电源及信号衰减单元、发射控制及换档脉冲检测单元。逻辑信号首先进入半峰值再生电路，检测出的逻辑信号进入逻辑形成电路，产生发射、接收直流逻辑方波，并形成同步脉冲。同步脉冲与发射逻辑共同进入逻辑控制电路，产生各种控制信号，触发脉冲送发射电路，经换能器转换成声波信号，经地层传播，被接收换能器转换成电信号而送入预放级，经隔离选择，控制晶体发射、接收，然后接收信号经增益控制、发射干扰抑制等处理，最后与发射标志脉冲经电缆传输到地面。 二、声波变密度测井能够解决的问题 1．全波列分析 全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息。我们主要对前12～14个波的幅度及到达时间进行分析。一般情况下，前3个波与套管波有关，反映套管
变密度声波测井技术原理
一、测井原理简介 声幅－变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声幅-变密度仪(CBL-VDL)组成，能够实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。 声幅－变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。 对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥浆（或井液）折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮，测井图上显示条带为黑色。而光点亮度低时，测井图上显示为灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白色条带。变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带，以其颜色的深浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。 ※仪器测井原理（CBL) 1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波； 2、套管波沿最短路径传播，折射入井液； 3、接收器接收声波波列中首波的幅度； 4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录； 5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线； 6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。 ※仪器测井原理（VDL) 1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）； 2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面； 3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带； 4、测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱； 5、通过对全波列的强弱程度分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量。 也可以用下图加以解释，全部波列形成亮暗条纹显示在胶片上，对比度取决于正峰幅值。波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。套管波信号显示了很有规律的条纹，而地层波的条纹显得更为扭动。 二、测井资料质量控制 几个基本概念
声波变密度
目前，胜利油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的。其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响，来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井，包括发射探头和接收探头。仪器的源距有两种，3ft和5ft。3ft的用于声幅测量，5ft的用于变密度测量。电子线路可以挂接连续测斜仪、高分辨率声波、双侧向和双感应等探头，实现多探头组合测井。 一、声波变密度下井仪 测井仪的声系由两个压电晶体组成，一个发射，一个接收。声源的工作频率为20kHz，重复频率15～20Hz。测井时，声源发出的声脉冲在井内各个方向传播，当传播到两种介质的交界面时，会发生声波的反射和折射。 井下仪电路主要由4个单元电路组成，即逻辑单元、接收单元、低压电源及信号衰减单元、发射控制及换档脉冲检测单元。逻辑信号首先进入半峰值再生电路，检测出的逻辑信号进入逻辑形成电路，产生发射、接收直流逻辑方波，并形成同步脉冲。同步脉冲与发射逻辑共同进入逻辑控制电路，产生各种控制信号，触发脉冲送发射电路，经换能器转换成声波信号，经地层传播，被接收换能器转换成电信号而送入预放级，经隔离选择，控制晶体发射、接收，然后接收信号经增益控制、发射干扰抑制等处理，最后与发射标志脉冲经电缆传输到地面。 二、声波变密度测井能够解决的问题 1．