声波测井发展简介
现代声波测井技术及其发展特点
现代声波测井技术及其发展特点声波测井技术是一种通过声波在地层中传播的特性来获取地下信息的技术手段。
随着科技的不断发展，现代声波测井技术已经成为了勘探、开发和生产油气资源的重要工具，具有高分辨率、高精度、非侵入性等特点，在勘探领域具有极大的应用潜力。
声波测井技术的发展历程可以追溯到20世纪初，随着探测技术的不断发展，尤其是近年来随着计算机技术和声波科学的结合，声波测井技术取得了长足的进步。
早期的声波测井技术主要依靠声速测量和波幅测量，这些技术的应用范围受到了地层条件和井筒效应的限制，精度和可靠性较低。
近年来，随着超声波技术、频散成像等技术的应用，声波测井技术的应用范围得到了拓展，测井结果的精度和可靠性也有了较大提高。
现代声波测井技术的发展特点主要体现在以下几个方面：一、多种声波测井技术的融合应用现代声波测井技术已经不仅仅局限于声速测井和波幅测井，而是将超声波技术、频散成像等多种声波技术进行了有效的融合应用。
超声波技术具有更高的频率和更短的波长，适用于低孔隙度、低渗透率的油藏的测井，能够提高对地层细微结构和孔隙结构的分辨率。
频散成像技术能够对地层进行更加精细的成像，能够有效地克服地层条件和井筒效应的影响，提高了成像的准确性和稳定性。
多种声波测井技术的融合应用，使得测井结果更加全面、准确，为勘探开发提供了更加可靠的技术支持。
二、数字化与智能化技术的应用随着计算机技术的不断发展，现代声波测井技术已经趋向于数字化和智能化。
数字化技术能够提高数据采集和传输的速度和精度，使得数据采集和处理更加快速、准确。
智能化技术能够通过人工智能算法对数据进行自动分析和解释，大大提高了数据的解释效率。
数字化和智能化技术的应用，不仅提高了声波测井技术的数据采集和处理能力，同时也提高了数据的解释质量，为勘探开发提供了更加丰富的地质信息。
三、声波成像与地质解释的结合现代声波测井技术不再仅仅是对声波的物理参数进行测量，而是更多地涉及到声波成像和地质解释。
现代声波测井技术及其发展特点
现代声波测井技术及其发展特点现代声波测井技术是一种采用声波钻孔测试的技术，是对地层的物性参数进行测定的重要手段。
该技术可以对地下岩石进行量化分析，从而获得其物理、化学和力学性质的定量数据。
声波测井技术在许多领域具有广泛应用，如石油勘探、地质勘探、水文学、环境科学等。
现代声波测井技术主要包括两种类型：长波测井和短波测井。
长波测井是一种通过观测声波在地层中传播，从而确定地层岩石和地下水层物性参数的方法。
它可以测量声波在地层中的传播时间和速度，根据这些数据计算出不同层段的密度、弹性模量、刚度等物性参数。
长波测井技术广泛应用于石油勘探、天然气资源评估、地质调查等领域。
1. 多种测量模式的应用。
现代声波测井技术已经从传统的单次测量模式发展到了多次测量模式。
在多次测量模式中，可以进行多角度、多波速、多成分的测量工作，进一步提高了测量精度。
2. 大数据分析的应用。
现代声波测井技术在测量过程中采集的数据量很大，需要进行数据分析处理。
借助于现代计算机及数据科学技术的快速发展，可以在极短的时间内完成数据的收集、传输、处理及存储工作，从而更好的支持声波测井技术的应用。
3. 聚焦于低侵扰性的储层评估技术。
现代声波测井技术逐渐趋向于低侵扰性测量技术，即通过对声波在地层中传播的信号进行分析，获得更加精细、更加准确的地层内部结构及物性参数，对储层进行更加全面、精细的评估工作。
4. 分析质量的提高。
现代声波测井技术的分析质量不断提高。
采用现代化的分析算法和方法，可以降低分析误差及测量误差，从而提高测量结果的准确性和可靠性。
综上所述，现代声波测井技术是一种重要的地质勘探技术，通过多种测量模式、大数据分析、低侵扰性储层评估及分析质量的提高等技术手段，可以获得更加精准、全面的地质信息数据，并在各种领域中得到广泛应用。
现代声波测井技术及其发展特点
现代声波测井技术及其发展特点声波测井技术是一种在石油勘探和开发中广泛应用的工具，它通过分析地下岩石中声波的传播速度和衰减情况，来获取地层的物理性质和构造特征。
随着石油勘探开发的不断深入和技术的不断进步，现代声波测井技术已经取得了显著的进展和突破，为油气勘探提供了更加准确、全面的地质信息，也为油气田的开发和管理提供了重要的技术支持。
本文将重点介绍现代声波测井技术的发展特点及其应用前景。
一、现代声波测井技术的发展历程声波测井技术最早可以追溯到20世纪30年代，当时使用的是声音谱仪进行声波信号的测量和分析。
随着地球物理探测技术的不断发展，声波测井技术逐渐从原始的声音谱仪发展为现代的数字化声波测井技术，包括全波形记录、多波束传播、多次波解释等一系列先进技术。
