声波测井重要知识点Word文档格式.docx

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影响：

声波发生反射和折射的能量分配取决于泥

浆和井壁两种介质的声阻抗值大小、入射角和折射角的关系。

当声波垂直井壁入射时，0x9=p=O.从右式可以看出，介质1和介质2声阻抗分别为Zl、Z2

B为反射系数a为折射系数，系数越大，越易进行

Z1Z2声阻抗差越大，声耦合越差，声能量传递就越差，通过界面传播的折射波能量就小，若两介质声阻抗相近，声耦合率较好，声波都形成折射波通过界面传播到介质2,这时反射波能量就非常小，当Z1«

Z2时，声阻抗差异明显，声耦合差，不利于声音传递。

5、裂缝对声波慢度和幅度的影响，高角度裂缝和低角度裂缝分别有什么影响

声波慢度影响:

对垂直裂缝或接近垂直的裂缝.声波直接在岩石骨架中传播，不受裂缝影响，测出的时差和没有裂缝时的岩石一样；

对于水平或低角度裂缝，声波在岩层中传播要通过该裂缝.时差就会增加，裂缝密度越大，声波时差增加越多。

幅度的影响：

声波通过裂缝的幅度衰减与裂缝倾角和声波全波中各子波的类型有关，一般地说，低倾角裂缝横波幅度衰减大些，高倾角裂缝纵波幅度衰减大些

6、滑行波作为首波的条件及优点，理解原理并会推导

优点：

方便记录，受泥浆干扰信号小

7、造成井中声波传播能量衰减的因素

（-）波前扩展造成的声能衰减：

由于波阵面的几何扩展而造成的声强随传播距离的增加而减弱的现象称为几何衰减

（-）声波在介质中的吸收造成的衰减：

介质中由于声强（能量）被吸收而造成的衰减

（3）井下声波探头指向角特性影响造成的衰减：

发射器的等效"

球面波”向某一方向发射的能量是由方向而异的

（4）泥浆对超声波的衰减＜1•泥浆对超声波的吸收衰减2•泥浆固相颗粒对超声波的散射衰减〉

8、描述声场的基本物理量有哪些？

声功率：

声波在某一单位时间内，沿其传播方向通过波阵面所传递的能量称为声功率，用w表示，单位为微瓦（nW）

声强：

单位面积上声功率的大小称为声强，声强通常用〕表示，单位为瓦/米=（W/m2）声压：

由于声波传播在介质中造成的压力称为声压，用p表示，单位为微帕yPa声能量密度：

声场中，单位体积内的声能量称为声能量密度，用£

表示。

声强公式：

J二p*v即声压乘质点运动速度

J二p*v=p2/Z声强和声压的平方成正比，与波阻抗成反比。

假定声速为c,有s=j/C=p7pc2

9、斯奈尔定律表达式

斯奈尔定律是描述波在分界面上发生发射、折射后波的传播方向的定律，可解释为入射波、反射波和折射波沿分界面视速度相等

式中叫s，g—介质中泥浆纵波速度、地层纵波速度.地层横波速度

0】，如，02S——AM4、'

越廖強抵射角、地星横逆折射角｝

10.声波换能器常用哪几种效应？

通常，换能器是指将能量从一种形式转换为另一种形式的装置

（-）磁致伸缩效应：

当铁磁性材料的磁状态发生改变时，其尺寸也发生相应的改变。

（-）压电效应：

有些多晶体材料在应力作用下发生形变时，会在晶体表面产生电荷，这种现象称为压电效应，具有压电效应的材料称为压电材料

目前常用的是圆管状的压电陶瓷，对于圆管状的压电陶瓷换能器来说，发生形变有三个方向上的振动模式，即向井壁发射接近于柱面波的切向振动模，向井眼轴线方向发射近似于平面波的轴向振动模以及向井壁发射柱面波的径向振动模，声波换能器常用的振动模式是径向振动和切向振动

第三章:

