声波测井仪器的原理及应用
补偿声波测井原理
补偿声波测井是一种用于地质勘探和岩层分析的测井技术，它通过发送声波信号并接收反射信号来获取地下岩层的物理性质。
以下是补偿声波测井的基本原理：
1. 发射声波信号：补偿声波测井使用一个或多个发射器，将声波信号发送到地下。
这些声波信号可以是连续的声波脉冲或调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）。
2. 声波传播：发射的声波信号在地下传播，并与地下岩层的界面、孔隙和介质发生相互作用。
声波的传播速度和衰减特性受到地层物理性质的影响。
3. 反射信号接收：当声波遇到地下界面或岩层变化时，部分能量被反射回地表。
补偿声波测井使用一个或多个接收器来接收这些反射信号。
接收器可以位于同一位置或分布在测井仪器的不同位置，以获取不同方向和入射角度下的反射信息。
4. 数据采集和处理：接收到的反射信号通过测井仪器进行数据采集，并进行信
号处理和分析。
处理过程包括幅度校正、时差测量和频率分析等，以获取关于地下岩层的信息。
5. 补偿处理：在补偿声波测井中，还需要进行补偿处理来纠正声波传播中的干
扰和失真。
常见的补偿包括直达波补偿、透射波补偿和多次反射补偿等，以提高数据的准确性和可靠性。
6. 解释和分析：通过分析处理后的数据，可以获得地下岩层的一些重要信息，
如声波速度、衰减特性、密度、孔隙度等。
这些信息可以用于地质解释、岩层性质评估和矿产资源勘探等应用。
补偿声波测井技术利用声波在地下岩层中的传播和反射特性，可以获取关于地层的物理参数。
它在石油勘探、水文地质、岩性识别和井壁评价等领域具有广泛的应用。
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。
地球物理测井方法 第二章 声波测井
（5）声衰减系数 (平面波：只有物理衰减）
p p0e l
为声衰减系数，它与介质的声速、密度 及声波的频率有关
GaoJ-2-1
17
五、井内声波的发射和接收
换能器(探头)： 压电陶瓷晶体 可以将电磁能转换为声能，又可以将声能 转换为电磁能的器件。
压电效应：晶体在外力作用下产生变形时，会引 起晶体内部正、负电荷中心发生位移而极化，导 致晶体表面出现电荷累积(声-电)。
Wavelength
GaoJ-2-1
质点振动
波传播方向
8
介质振动模式与声波类型
垂直传播
SH水平振动
SV水平振动
P垂直振动
SH水平振动
GaoJ-2-1
SV垂直振动
水平传播
P水平振动
9
快慢横波和横波分离
Propagation Direction
R
S
GaoJ-2-1
10
井眼中的声波类型及特点
纵波（P波）：Compressional Wave
本科生课程 《地球物理测井方法》
第 2 章 声波测井
（Acoustic Logging） 前 言 声波测井基础 第1节 声波速度测井 第2节 声波幅度测井
声波测井
➢研究的对象：井孔周围地层或其它介质的声学 性质(速度、幅度(能量)、频率变化等)
➢物理及地质基础：不同介质的弹性力学性质不 同,使其声波传播速度、衰减(幅度)规律不同
A V
岩石体变模量定义：岩石受均匀静压力作用时，所加
静压力的变化∆P与体应变 的比值：
K= -∆P/
体变模量的单位为N/m2。
（5）拉梅系数λ和 （Lame Coefficient）
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
测井仪器原理
测井仪器原理测井仪器是一种用于地质勘探和油田开发的重要工具，它通过测量地下岩石的物理性质来获取地层信息，为油气勘探和开发提供关键数据支持。
