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)
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)
第八章声波测井 声波测井的物理基础 1．名词解释： (1)滑行波： (2)周波跳跃： (3)stoneley 波： (4)伪瑞利波： (5)声耦合率： (6)相速度： (7)声阻抗： (8)群速度： (9)频散： (10)衰减： (儿)截止频率： (12)声压： (13)模式波： (14)泊松比： (15)第一临界角： (16)第二临界角： 2．说明弹性系数K 和切变弹性系数μ的意义。他们与杨氏模量E 及泊松比σ有怎样 的关系? 3．介质质点弹性机械振动的过程是 的外力作用下， 与 的互相交替作用的过程，而声波传播，则是这种过程作用于 使之 的过程。 4．声波是介质质点的 振动在介质中的传播过程。声纵波是 变波，横波是 变波，它们均与此物理量(介质的) 有关。 5．某灰岩的V p =5500m/s ，密度ρb =2。73g ／cm 3，横波速度V s 按V p =1.73V 。给出。试 求杨氏模量E ，泊松比σ，体弹性模量K ，切变弹性模量μ及拉梅常数λ。 6．声纵波的质点振动方向与能量传播方向 ，它可在 态介质中传播；声横波的质点振动方向与能量传播方向 ，它能在 态介质中传达播，但不能在 态介质中传播。 7．声纵波的速度为p V =；声横波的速度为s V =故V P /V S = 。根据岩石的泊松比为0.155—0.4，于是V p /V s ；= 。这表明在岩石中，V p V S ，所以在声波测井记录上， 波总先于 波出现。 8．在 相介质中，由于μ=0，即 切应力，故 。 9．瑞利(Rayleigh)波发生在钻井的 界面上，其速度v R 很接近V S ，约为 ，此波随离开界面距离的加大而迅速 ；斯通利（Stoneley ）波产生在 中，并在泥浆中传播，它以低 和低 形式传传播，其速度 于泥浆的声速。 10．到达接收器的各声波中，全反射波因路径处在 中，波速 ，直达波行程 ，但波速 ，滑行波行程 但波速 。故以 波最早到达接收器。
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 –
课时教学实施方案
教案 第三章声波测井 声波测井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性及井眼工程状况的一类测井方法,包括声速测井、声幅测井、声波全波列测井等多种测井方法。 声波在介质中的传播特性主要指声速、声幅和频率特性。 第一节井内声波的发射、传播和接收 一、井内声波的发射和接收 声波是机械波，是机械振动在媒质中的传播过程。 人耳能听到的声波频率20Hz－20KHz，频率〈20HZ为次声波，频率〉20KHZ 为超声波，声波测井使用的频率为15-30KHz，所以又称为超声波测井。 声波测井首先要在井内产生人工声场，所以需要声波发射器，要接收声波就需要声波接收器，接收器接收到得为声波的波形。 二、滑行纵波和滑行横波 1.基本概念和性质 纵波（压缩波或P波）：介质质点的振动方向与波的传播方向一致。弹性体的小体积元体积改变，而边角关系不变。 横波（剪切波或S波）：介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。特点：弹性体的小体积元体积不变，而边角关系发生变化。 由于泥浆只能发生体积形变，不能发生剪切形变，它只能传播纵波不能传播横波，所以置于井内泥浆中的声波测井换能器发射或接收的声波都是纵波。 井眼穿过的各种岩石，虽然大多数有一定孔隙，孔隙内有流体，但其主体是互相紧密相连的固体颗粒，整体为固体介质。它们不但能发生体积形变还能发生剪切形变，所以既能传播纵波又能传播横波。
介质的波阻抗是声速与密度的乘积，泥浆与地层岩石的波阻抗相差较大，形成明显分界面，声波在井壁上要发生反射和折射。因为泥浆不能传播横波，所以井内没有反射横波 2.声波的反射和折射定理 2 2 1 1 sin sin sin v v v θ θ θ = = 当v1，v2一定时，↑ ↑→ 2 θ θ，如果v2>v1，当θ2=90o，此时折射波以v2速度沿界面传播，称为滑行波。 滑行波：声波测井将在井壁地层内沿井壁滑行的折射波称为滑行波。 临界角：产生滑行波的入射角称为临界角。 产生滑行纵波的入射角称为第一临界角ip，产生滑行横波的入射角称为第二临界角is。 只有岩层纵波速度大于泥浆纵波速度时，才能产生滑行纵波；只有岩层横波速度大于泥浆纵波速度时，才能产生滑行横波。 滑行波
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。