声速测井

Is声波时差和波速的关系、不同单位慢度或波速的转换，如us/ft与us/m的转换等

声速测井测量的是滑行波穿越地层单位长度时所用的时间，即时差，单位是us/m或us/ft

1ft二0.3048mlin二2.54cm慢度即为时差

2、常见流体如油、气、水的时差范围

气的时差比油、水的时差大得多

3、会利用威利时间平均公式计算孔隙度及其变形应用，如利

用公式求骨架值，孔隙度与时差的关系

威利认为声波在单位体积岩石内传播所用的时间由两部分组成：

岩石骨架部分（1询）以速度Vma传播所经过的时间与充满流体的孔隙部分4）以速度Vf传播所经过的时间

纯砂岩水层：

纯砂岩油层或气层：

$=©

[So3o+（1—So）A^w]+（1△Zma

=0[Sg4g+（1—Sg）Gw]+（1—

同样含泥质砂岩同样计算（了解）

4、声速测井包括哪些应用，并掌握常见应用的原理，如何利用声速测井资料判断断层力学性质

（-）划分地层＜根据岩层中声波的传播速度不同，依据其曲线划分不同的岩层＞

砂岩时差较高，胶结物性质和含量对时差有影响，孔隙度、气体含量会使时差増大，泥岩一般显高值，泥岩中含砂、钙质、石膏都会使时差下降。

砂岩的骨架时差值一般为56ps/ft,泥岩为IOOjjs/化致密石灰岩（49ps/m）和白云岩（43ns/ft）时差最低含泥质时差会增大，渗透性砂岩时差最高。

（-）判断气层

气层的时差比油、水层的时差大得多，在相同条件下，气层砂岩大于油水层砂岩的时差，气层中由于声波传播能量衰减较大，故声波时差曲线有可能出现周波跳跃现象

（3）确定孔隙度

根据实际情况建立关系式，例如At=A+B（|＞&

二

（4）确定断层力学性质

1.

压性断层：

在长期压应力作用下,在断层附近，时差偏移泥岩正常岩石趋势线，出现负异常现象

2.张性断层：

在长期张应力作用下,在断层附近，时差偏移泥岩正常岩石趋势线，出现正异常现象

（五）地震标定和地球化学指示

（六）估算地层压力

孔隙度减小量与压力増大量及孔隙度本身有关（线性关系）

5、泥质在岩石中的存在形式

（-）分散泥质：

分散泥质是分散的填充或粘接在砂岩的孔隙中的，它不受上覆岩层压力，在泥质中含有较多的束缚水

（-）层状泥质：

层状泥质和结构泥质以夹层、颗粒或结核的形式存在于砂岩中，他们与邻层泥岩一样受到上覆岩层的压实作用，并具有相同的特征

（三）结构泥质：

同层状泥质

6、周波跳跃的概念及应用

周波跳跃：

遇到声波幅度衰减严重的某些地层时，第二道首波幅度可能明显减小，致使第二道首波前沿不能触发，而是触发记录首波后沿，其相位将明显地滞后，造成记录的时差比岩层的实际时差大。