测井仪器的原理是基于地下岩石对射入的能量（如电磁波、声波等）的响应，通过分析这些响应信号来推断地层的性质和构造。
本文将从测井仪器的工作原理、常见类型和应用领域等方面进行介绍。
首先，测井仪器的工作原理主要涉及地球物理学中的电磁波、声波和核磁共振等知识。
在测井过程中，测井仪器会向地下发送特定频率和能量的电磁波或声波，当这些能量穿过地层时，不同类型的岩石会对其产生不同的响应。
通过接收和分析这些响应信号，测井仪器可以推断地层的含油气性质、渗透率、孔隙度等重要参数。
此外，核磁共振测井则是利用原子核在外加磁场和射频场作用下的共振现象，来获取地层的物性参数。
其次，测井仪器根据不同的工作原理和应用需求，可以分为电测井、声波测井、核磁共振测井等多种类型。
电测井是利用地下岩石对电磁波的导电性或介电常数差异来进行测量，主要用于识别含水、含油、含气层位和评价地层孔隙度。
声波测井则是通过发送声波信号，测量地层对声波的速度和衰减等参数，用于判断地层的岩性、孔隙度和渗透率等信息。
而核磁共振测井则是利用地下岩石中的氢核或其他核对外加磁场和射频场的共振响应，来获取地层孔隙度、流体类型和饱和度等参数。
最后，测井仪器在石油勘探开发中有着广泛的应用。
它可以帮助地质学家和工程师了解地下地层的构造、性质和流体分布情况，为油气勘探、油藏评价和油田开发提供重要的技术支持。
通过测井仪器获取的地层数据，可以帮助油田工程师进行钻井设计、油藏开发和生产管理，最大限度地提高油气田的勘探开发效率和经济效益。
总之，测井仪器作为一种重要的地质勘探工具，其原理和应用涉及地球物理学、地质学和工程技术等多个领域。
通过对地下岩石物理性质的测量和分析，测井仪器可以为油气勘探和开发提供准确、可靠的地层信息，对于提高油气田的勘探开发效率和资源利用率具有重要意义。
声波测井-超声波成像测井4
声成像反映井壁宏观形态,探测较大裂缝；电成像反映地 层内部结构，对细小裂缝较灵敏。二者相互弥补，为识别岩性、 分析地层特征、评价储层、判断裂缝充填情况提供了重要手段， 在套管井中用声成像还能检测套管破损、变形情况。
超声波成像测井
声电成像测井资料的地质应用
三、应用
定性识别
●地层特征识别 ●诱导缝的识别 ●天然裂缝的识别 ●孔洞、井眼崩落及
超声波成像测井
一、概述
60年代末－Mobil公司第一套BHTV 80年代初－Shell公司改进BHTV 80年代末－三大测井公司井下电视商业化 80年代末和90年代初－中国成功研制井下电视 90年代初－
●Ultra Sonic Imager(USI) ●Ultra Borehole Imager(UBI) ●Circumferential Borehole Imaging Log(CBIL) ●Circumferential Acoustic Scanning Tool(CAST) ●Borehole Televiewer (BHTV) 华北油田测井公司
超声波成像测井二方法原理下井仪器结构超声波成像测井二方法原理声波的反射脉冲回波信号超声波成像测井二方法原理换能器声脉冲在井壁的扫描线示意图v为测井速度n为转速为声脉冲频率数据采集超声波成像测井二方法原理幅度成像声阻抗幅度成像声阻抗幅度低阻抗小幅度低阻抗小幅度高阻抗大幅度高阻抗大传播时间成像井眼半径成像传播时间成像井眼半径成像时间长半径大时间长半径大时间短半径小时间短半径小对井壁进行扫描对井壁进行扫描记录回波幅度记录回波幅度回波传播时间回波传播时间
超声波成像测井
二、方法原理
超声波成像测井
二、方法原理
数字声波井周成像测井(CBIL) Circumferential Borehole Imaging Log 以脉冲回波的方式，对整个井壁进行扫描，记录: ●回波幅度图像BHTA ●回波传播时间图像BHTT
DT_声波测井应用学习