全波列分析 全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息。我们主要对前12～14个波的幅度及到达时间进行分析。一般情况下，前3个波与套管波有关，反映套管与水泥环的胶结状况；第4～6条相线与水泥环中传播的声波信号有关，它反映水泥环与地层的胶结状况。 2.声波变密度测井检查固井质量 （1）套管外无水泥。这种情况下，套管波反射能力很强，地层波较弱或没有，变密度的相线差别不大，基本均匀分布，套管接箍明显，固井声幅为高幅值。 （2）水泥与套管和地层胶结良好。这种情况下，由于套管和固结水泥的差别较小，声波大量进入地层，因而套管波很弱，地层波很强，固井声幅为低幅值。 （3）水泥仅与套管胶结良好，与地层胶结差。这种情况声波不在套管界面反射而是进入水泥环。水泥环对声波能量衰减很大，传给地层的声波能量很小，所以套管波和地层波都很弱，但固井声幅显示低幅值。（4）水泥与套管胶结一般。这种情况下套管把大部分声波能量反射回来，只有小部分声波能量进入地层，套管波和地层波都有一定的幅度。 3.声波变密度测井的优点
试分析声波测井技术在岩土工程勘察中的应用
试分析声波测井技术在岩土工程勘察中的应用 发表时间：2018-09-17T10:49:45.890Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：竺新强 [导读] 摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。 江苏省地质工程有限公司江苏南京 210000 摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。 关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用 引言 现如今工程项目施工条件的复杂化，传统的勘察技术已经难以解决当前岩土工程勘察工作中的技术难题，唯有不断更新岩土工程勘察技术，充分结合施工现场实际情况，组建强大的技术队伍，才能够保证岩土工程勘察工作的顺利开展，使工程项目取得良好的经济效益与社会效益。声波测井就是当前在岩土勘察工作中应用的较为新型的勘察技术。 1 现代声波测井技术概述 声波速度测井是通过测量井下岩层的声波传播速度(实际中记录的是声波时差值)，研究井外地层的岩性、物性，估算地层孔隙度的一种测井方法。在应用的过程中充分利用声波进行孔内信息的获得，然后能够有效的进行井孔的判断，例如岩石的密度、风化程度及地层的划分等方面。随着科学技术的不断发展，声波测井的技术也得到进一步发展，其主要体现在以下几个方面:一是源探测模式朝组合化模式发展，声波测井的发展会从传统单一的方式逐渐的朝向多级声波测井，其主要是对传统的方式进行改进和优化；二是探测器数目朝阵列化朝发展，这样的发展能够有效的保证整体的分辨效率；三是逐渐的朝向可控化方向发展，从而能够对各个声波进行发射，同时有效的对其进行控制；四是不断地朝向数字化方向，使得信息采集效率能够进一步提高。就目前的情况来看，我国的声波特点技术可分为3种，即单极子声波测井技术、多极子声波测井技术及相控声波测井技术。 2 目前几种主要的声波测井技术 2.1 单极子声波测井技术 单极子声波测井技术最主要的部分是单极子声源及接收技术。单极子声源属于圆管状的压电振子，当具有很大的辐射声波时，压电振子尺度也就充当了脉动球源的作用。通过单极子声源能够逐渐地朝向各个方向进行能量的发射，从而能够对各个信息进行综合。 2.2 多极子声波测井技术 最早进行多级子声波测定技术的研究是因为单级子声波不能够有效地进行滑行横波波速的测定，因此在应用基础上进行优化。多极子声源中主要包括两类声源，即偶极子声源和四极子声。目前主要是应用在充液井孔中，能够进一步激发更多的子波，当曲波是偶极子波的时候，螺旋波就会分为四极子波，其速度比地层横波波速小一些。从研究中可以知道通过使用多极子声波进行测井测试能够得到更多的测得地层横波，同时准确率非常高。目前我国也研发出了多极子阵列声波测井仪，其能够进行测井控制，从而能够确保综合信息的获取。 2.3 相控声波测井技术 随着科学技术的不断发展，我国加大了对声波测井的研究，方位声波测井属于最新的测井技术，其在很多方面都具有很多优势，能够进行地层评价、裂缝评价等。相控声波测井技术是方位声波测井的主要技术，其声波辐射器主要是通过多个振动元件构成，并且能够进行任意的分布，在应用都过程中需要通过信号的控制能够进行声波辐射器控制。目前对于该项技术也是属于声波测定技术的最新研究，因此也是得到了高度的重视。 3 声波测井在岩土勘察工程实例当中的应用 3.1 钻孔岩性的划分 通过分析某市综合楼ZK6勘察钻孔的综合测井资料，可以看出不同地层例如粘土、砂岩以及泥岩等各地层的声波波速的差异。 岩土名称深度范围/m 波速Vp/m 黏土 2.3～8.0 460 粉砂 8.0～12.5 750 粉质黏土 12.5～16.0 620 从实际的情况来看砂层具有很高的纵波速度，而在黏土及粉质黏土的纵波速度方面是比较低的，对其进行分析后可以进行钻孔岩性的划分，同时能够得到更好的分层效果。 3.2 岩层风化带及破碎带确定 3.2.1 通过对某行政办公楼ZK04号勘察钻孔进行声波测试，结果表明在石英砂岩段深度范围内，波速随深度而变化，而在这个过程中会存在一个分界点，即垂直深度控制在17.2m。