在数字化声波测井技术的基础上，又发展出了多学科融合技术，如声波测井资料与地震资料的联合解释与研究，从而进一步提高了声波测井技术的应用价值和可靠性。
现代声波测井技术主要通过井下测井仪器对地下岩石中的声波信号进行接收和处理，获取地层的声波传播速度、频散特性、衰减系数等参数，并通过地质筛选、数据处理、解释分析等过程，提取出地层的物性参数，为油气勘探和开发提供客观、全面的地质信息。
声波测井技术的主要原理包括声波的传播和接收、地层参数的相互关系、声波资料的软硬件系统等。
1. 高精度和高分辨率现代声波测井技术借助于数字化信号处理和多学科融合技术，可以实现对井下地层的高精度和高分辨率的测量和分析。
通过全波形记录和多波束传播技术，可以获取更加精密的声波资料，为地层参数的精确解释提供了基础。
2. 多参数多尺度测量现代声波测井技术不仅可以获取地层的声波传播速度和频散特性，还可以获取地层的衰减系数、孔隙度、含油饱和度等多种物性参数，从而为油气勘探提供了更加丰富的地质信息。
现代声波测井技术也可以实现对地层的多尺度测量，从井眼尺度到地层尺度，为油气勘探和开发提供了更全面的地质信息。
声波测井技术及其在井控中的应用
声波测井技术及其在井控中的应用声波测井技术是石油工程领域中一种重要的测量及评估手段，它通过发送和接收声波信号来获取有关地层岩石和井筒情况的信息。
这项技术在油气勘探与开发中发挥着重要的作用，尤其在井控中，声波测井技术的应用更是不可或缺的。
1. 声波测井技术的原理声波测井技术主要基于声波在地层中传播的原理，通过测量声波传播的速度和衰减等参数，可以对地层的性质和井筒的状况进行分析。
声波在地层中的传播速度与地层的密度、弹性模量等物性有关，而声波在井筒内的传播受到井壁的影响，这些信息可以帮助工程师判断地层的含油气性质、井壁稳定状况等，从而进行有效的井控。
2. 声波测井技术在井控中的应用2.1 地层评价通过声波测井技术，可以获取地层的速度、衰减等信息，从而判断地层的岩性、孔隙度与孔隙结构等重要参数。
这些参数对于油气成藏条件的评估以及储层的选择具有重要意义，能够指导油气勘探工程的决策。
2.2 井筒评估声波测井技术可以获取井筒内声波传播速度的信息，从而可以评估井壁的稳定性。
通过对井壁的评价，可以及早发现井壁塌陷、溢流等问题，及时采取措施进行井控，保证井筒的安全。
2.3 水合物识别水合物是海底天然气开发中的重要难题之一。
声波测井技术可以通过对声波信号的分析识别水合物的存在，通过测量声波在水合物中的传播速度和衰减等参数，可以评估水合物的分布范围和储量，为油气开发提供重要的参考依据。
2.4 油气井产能评估通过声波测井技术可以获取油气井孔隙度、渗透率、饱和度等参数，从而对油气井的产能进行评估。
这些信息对井口的调整及后续增产方案的制定具有指导作用，能够优化油田开发计划，提高油气井的产能。
3. 声波测井技术的局限性与发展方向虽然声波测井技术在井控中有着重要的应用，但它也存在一些局限性。
比如，声波测井技术受到岩石孔隙度、孔隙结构和裂缝等地层条件的影响，这些条件会导致数据的不准确性。
此外，测井仪器的精度和分辨率也是影响声波测井技术准确性的重要因素。
现代声波测井技术及其发展特点
现代声波测井技术及其发展特点声波测井技术是一种用声波对地层进行探测和分析的方法，它广泛应用于油田勘探开发、地质科研、环境监测等领域。
随着科技的不断进步，现代声波测井技术已经取得了长足的发展，为地质勘探和生产提供了更为准确和可靠的数据支持。
一、声波测井技术概述声波测井技术是指利用地下岩石对声波的传播和反射特性进行测量，从而获取有关地层岩石参数的一种地球物理勘探方法。
声波测井技术可分为传统声波测井和现代声波测井两大类。
传统声波测井是指利用声波在地层中的传播时间和幅度信息，通过分析地层中的含油气和水的分布状况，来判断岩石的渗透率、孔隙度、岩性等参数。
而现代声波测井技术则是在传统声波测井的基础上，结合先进的数学建模和数据处理技术，更加精确地研究地层中的声波反射、衍射、散射以及其它复杂特性，实现对地下储层精细成像和参数解释。
1. 高分辨率成像现代声波测井技术采用高频率、多频率声波的激发方式，结合高灵敏度的接收器和先进的信号处理技术，实现了地下储层的高分辨率成像。
利用现代声波测井技术，可以获取地层内部更为精细的信息，对孔隙结构、岩性分布、渗透率等参数进行更为准确的描述，为油田勘探开发提供了更丰富的数据支持。
2. 多参数同步解释现代声波测井技术不仅可以获取地下储层的声波速度、密度等基本参数，还可以获取地震波的频散，声波的衰减、偏振等复杂特性。
通过综合分析这些多参数数据，可以实现对地下储层的多角度解释，更好地理解地层结构和物性变化规律。