声波测井应用学习声波测井是研究地层声学性质的各种测井方法的总称，主要用来测量地层各种波的传播速度（纵波、横波和斯通利波）和幅度。
常用的声波测井方法有补偿声波测井、长源距声波、阵列声波测井、偶极子阵列声波测井、超声波成象测井等。
补偿声波测井是在油气勘探、开发中应用最多的测井方法之一，是通过测量井壁介质的声学性质来判断井壁地层的地质特征及井眼工程状况的一类测井方法。
通常是采用单发—双收或双发—双收的探头设计，用于补偿井眼扩径造成的对纵波幅度影响。
这类声波测井仪的测量数据主要用来估算地层的孔隙度。
这里介绍的声波测井就是指声波速度测井，声波速度测井曲线上记录的是地层的声波时差（单位：μs/ft或μs/m）。
第一节声波曲线的应用1、划分地层由于不同的地层具有不同的声波速度，所以根据声波时差曲线可以划分不同的岩性地层。
砂泥岩剖岩中砂岩声波速度大，时差小；泥岩声波速度小，时差大；在碳酸盐岩剖面中致密灰岩和白云岩时差低，含泥质时时差增大，若有裂缝和孔隙时声波时差明显增大。
常用岩石骨架值如下：砂岩为55.5μs/ft(182μs/m)，灰岩为47μs/ft(155μs/m)，白云岩为43μs/ft(141μs/m)，淡水为189μs/ft(620μs/m)。
2、确定岩石孔隙度声速测井是最常用的岩性—孔隙度测井方法之一。
要用声速测井确定孔隙度，就必须建立声速测井响应方程，即时间平均公式Δt=φΔtf+(1-φ)Δtma，其物理意义是声波在单位厚度岩层上传播所用的时间，等于其在孔隙中以流体声速经过全部孔隙所用时间，以及在孔隙外岩石骨架部分以岩石骨架声速经过全部骨架所需时间的总和。
若考虑地层压力，则孔隙度Δt—测量的纯岩石声波时差，μs/ft或μs/m；Δtma—岩石骨架的声波时差，μs/ft或μs/m；Δtf—岩石孔隙流体的声波时差，μs/ft或μs/m；CP—压实系数；φ—纯岩石孔隙度，%。
3、识别气层和裂缝声速测井曲线表现为时差值急剧增大，增大的数值是按声波信号的周期（50微秒左右）成倍增加，这种现象称为“周波跳跃”。
声波测井技术在油气勘探中的应用
声波测井技术在油气勘探中的应用在当今的油气勘探领域，声波测井技术作为一项重要的地球物理勘探手段，发挥着举足轻重的作用。
它如同一位“地质侦探”，通过对地下岩层中声波传播特性的探测和分析，为油气资源的发现和评估提供了关键的信息。
声波测井技术的原理并不复杂，但却十分精妙。
简单来说，就是向地下发射声波，然后接收经过岩层反射和折射回来的声波信号。
这些声波在不同的岩层中传播速度、幅度和频率等都会发生变化，而通过对这些变化的精确测量和分析，就能够了解地下岩层的物理性质和地质结构。
在油气勘探中，声波测井技术的应用非常广泛。
首先，它可以用于确定地层的孔隙度。
孔隙度是衡量岩层储存油气能力的重要指标。
声波在孔隙度较大的岩层中传播速度相对较慢，通过测量声波的传播时间，就能够计算出地层的孔隙度。
这为评估油气储层的潜力提供了基础数据。
其次，声波测井技术能够帮助识别地层的岩性。
不同的岩石类型具有不同的声波传播特性。
比如，砂岩的声波速度通常比泥岩快。
通过分析声波测井数据，可以区分出不同的岩性地层，进而了解地下岩层的分布规律。
再者，它在判断地层的裂缝和断层方面也表现出色。
裂缝和断层会改变声波的传播路径和能量衰减，导致声波信号出现异常。
通过对这些异常的分析，可以确定裂缝和断层的位置、走向和发育程度，为油气的运移和储存研究提供重要依据。
此外，声波测井技术还可以用于计算地层的渗透率。
渗透率反映了地层中流体的流动能力，对于油气的产出具有重要意义。
虽然声波测井不能直接测量渗透率，但可以与其他测井数据相结合，通过建立模型来估算渗透率。
为了更准确地应用声波测井技术，需要对测量数据进行精细的处理和解释。