更严重的是，第二道首波被第二周或推延多周后的幅度峰所触发，每差一个峰值，时差就增加一个周期，这种现象称为周波跳跃

引起周波跳跃的地层

1.裂缝发育的地层或层理发育的地层

2.未胶结的纯岩石气层、高压气层

3.井径扩大严重的盐岩层以及泥浆中含有气体的地层等

*周波跳跃现象可以作为裂缝层段或储集层中含气的特征标志

7、常用声速测井声系有哪几种，理解工作原理，各有什么优缺点，什么情况下适用，比如井径变化用什么声系，消除泥浆影响用什么声系？

8、掌握体积模型的概念，并会根据体积模型推导不同储层（泥质砂岩含水储层、含油储层、含气储层）利用时差计算孔隙度的公式

△Z=如+（1—阮仏

第四章：

套管井中的声波测井

Is自由套管、套管接箍、胶结良好、中等和较差时的声幅测

井响应特征

（-）自由套管

此时，无水泥胶结的自由套管，此时考虑套管波幅度受套管特性影响。

当源距L二5ft时，在32OUS左右出现套管波，自由套管的套管波幅度最大，在固井声幅测井中，以它为标准来刻度其他水泥胶结情况的套管波幅度。

可以根据波形的周期计算套管波的中心或传播中心主频，记录的波形显示出套管波有单一波形频率

整个波的包络线有高的振幅和能量，波形有长的持续性，即持续相当长的时间。

无地层波,约在945Ms处出现泥浆导波

（-）套管接箍

—界面胶结好，即套管与水泥胶结良好、水泥与地层无胶结，考虑水泥环参数对套管波幅度的影响。

当源距L二5ft时，在32gs左右出现套管波。

由于套管与水泥胶结良好，部分声能量透射到水泥中，因而套管波幅度大大减小。

在套管波后有小的波动起伏，一般认为是水泥波

由于水泥与地层未胶结，在他们中间有个环形流体层耦合很差，只有少量声能进入环形流体层，再进入地层的声能就更少了。

因此波形曲线中无地层波。

最后出现的是泥浆导波

（三）胶结良好、中等和较差

2、CBUVDL、S盯的原理，源距特征、各有什么区别、各自的应用范围及优缺点，特别是CBL和VDL的应用

名称

CBL水泥胶结测井

VDL声波变密度测井

SBT扇区水泥胶结测井

原理

源距特征

3ft

3ft/5ft

应用范围

判断固井质量

优点

缺点

3、变密度测井资料的应用

（-）检查固井质量：

1.自由套管段：

全波列波形中套管波幅度很大，地层波很弱或完全没有。

变密度测井左端套管波为黑白反差明显呈整齐的直线条；

右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，表示地层波很弱

2.仅套管与水泥胶结：

全波列波形中套管波幅度弱，地层波也非常弱或没有。

变密度测井左端套管波为黑白模糊不清的直线条；

右端地层波为灰白模糊不清的曲线条；

固井声幅曲线为低幅值

3.部分胶结：

全波列波形套管波幅度中等，地层波也呈中等强度。

变密度曲线左端套管波为灰白间隔直线条；

右端地层为灰白间隔的曲线条；

固井声幅曲线为低-中幅值

4.套管与水泥、水泥与地层都胶结良好：

全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强。

变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失；

右端地层波为黑白反差明显的曲线条；

固井声幅曲线为低幅值。

（-）检查窜槽

（三）检查压裂效果：

压裂前地层致密，地层波幅度大，变密度黑白反差明显；

压裂后裂缝发育，地层波幅度小，变密度灰白模糊显示，弯曲率也大。

4、声幅测井的应用

5、如何评价固井质量，如何分别利用CBL资料和VDL资料

评价固井质量，掌握评价标准，会分析实际资料

同上，了解并学会看书上实际曲线图

6、套管井测井时井中有哪些类型的模式波（波型）？

（-）套管波：

套管波的声强（或幅度）大小与水泥胶结好坏有关，套管波的幅度可以确定第一界面水泥胶结质量

（-）水泥环波：

水泥环中一般存在微裂隙，导致水泥环能量很弱，波形常被掩盖.故很难观察到

（三）地层波：

当套管-水泥（第一界面）和水泥-地面（第二界面）胶结良好时，一般岀现地层波（滑行纵波和横波），因此岀现地层波时说明第二胶结面良好，就可以用地层波幅度的大小来反应第二界面的胶结情况。

地层波的幅度同时也受岩性影响，地层横波晚于地层纵波到达。

（四）泥浆导波：

对应的套管与泥浆界面诱导的界面波，泥浆导波与第一、第二界面的水泥胶结好坏有关。

第五章:

全波测井

Is横波分裂的概念及说明情况会出现横波分裂

横波分裂：

在各向异性地层中，横波速度也通常显示岀方位的各向异性，即当一束横波信号入射到各向异性地层（如裂缝形地层）时，入射横波可分裂成质点平行和垂直于裂缝走向的振动，在传播方向上横波以不同速度传播。

出现横波分裂的情况：

复杂的地层：

例如倾斜层、裂缝性层状地层及具多细裂缝的岩石

2、滑行波（特别是滑行横波）产生的条件

3、第一第二临界角的概念

在折射区中，折射波以该区域的声波速度沿界面向前滑行传播，这种波称为滑行波，所对应的入射角称为临界角，如果这时传播的波是纵波，则该滑行波为滑行纵波，相应的入射角称为第一临界角，记为％；