这种同步多参数解释方法，为油田勘探和生产提供了更为全面细致的地质描述和评价。
3. 多尺度三维成像现代声波测井技术结合了地震成像和声波测井的优势，可以实现对地下储层的多尺度三维成像。
无论是大尺度的地质构造还是小尺度的孔隙结构，现代声波测井技术都能够提供高分辨率的三维成像图像。
这种多尺度三维成像技术，使地质勘探人员可以更好地理解地下储层的空间分布和变化规律，为油田勘探开发提供了更为准确的地质模型。
声波测井介绍
声波是近年来发展较快的一种测井方法。由最早的声速 测井、声幅测井发展到后来的长源距声波测井、变密度测井、 井下声波电视(BHTV)、噪声测井到现在的多极子阵列声波测 井、井周声波成像测井（CBIL）、超声波井眼成像仪等。特 别是声波测井与地震勘探的观测资料结合起来，在解决地下 地质构造、判断岩性、识别压力异常层位、探测和评价裂缝、 判断储集层中流体的性质方面，使声波测井成为结合测井和 物探的纽带，有着良好的发展前景。
在薄层左侧面上，存在作用力
；在其右侧面上，
由于声波在介质中传播了 以后，声压变化为
（为
负值），因而对此体积元右侧面的作用力为：
所以该薄层沿其传播方向运动的作用力为：
即：
根据牛顿第二定律，此力等于薄层的质量和其加速度的 乘积，所以有：
两边化简并对时间积分，有：
（1）
为积分常数，当没有声压作用时（t=0），薄层的运动速度为
等效声中心（声源）传播到距等效声源为r的某处，此时声波的 波阵面是以声源为球心，r为半径的球面。若声源发出的总功率
为W，则由声强的定义有：
从上式可以看出，对球面波来说，随着传播距离的增加， 波阵面上的声强按平方规律衰减。
对于柱面波，若柱状声源长度为 ,圆柱波阵面的半径为 ， 声源声功率为 ，则波阵面上的声强为：
能量称为声功率，用W表示，单位为微瓦（W）。在声波传
播的波阵面上，单位面积上声功率的大小称为声强，声强通
常用J表示，单位为W /m2。
为了说明声压和声强的数学关系，先讨论由于声压引起
地球物理测井.声波测井
地球物理测井.声波测井
4.井壁固液界面产生的两种波
瑞利波(Rayleigh waves) 斯通利波（Stoneley waves）
地球物理测井.声波测井 瑞利波(Rayleigh waves)
在弹性介质的自由表面上，可以形成类似于 水波的面波，这种波叫瑞利波，如图2－2所示。
瑞利波示意图
F
S
纵向
横向
d
F
L
地球物理测井.声波测井
5 泊松比σ ：
（外力作用下，弹性体的横向应变
与纵向应变之比）
d
= 弹性体的横向应变/纵向应变 =（△d/d）/（△l/l）
F l
物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。
地球物理测井.声波测井
6 体积模量K：
F/S K V / V
（定义为应力与弹性体的体应变之比）
折射纵波（滑行波）； 折射横波。
地球物理测井.声波测井
声速测井原理
T 产生声波(f = 20kHz) 泥浆(v1) 地层(v2)
v2>v1
在井壁处折射产生滑行波
滑行波到达R ①单发单收声系
完成声波速度测量
地球物理测井.声波测井 ②单发双收声系
T 产生声波(f = 20kHz)
泥浆(v1) 地层(v2)
第二章 声波测井
（Sonic Logging）
资源与环境学院 程 超
一、地层的地球物理特性
7个→声学特性
二、阿尔奇公式
地层因素（F）
电阻率增大倍数（I）
地球物理测井.声波测井
声波测井（Sonic Logging）
声波测井—是通过研究声波在井下岩层和介质中
的传播特性，从而了解岩层的地质特性和井的技
阵列声波测井介绍
阵列声波测井介绍一、阵列声波测井是什么呢？嘿，小伙伴们！今天咱们来唠唠阵列声波测井这个超有趣的东西。
阵列声波测井啊，就像是给地球内部做一次超级详细的“听诊”呢。
它是一种在石油勘探等领域超级重要的技术手段哦。
简单来说呢，它就是通过在井里放置一些特殊的仪器设备，然后这些设备可以发出声波，再接收从地层反射回来或者传播过来的声波信号。
这些声波信号就像地层在和我们悄悄说话一样，能告诉我们好多关于地层的秘密呢。
二、阵列声波测井的原理你想啊，声波在不同的地层物质里传播速度是不一样的，就像在水里和在空气中声音传播速度不同一样。
当地层里有不同的岩石类型，比如说砂岩、页岩之类的，声波在它们里面跑的速度就有差异。
而且声波在传播过程中还会有衰减、反射等情况。
阵列声波测井仪器就是利用这些特性，通过多个接收器接收不同时间到达的声波信号，然后分析这些信号，就能知道地层的一些性质啦，像是地层的孔隙度啊，渗透率啊之类的，这些对于判断地下有没有石油，石油好不好开采可是非常关键的信息呢。