这涉及到一系列复杂的数学算法和地质模型。
在数据处理过程中，要去除噪声、校正测量误差，并对多组数据进行综合分析。
解释阶段则需要地质学家和工程师们根据区域地质背景、钻井资料以及其他测井数据，对声波测井结果进行综合解读，以得出可靠的地质结论。
当然，声波测井技术也并非完美无缺。
地球物理测井声波测井
01
03
02
声波测井发展概况
声波测井资料的主要用途
声波测井方法分类
声波测井（Sonic Logging）
声波速度测井 AC，LSS，DSI
测声速，计算地层孔隙度、岩石力学参数、地应力和地层压力
声 幅 测井 CBL，VDL，SBT，CET，PET，BHTV，CBIL，USI
体应变也称膨胀率
切变模量G
7
在剪切力Ft的作用下，弹性体将发生切应变，即弹性体的形状改变而体积未发生变化。
切变角 （相对切变） （剪切变）
Ft
d
φ
Δl
G
切变波的特点：体积不变，边角关系发生变化。
声波的分类（按照频率和传播方式）
目前声波测井采用的声源频率为20Hz～2MHz
声波
20Hz频率20kHz
显然：CD正好是仪器的间距（常数），时差与声速成反比。
时差的单位：s/m
4、时差的表达式
时差：在介质中声波传播单位距离所用的时间。
A
B
C
D
T
R1
R2
源距
间距
记录点O
O
F
E
G
5、输出的测井曲线
输出一条声层
气层
声波时差曲线的影响因素
1
声波时差曲线反映岩层的声速，声速高的时差值低，声速低的时差值高，因此时差值受地层特性的控制，此外还受到井条件及仪器本身的影响。
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
完成声波速度测量
单发单收声系
②单发双收声系
T 产生声波(f = 20kHz)
声波测井的基本原理
声波测井的基本原理引言：声波测井是一种常用的地球物理测井技术，通过发送声波信号并接收其反射信号来获取地下岩石的物理特性信息。
本文将介绍声波测井的基本原理，并探讨其在油气勘探和地质研究中的应用。
一、声波传播原理声波是一种机械波，是由分子间的振动传递能量而产生的。
在地下岩石中，声波通过分子间的碰撞和相互作用传播。
声波传播的速度取决于岩石的密度和弹性模量。
岩石越密度大、弹性模量高，声波传播速度越快。
二、声波测井仪器声波测井通常使用声波测井仪器进行，它包括发射器和接收器两部分。
发射器会向井孔中发射声波信号，而接收器则接收并记录反射回来的声波信号。
三、测井参数解释声波测井中常用的参数有声波传播速度（Vp）、剪切波传播速度（Vs）和声波衰减系数（Attenuation）。
声波传播速度是指声波在岩石中传播的速度，剪切波传播速度是指岩石中剪切波的传播速度，而声波衰减系数则表示声波在岩石中传播时的衰减程度。
四、应用领域1. 油气勘探：声波测井可以提供地下岩石的物理特性信息，如孔隙度、饱和度、岩石密度等，这些信息对于油气勘探具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度，可以帮助确定油气储层的性质和分布。
2. 地质研究：声波测井可以提供岩石的弹性参数，如岩石的压缩模量和剪切模量。
这些参数对于研究地下构造和岩石力学性质具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度的变化，可以揭示地下构造的变化和岩石的变形状态。
3. 水文地质研究：声波测井可以帮助确定地下水的分布和流动状况。
通过测量声波传播速度和声波衰减系数的变化，可以推断地下水的饱和度和渗透能力等参数，从而为水文地质研究提供重要参考。
五、声波测井的优势声波测井具有以下几个优势：1. 非侵入性：声波测井是一种非侵入性的测井技术，不需要取样，不会对地下环境产生破坏。