当其深度小于了这个分界点，其纵波速度为3300m/s；当其超过了分界点的时候纵波的平均值达到了6500m/s。而产生这些情况的主要原因是因为浅部的岩层受到了风化影响，17.2m以浅为强风化花岗岩，以深为中等风化花岗岩，因此随着基岩风化程度加大，波速将得到进一步降低。 3.2.2 从ZK10号勘察钻孔中可以知道：40m以深为中等风化花岗岩，声波测试结果表明，中等风化花岗岩声速在6300m/s～7500m/s之间。当深度为45.2m～49.5m的时候，纵波速度曲线降低至5450/s～6100m/s，因此就能够进一步确定出基岩破碎带为46.20m。 3.3 解释裂隙和软弱夹层 在岩土工程建设的时候会存在很多问题，主要是软弱夹层和裂隙方面的问题，其需要引起我们的高度重视。从煤矿开采工程ZK05号中可以看出：通过使用钻孔方法能够进一步揭露处来的岩层也是花岗岩，其中纵波速度曲线在以下几个段有所降低，即：21.50m～22.00m，33.80m～34.40m，40.10m～40.90m，同时对于这些孔深阶段电阻率曲线也是出现异常，通过分析可以知道这段主要为为岩层裂隙或破碎带，而钻探结果表明上述3段岩芯破碎、裂隙发育，其钻探、声波测试及电阻率测试结果相吻合。 3.4 弹性参数的确定 通过进行测井计算得到的岩土力学性质，然后将其和实验室所得到的数据进行分析对比，从而能够分析出其中的相关性和可比性，因
声幅-变密度测井
声幅-变密度测井 （张智勇编辑整理） 一、测井原理 声幅-变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声 幅-变密度仪(CBL-VDL)组成，能够实现一次下井，测出CCL、 GR、CBL-VDL等多条组合曲线。 声幅-变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大 部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3 英尺和5英尺。 对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥 浆（或井液）折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传 播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波 的幅度。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当 仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通 过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。 对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为 三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接 收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传 至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波 器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮， 测井图上显示条带为黑色。而光点亮度低时，测井图上显示为 灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白色 条带。 变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带，以其颜色的深 浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套 管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来 确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。 ※仪器测井原理（CBL) 1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波； 2、套管波沿最短路径传播，折射入井液； 3、接收器接收声波波列中首波的幅度； 4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录； 5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线； 6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。 ※仪器测井原理（VDL) 1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）； 2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面； 3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带；