如果这时传播的波是横波，则形成滑行横波，相应的入射角称为第二临界角，记为

4、偶极横波测井的应用及偶极子波的特点

理想的偶极子声源是由两个振幅相等、相位相反、无限接近的单极子声源组合而成的应用：

不管在快速还是在慢速地层中都能得到地层横波速度。

其他应用见全波列测井应用特点：

偶极子波是频散很强的频散波，相速度随频率的増加而减小，其最大值为VS,其最小值为0.8VS,在频率较低的情况下非常接近地层的横波速度，偶极子波有截止频率，记为&

井径越大，截止频率越低，只有在截止频率附近多极子波的波速才能等于地层横波的速度；

多极子源激发的声场可大大压抑滑行纵波，使多极子波成为主波；

多极子波具有明显的偏振特性，可用于评价地层的各向异性

5、软地层或慢速地层的概念

软地层/慢速地层：

地层横波速度小于泥浆波速度vs<

vl

6、硬地层和软地层单极全波波形包含的模式波（或波型）类型

和特征

软地层中：

滑行纵波、斯通利波

硬地层中：

滑行纵波、滑行横波、伪瑞利波、斯通利波

特点简述，详见P109-111

滑行纵波：

体波，源距适当时在全波中为首波，幅度小，传播速度快，以地层纵波速度沿井壁附近滑行传播，是一种非均匀波，在地层中随离井壁距离増加按负指数衰减

滑行横波：

体波，源距适当时作为次首波，速度比纵波速度小，幅度较纵波速度大，以地层横波速度沿井壁附近滑行传播，非均匀波，与纵波不同，辐射到井中的波遇到井壁时会产生反射，即不再向地层中辐射声能。

伪瑞利波:

界面波，相速度介于泥浆波速度和地层横波速度之间,是无几何衰减的高频散波，能量主要集中在艾里相处，受井眼条件影响大。

斯通利波：

界面波，以类似于活塞运动的方式向前传播，总是小于井内泥浆波速度传播的无几何衰减的微频散波，在硬地层中无截止频率。

在孔隙地层中，低频斯通利波与地层渗透性有密切关系，可用于估算地层的渗透率

7、全波信息提取方法有哪些？

（―）波形识别法

（-）时差-时间相关法

了解即可，详见声波测井原理与应用P115-117

8、全波列测井资料的应用

（-）确定地层岩性

（-）确定地层孔隙度

（三）井眼岩石力学特性分析

（四）识别油气层

（五）裂缝识别

（六）评价地层渗透性

第六章:

超声成像测井

1、超深成像测井的原理、工作方式及简单的应用

超声成像测井是利用井壁或套管内壁对超声波的反射特性来研究井身剖面的。

超声成像测井由声系、信号采集、信号传输、和地面处理与显示四部分组成，将测量的反射波幅度和传播时间按井眼内360。

方位以图像显示

超声成像测井UBI:

仪器有两种工作公式：

探头逆时针旋转（标准测量方式），用于测量井壁的声学特性；

探头顺时针旋转（换能器面向反射板）为流体性质测量方式

UBI可以在250KHZ和500KHZ两种频率下工作，可根据钻井液类型、密度不同选取不同的工作频率。

在高分散相泥浆井中，采用较低频率的超声波能得到更好的图像效果。

应用：

★根据书上图像判断情况

（-）裂缝显示＜1•水平裂缝：

图面出现黑线2•垂直裂缝：

图面出现两条平行井轴的黑线3倾斜裂缝：

图面上出现波浪黑线＞

（-）判断地层的岩性、确定层面产状＜1•判断地层岩性：

泥岩和煤层的声阻抗比其他岩层小得多，发射系数小，测量的反射波（回波）也小，声学图像上为“暗”显示。

而声阻抗较大的石灰岩、致密砂岩、反射系数大，声学图像上为"

亮"

显示。

2•确定岩层的产状：

声阻抗明显的地层在地层界面处会出现暗亮分界面。

＞

（三）井眼稳定性和地应力分析•井眼垮塌2•井眼变形3•剪切滑动〉

（四）确定套管井井壁情况＜1检测套管腐蚀、变形及破损2•评价射孔质量〉

综合应用

会利用声波测井资料等识别流体类型（或流体性质）