2. 高分辨率：声波测井可以提供高分辨率的地下岩石信息，可以检测到细小的地质构造和岩石特征。
3. 广泛适用：声波测井适用于各种类型的地质环境，包括陆地和海洋等。
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声波测井仪器的原理及应用单位：胜利测井四分公司姓名：王玉庆日期：2011年7月摘要声波测井是石油勘探中专业性很强的一个领域。
它是一门多学科的应用技术，已经成为油田勘探、储量评估、油气开采等方面不可缺少的工具。
声波速度测井简称声速测井是利用声波在岩石中传播的速度来研究钻井剖面的一类物探方法，其方法是测量滑行波通过地层传播的时差 t（声速的倒数，单位us/ft）。
目前主要用以估算孔隙度、判断气层和研究岩性等方面，是主要测井方法之一。
数字声波测井仪，其中包括66667声波数字化通用短节和6680声波探头2部分。
能完成声波时差测井和水泥胶结测井，能与SL6000型地面系统和进口的5700型地面系统相配接。
正交多极子阵列声波测井(XMACII)将新一代的偶极技术与最新发展的单极技术结合在一起，提供了当今测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法。
当偶极子声源振动时，使井壁产生扰动，形成轻微的跷曲，在地层中直接激发出横波和纵波，根据正交多极子阵列声波资料得出的纵横、波速度比可识别与含气有关的幅度异常。
关键词：数字化；声波时差；声波变密度；阵列声波；声波全波列；目录第1章前言 (1)第2章岩石的声学特性 (2)第3章数字声波测井原理及应用 (3)3.1 数字声波测井原理 (3)3.2仪器的工作模式 (5)3.3时差计算 (5)3.4 数字声波测井仪器的性能 (6)3.5 SL6680测井仪器的不足 (7)3.6数字声波仪器小结 (7)第4章正交多极子阵列声波测井 (8)4.1 XMACII多极子阵列声波测井原理 (8)4.2 XMACII多极子阵列声波仪器组成 (9)4.3 XMACII多极子阵列声波的使用及注意事项 (10)4.4 应用效果及结论 (14)第5章声波测井流程及注意事项 (15)5.1 声波测井流程 (15)5.2 注意事项 (16)参考文献 (17)第1章前言第1章前言声波测井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声波全波列测井、偶极子和多极子测井、声波成像测井、井间声波测井及随钻声波测井等。
常用的声波测井，如声波测井和声幅测井，是记录滑行纵波首波的传播时间和第一个波得波幅。
利用井孔中的信息非常少。
随着声波在裸眼井中传播理论的研究如果把声波全波列都记录下来，通过数字信号处理可获得纵波横波和斯通利等波形信息，由此展开地层弹性特性、破裂压力、地层渗透性、裂缝及油气识别等方面研究，有利于扩大声波测井在石油勘探中的应用。
正交多极子阵列声波测井是当今测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法之一，无论在大井眼井段还是非常慢速的地层中都能得到较好的测量结果，另外探测深度也有所增加。
根据正交多极子阵列声波资料得出的纵横、波速度比可帮助地球物理学家识别与含气有关的幅度异常。
对于裂缝性储层，裂缝发育带的划分及裂缝类型的识别是测井资料评价的重点，而裂缝发育程度及裂缝类型在波形幅度及衰减上具有不同的测井响应特征，因此，可根据纵、横、斯通利波的波形幅度及衰减程度划分裂缝发育井段、识别裂缝类型、判断裂缝有效性；根据地层速度各向异性百分比大小和方向确定现今最大水平主应力方向，分析与裂缝系统走向的一致性，进一步判断裂缝系统的区域有效性，寻找储层有利相带。