三、阵列声波测井仪器的组成这个测井仪器也很神奇呢。
它有发声源，这个发声源就像一个小小的“声波工厂”，能够产生我们需要的声波信号。
然后还有一排排列得整整齐齐的接收器，这些接收器就像一群小耳朵，认真地听着地层传回来的声波信号。
这些接收器之间的距离、排列方式等都是有讲究的哦，这样才能更好地捕捉到不同的声波信息。
而且整个仪器还得能够适应井下的高温、高压等恶劣环境，毕竟井下可不是什么舒服的地方。
四、阵列声波测井的应用领域阵列声波测井的用处可大啦。
在石油行业里，那可是勘探开发的得力助手。
通过它得到的地层信息，可以帮助工程师们确定油藏的位置、大小、油层的厚度等。
除了石油行业，在地质研究方面也很有用。
比如研究地层的构造、地层的沉积环境等。
而且在一些水利工程的地下勘探中，也能用到阵列声波测井，看看地下的岩石结构是不是稳定，会不会有渗漏之类的问题。
五、阵列声波测井的发展历程阵列声波测井也不是一下子就这么厉害的。
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中国石油大学(北京) 乔文孝
4
MultiPole Acoustic Logging Tool
耐温、耐压： 150℃、100MPa
可测井眼范围： 114.3～533.4mm
单极子发射器： 1组（频率范围1～20kHz）
四极子发射器 ： 1组
正交偶极子发射： 2组（同深度）
多极接收站： 8组(单极和正交偶极接收)
6in
1990
9ft 11ft 11.5ft
中国石油大学(北京) 乔文孝
硬地层典型波形(DSI)
Lower Dipole Waveforms
PS
Stoneley
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
Time(ms)
0
PS波模式
2
4
6
8
10
12
14
Time (mS)
Stoneley波模式
中国石油大学(北京) 乔文孝
3
2012/12/16
Synthetic Waveforms
中国石油大学(北京) 乔文孝
Dipole Shear Imaging Tool
接
Receivers 收 阵
隔
Isolator 声 体
Monopole 单极发射 Dipole 上偶极发射
下偶极发射
42in
Schlumberger
接收声源的工作频率范围: 0.5～30kHz
单极模式源距：2587~4703mm
偶极模式源距：3120~4170mm
接收站间距： 152mm 仪器外径： 92mm
CNPC
最大外径： 最大测速：
99mm 512m/h
2007
数字化精度： 14位
时间采样间隔： 8～40μs
A/D通道：
8
中国石油大学(北京) 乔文孝
D
100
1.0
120
0.8 140
0.6
0.4 160 0.2
0.0 180
0.2 0.4 200
0.6 220
0.8
1.0
240
260
80 60 40
20
0
340
320 300 280
中国石油大学(北京) 乔文孝
Monopole Propagation in a Fast Formation
Fast: Vs > Vf
能量各向异性
MPAL-Soft Formation
Cross Dipole - Shear Wave Splitting
HTI介质
声波测井技术的演化
R
R2
R1
T
单发Байду номын сангаас收(1927)
T
测量结果与井液有关 单发双收(1954)
消除了井液影响，
但与井径有关
T2
接
R2
收
阵
R1
隔
声
T1
1980
体
双发双收(1965) 井径补偿
利用四极子声源可以在任意地层井孔中测量地层的横波波速
中国石油大学(北京) 乔文孝
多极子源的指向性图
100
80
1.0
120
60
0.8
140
40
0.6
0.4 160
20
0.2
00.0 180
0
0.2
0.4 200
340
0.6
220
320
0.8
240
300
1.0
Monopole
260
280
Dipole
Quadrupole
Tool Type Traditional tool
EVA DSI
MAC
Frequency range
15kHz~25kHz 1kHz~25kHz Monopole:5kHz~20kHz Dipole:1kHz~4kHz Monopole:2kHz~15kHz Dipole:1kHz~3kHz
Sampling time 5µs 5µs
中国石油大学(北京) 乔文孝
声波测井技术的应用
1927年第一台单发单收声速测井仪的出现只 是为了给地震勘探资料提供声速值以刻度反 射地震波波形。 半个多世纪以来，声波测井仪器除保留和增 强了这一原始功能外，在地层评价、石油工 程等领域均得到了广泛的应用。