5700测井技术介绍—阵列声波测井原理及地质应用
5700测井技术介绍—— 阵列声波 测井原理及地质应用
目录 一、前言 (2) 二、阵列声波测井原理 (2) 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 (2) 2、交叉偶极子阵列声波仪器的测量原理 (3) 3、阵列声波的测量方式 (4) 4、阵列声波测井波形分析 (4) 三、阵列声波的处理 (6) 1、提取纵波、横波及斯通利波 (6) 2、数据处理STC算法 (6) 3、全波列分析处理程序 (7) 四、阵列声波的基本地质应用 (8) 1、利用纵波、横波及斯通利波识别裂缝 (8) 2、鉴别岩性和识别气层 (9) 3、在计算岩石机械特性中的应用 (10) 4、压裂施工分析 (11) 5、利用时滞频移识别裂缝带 (13) 6、判断地层各向异性 (14) 7、计算地层应力和确定应力方位 (16) 五、总结及建议 (17)
一、前言 阵列声波仪器能够测量地层的纵波、横波、斯通利波，通过一定的数学计算方法便能提取这些波的首波传播时间，计算频散特性，从而分析出岩石的声学特性，再结合密度、泥质含量、孔隙度等曲线能够计算地层弹性力学参数、机械特性参数、泥浆参数、地层渗透率等参数，并且能够计算各向异性地层的各向异性大小和方位。利用这些参数能够评价井眼的稳定性，评价裂缝的发育带，确定应力大小及方位，为压裂施工提供压力参数，为钻井泥浆的配制提供泥浆参数，并能判断岩石裂缝的有效性。 由于这些特点，目前阵列声波测井已得到了广泛的应用。尤其在解决复杂的地质问题，为油田增产、增效服务方面，起到了非常重要的作用。 二、阵列声波测井原理 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 多极子阵列声波测井仪器（MAC）将单极子阵列和偶极子阵列进行有效地组合，两个阵列的配置是完全独立的（如图2-1）。 该仪器的声系包括1个单极子声系和1个偶极子声系。单极子声系包括2个单极子发射换能器T1、T2和8个接收换能器，发射换能器带宽为2KHz-15KHz，中心频率为8KHz，可以激发地层纵波、斯通利波，在地层中激发转换横波。接收换能器带宽为1KHz-20KHz。偶极子声系包括2个偶极子发射换能器X、Y 和8个接收换能器，发射换能器带宽为1KHz-3KHz，中心频率在1KHz-3KHz之间，可以激发转换横波，进行同线测量或正交偶极子测量；接收换能器带宽为1KHz-10KHz。 仪器共有四个发射器，其中T1、T2为单 极发射器T1 极发射器T2 极发射器Y 偶极发射器X 8接收器阵列 分隔器 发射器部分 图2-1 MAC测井仪器示意图
声波变密度测井技术的应用研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/898289386.html, 声波变密度测井技术的应用研究 作者：付冰 来源：《中国新技术新产品》2012年第21期 摘要：随着国内石油天然气勘探开发的进展，对煤层气生产井的固井质量评价精度要求 越来越高。声波测井技术经历了几十年的发展，已经成为地球物理测井学科的重要应用领域，声波变密度是声波测井的主要应用之一，用于测定地层的声波传播速度，源距较短，其资料用来计算地层孔隙度和确定气层，可测定岩层的弹性模量，其源距较长，用于求解岩层强度、检查压裂效果及固井质量等。本文将对声波变密测井新技术的应用进行总结，对提高资料综合利用价值有着重要的意义。 关键词：声波；伽马曲线；变密度 中图分类号：TU459+.3 文献标识码：A 1声波测井简介 声幅-变密度测井是由磁定位（CCL）、自然伽马仪（GR）和声幅-变密度仪（CBL-VDL）组成，能够实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。声波发射器 发射声脉冲，经过泥浆折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把它转换为相应的电压值予以记录。超声成像测井仪实现井周直观、快速成像，可以直观地识别裂缝、溶孔溶洞，可检测套管腐蚀、变形，检测射孔、水力割缝质量。该仪器已经在乌孜别克斯坦应用于实际测井，取得了优质的测井资料。 声波变密度测井也属于声波测井的一种，其原理是利用水泥和泥浆（或水）其声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。在我国远探测声波反射波成像测井技术以辐射到井外地层中的声场能量作为入射波，探测从井旁裂缝或小构造反射回来的声场。通过分析探测器接收到的全波列信号，技术人员犹如有了“顺风耳”可以了解井旁介质的构造信息，具有性能可靠、方便快捷、时效高的特点。这项技术可以和5700测井系统直接挂接测井，最大的特点是源距可变，径向探测深度为3米至10米，是其它测井方法无法比拟的。2009年6月，远探测声波反射波成像测井技术首次应用于塔里木 油田，在井壁储层不发育的情况下发现井旁裂缝性储层，试油获高产工业油气流。在随后的多口井中应用都取得了较好效果，为甲方试油决策提供了依据，得到油田用户的信任。 2声波变密度的应用 2.1全波列分析