目前测井四分公司主要以Eclips5700和SL6000为主要地面系统，常用到声波测井仪器主要以数字声波和正交多极子阵列声波为主。
第2章 岩石的声学特性第2章 岩石的声学特性首先，先让我们来了解一下岩石的声学特性。
声波是物质运动的一种形式，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的传递而传播的。
人耳听到的声波频率在20HZ 至20KHZ 之间，频率大于20KHZ 的机械波称为超声波。
声波测井是研究介于声波和超声波之间的机械波的传播特性。
对于声波测井发射的声波来说，井下岩石可以认为是弹性介质，在振动作用下能产生切变弹性形变和压缩弹性形变。
所以岩石既能传播横波又能传播纵波，岩石中横波与纵波速度和岩石的弹性有密切关系。
声波测井中声源发射的声波的能量较小，作用在岩石上的时间很短，所以对声波速度测井来讲，岩石可以看作弹性体。
可以用弹性波在介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
在均匀无限的岩石中，声波速度只要取决于岩石的弹性和密度。
作为弹性介质的岩石，其弹性可以用以下的参数来描述：杨氏模量E = 应力（F/A ）/应变（△L/L ） 泊松比L D D L L L D D ∆∙∆∙-=∆∆-=//σ （值为0-0.5之间） 式中：D D /∆为横向相对减少量 ；L L /∆为纵向相对减少量。
下面我们在说下声波在岩石中的传播特性，当我们把岩石看成弹性体，我们就可以运用弹性波在介质中的传播规律来研究。
弹性波在介质中的传播实质上是质点的振动的依次传递。
当波的传播方向和质点的运动方向一致的时候叫纵波，因其在传播过程中，介质发生压缩和扩张的体积形变，又叫压缩波。
我们测井只要应用的就是纵波，其在弹性介质中的传播速度主要取决于弹性模量和密度，在均匀各向同性介质中，纵波速度pv 与杨氏弹性模量E 、波松比σ、密度ρ之间的关系式为：p v =()()()σσσρ2111-+--E从式中我们可以看出声速主要与杨氏模量和密度有关。
第3章数字声波测井原理及应用3.1 数字声波测井原理数字声波是一种对阵列声波信号进行数据采集，将采集后的数据按照要求编码并通过仪器接口上传到地面系统的声波测井仪器。
它可以进行不同源距和间距的声波测井，用于测量井眼周围从发射器到接收器之间一段地层的声波旅行时间，其测量结果用来计算地层孔隙度，或直接用来进行地层对比；也可以用来对声信号可进行全部记录，提取更多的，包括纵波、横波的幅度和速度在内的各种信息。
总之，数字声波测井仪可广泛应用于时差测井、固井质量以及裂缝性地层的证实等。
它由三大部分组成，即SL6667通讯和信号采集、SL6680高压发射控制及信号处理以及声系组成等。
数字声波测井仪机构如图1-1所示，主要包括以下几个部分：测井数据采集模块、时序逻辑控制模块、曼彻斯特编译码、数据压缩。
图1-1 数字声波仪结构框图总体方案采用DSP芯片，并配合单片机和外围电路实现。
DSP的运算速度快，可以用软件实现多种功能，如曼彻斯特码的编解码、软件滤波等，而且DSP是专用数字处理芯片，在数字信号处理方面有着独特的优势。
这种方案电路简洁、功能强大。
时序逻辑控制模块接收解码后的井上控制命令，产生控制上下发射的控制信号及控制接收电路的的接收逻辑，以及必要的各种控制信号。
整个电子线路短节采用了当今高速单片机处理技术、高速A/D采样技术和大规模的可编程器件，结构紧凑，集成度高。
它由两块电路板组成：一是主控板，该板包含单片机及相关外围电路、遥测通信接口及驱动电路、采样数据双缓存SRAM、对6680仪器进行控制的串行通信接口电路及A/D转换脉冲产生电路；另一块是A/D采集板，该板包含4道12bits采样速率高达1.5MHz的A/D转换通道、采样结果缓存FIFO和A/D转换的控制电路。