中国石油大学(北京) 乔文孝
声波测井技术的功能
•
On-depth Bender Bar X-X and Y-Y Dipole
• Sensor Spacings: 0.5 ft (15 cm) between receivers
•
Dipole 9.2 ft (2.8 m) to 1st Receiver,
•
Monopole 10.2 ft (3.11 m) to 1st Receiver
Slow: Vs < Vf
817.241943
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
t(ms)
中国石油大学(北京) 乔文孝
偶极子声源(非对称声源)
声偶极子:相距为l(l<<λ), 振幅相等而振动位相相反的两 个点声源构成的振动系统.
e p ≈ kAl cosθ
j(ωt −kr + π ) 2
14
P
S
12
10
0
1000
2000
3000
4000
5000
时间 (us)
中国石油大学(北京) 乔文孝
四极子声源(非对称声源)
1.0
(c)
100 120
80
0.8 140
0.6
60 40
0.4 160
20
0.2
0.0 180
0
0.2
0.4 200
340
0.6
220
320
0.8
1.0
240
300
260 280
transmitter and two dipole transmitters. The receiver array consists of 32
receiver crystals arranged in eight co-planar rings.
• Source Type: Piezoelectric- Monopole
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
Time (mS)
下偶极模式
中国石油大学(北京) 乔文孝
MAC声系示意图
接 收 阵
隔 声 体
单极发射 上偶极发射 下偶极发射 单极发射
42in
6in
8ft 9ft 10ft
WEST ATLAS 1992
2.5ft
中国石油大学(北京) 乔文孝
LFD声系示意图
单极发射 偶极发射
Head waves
Compressional Shear
Stoneley
中国石油大学(北京) 乔文孝
Monopole Propagation in a Fast Formation
PS
S to n ele y
0.0
0.4
0 .8
1 .2
1 .6
2 .0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
T im e (m s)
单极子发射 上偶极发射
下偶极发射
42in
6in
9ft 11ft 11.5ft
中国石油大学(北京) 乔文孝
1990
5
2012/12/16
间距和源距变化趋势
• 间距变小→提高测量分辨率 • 源距变大→在时域分辨各种波动模式 • 接收探头个数变大→增加信息冗余、提高测
量的可靠性
中国石油大学(北京) 乔文孝
几种声波测井仪器源距对比
Tool type traditional
EVA
DSI
MAC
Spacing 5ft~12ft 3.3ft~41.8ft
9.2ft~15ft
8ft~14ft
Span-m 2ft 3ft
0.5ft
0.5ft
Remark
16 components T2-R12
Monopole:T1-R8 Dipole:T2-R8
10µs~40µs
8µs~32µs
Sampling length 512 2048
512~15000
512
工作频率范围降低 采样时间长度变大 能够得到良好的斯通利波甚至反射纵波资料
中国石油大学(北京) 乔文孝
中国石油大学(北京) 乔文孝
6
11.14' 11.14'
隔
LFD
声
体 Halliburton
12''
单
极
接
收 12''
1994
偶 极 接 收 中国石油大学(北京) 乔文孝
WaveSonic, Halliburton , 2001
• This tool utilizes three transmitters: one omni-directional monopole
• Source Characteristics:
•
Dipole 500 Hz to 3 kHz – programmable
•
Monopole 5-6 kHz center frequency, 1 kHz to 12 kHz band width