SL6680EA负责发射控制、信号采集等功能，包括升压稳压、发射选择、接收多路传输、接收增益控制。
同步信号与发射控制信号共同触发点火电路，相应的发射探头被高压触发，这样便完成了一次发射，SL6680EA电子线路的两个接收板接收到地面发送来的数据采集中断时，对四道接收信号同时进行接收，接收到的声波信号由SL6680EA电子线路进行转换和处理。
SL6680MA声系主要由两个发射换能器和四个接收换能器构成。
探头结构：T1与T2距离2英尺，T2与R1距离3英尺；R1、R2、R3、R4各距离0.5英尺。
排列在上端的为发射晶体XMIT1、XMIT2，两个发射晶体之间为2个发射变压器。
接收阵列位于仪器的最下端,包括四个响应频率范围在1-20KHz接收晶体。
6个换能器同轴，靠固定支架支撑。
发射换能器的高压输入引线采用双芯屏蔽导线，可以避免磁场对接收道的干扰。
接收换能器的输出引线也用双层屏蔽导线提供静电屏蔽。
为了和其他测井仪器组合，声系内部有19条贯通线。
上述全部器件、机械零部件以及导线等装载一皮囊内，囊内充以硅油，既保护了囊内的零部件，又使声波信号能很好的向外耦合。
橡皮囊外部是刻槽的钢保护壳，支持整个声系。
在换能器的位置开有窗口，保证声能波能向地层辐射和地层传播返回的声信号得以到达接收探头。
声系能通过上接头与SL6680电子线路短节连接。
上接头的安排使得发射脉冲的密封插头与接收信号的密封插头安装在两个面上，有效的避免了连接处发射对接收的磁干扰。
图1-2 数字声波测井仪器设计与实现3.2仪器的工作模式Subset2：DELTA-T测井，TX1发射，RX1、RX2、RX3和RX4接收Subset3：DELTA-T测井，TX2发射，RX1、RX2、RX3和RX4接收Subset5：VDL和CBL测井，TX2和TX1交替发射、RX1接收Subset6：DELTA-T测井，TX2和TX1交替发射，RX1、RX2、RX3和RX4接收工作模式的选择由串行数据来控制。
3.3时差计算声波采集处理卡定时按井下仪器需要的逻辑方式向井下仪器发出逻辑信号，启动井下仪器不同的发射探头发射声波，同时启动声波声波采集卡开始AD采样，常规的采样频率1MHZ，采样时间2ms，每个AD采样间隔1us，一个声波信号需要采集2000个点，一般声波信号频率基本是18khz-20，波形与正弦波类似，一个波完整周期是50us，大致相当于50个采样点。
图1-4 单次记录声波信号对于声波测量数据只取少数特征点的幅度值以及时间间隔，地面将根据所得到的数据进行线性拟合，还原声波曲线。
每个周期一般需要6个8位参数描述：正负峰值点的幅度、时间间隔，一个声波信号需要传输的最大原始数据量位6*8*40=1920bits。
考虑到发射标志与首波之间大量零值点，使用Huffman编码进行无损压缩之后进行传输。
3.4 数字声波测井仪器的性能数字声波测井仪可以同时与伽马、连斜、高分辨率感应测井仪并联。
这样大大缩短了测井时间，优其是在较深的井效果比较明显。
且抗干扰能力强。
与补偿声波相比还较具有以下几个优点：①数字信号便于存储，可以单发多收，同时存储四路声波信号，这样，测一个点只需发射一次声波，大大提高了测井的速度；②相对模拟信号而言，数字信号的抗干扰能力很强，传送时干扰的影响会小得多，从而大大提高了信道传输时信息的准确性；③可以采用数字信号处理方法，来增强系统性能和扩展功能。
单发双收声系测井受到井眼扩大和井下仪器倾斜的影响一而产生测量误差。
如果两个单发双收声系的源距和间距相同，仅发射器位置颠倒，则两者在声速曲线上造成的假异常完全是相反的，两者在声速曲线的平均值是正常值。