测井基础知识 1. 名词解释： 孔隙度：岩石孔隙体积与岩石总体积之比。反映地层储集流体的能力。 有效孔隙度：流体能够在其中自由流动的孔隙体积与岩石体积百分比。 原生孔隙度：原生孔隙体积与地层体积之比。 次生孔隙度：次生孔隙体积与地层体积之比。 热中子寿命：指热中子从产生的瞬时起到被俘获的时刻止所经过的平均时间。 放射性核素：会自发的改变结构，衰变成其他核素并放射出射线的不稳定核素。 地层密度：即岩石的体积密度，是每立方厘米体积岩石的质量。 地层压力：地层孔隙流体(油、气、水)的压力。也称为地层孔隙压力。地层压力高于正常值的地层称为异常高压地层。地层压力低于正常值的地层称为异常低压地层。 水泥胶结指数：目的井段声幅衰减率与完全胶结井段声幅衰减率之比。 周波跳跃：在声波时差曲线上出现“忽大忽小”的幅度急剧变化的现象。 一界面：套管与水泥之间的胶结面。 二界面：地层与水泥之间的胶结面。 声波时差：声速的倒数。 电阻率：描述介质导电能力强弱的物理量。 含油气饱和度（含烃饱和度Sh）：孔隙中油气所占孔隙的相对体积。 含水饱和度Sw：孔隙中水所占孔隙的相对体积。含油气饱和度与含水饱和度之和为1. 测井中饱和度的概念：1.原状地层的含烃饱和度Sh＝1－Sw。2.冲洗带残余烃饱和度：Shr ＝1－Sxo （Sxo表示冲洗带含水饱和度）。3.可动油（烃）饱和度Smo＝Sxo－Sw或Smo ＝Sh－Shr。4.束缚水饱和度Swi与残余水饱和度Swr成正比。 泥质含量：泥质体积与地层体积的百分比。 矿化度：溶液含盐的浓度。溶质重量与溶液重量之比。 2. 各测井曲线的介绍： SP 曲线特征： 1.泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层对应的自然电位曲线。 2.最大静自然电位SSP：均质巨厚的完全含水的纯砂层的自然电位读数与泥岩基线读数差。 3.比例尺：SP曲线的图头上标有的线性比例，用于计算非泥岩层与泥岩基线间的自然电位差。 4.异常：指相对泥岩基线而言，渗透性地层的SP曲线位置。（1）负异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为淡水泥浆时(Cw>Cmf)，渗透性地层的SP曲线位于泥岩基线的左侧（Rmf>Rw）; （2）正异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为盐水泥浆时（Cmf>Cw），渗透性地层的SP曲线位于泥岩基线的右侧（Rmf
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。
第一部分初级测井工基础知识 第一章矿场地球物理测井基础知识 一、概述 地球物理测井也叫油矿地球物理或矿场物理测井，简称测井。在石油天然气勘探开发的钻井中途所进行的测井作业依据所获资料的目的不同而分为工程测井、中途对比测井和中途完井，在钻至设计井深后都必须进行的测井作业，称为完井测井。以此获取多种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的依据。 在油气井未下套管之前所进行的裸眼测井作业，习惯上称为裸眼测井或裸眼测井。而在油气井下套管后所进行的一系列测井作业，习惯上称为生产测井或开发测井。 在油气田的勘探与开发过程中，测井是确定和评价油气层的重要方法之一，同时也是解决一系列地质和工作问题的重要手段，被誉为油气勘探与开发生产的“眼睛”。它在勘探与开发生产中的作用和地位正在日益提高，成为现代勘探与开发技术的一个重要组成部分。 石油测井技术的发展起源于1921年，当时巴黎矿业学院的康拉德.斯仑贝谢在法国诺曼底半岛上的瓦尔里切庄园进行了首次人工电场测量，并且获得了实验的成功。直到1927年乔治.多尔等人在法国阿尔萨斯州成功地测出了第一条电阻率曲线，从而诞生了在井眼内进行“电测井”的地球测井技术。 二、钻井基本知识 石油及天然气，一般都在地下几百米至几千米深处，石油工作者的任务就是将其开发出地面。 钻井是勘探开发石油气田最基本的手段。它是利用钻机从地面向地下钻一个圆柱形孔眼，构成油气流向地面的通道。这个圆柱形孔眼，称为井眼。井眼的最上部称为井口；井眼的最下部称为井底；井眼的圆筒形侧壁，称为井壁；井眼的直径，称为井径；从井口到井底的整个部分，称为井身；从井口到井底之间的距离，称为井深。 一般的油井都是由石油地质部门确定好井位，由钻井队完成钻井任务。钻井时，由柴油机或电动机带动钻具及下部的钻头旋转钻削岩层；与此同时，泥浆泵将配好的钻井液从泥浆池以高压打进钻具内孔，以很大的喷射力从钻头水眼喷出，在冲刷钻头的同时，携带着钻削下的岩屑由钻具外部和井壁之间的环形空间返回地面，经地面泥浆专用设备将泥浆和岩屑分离，分离出的泥浆再流回泥浆池。在钻井过程中，井深不断加深的过程，就是钻头不断钻削地层和泥浆不断循环带出岩屑的过程。 在钻井的同时，由地质人员对钻削出的岩屑进行分析和研究，这个过程就是
第一章 1、写出纵波速度和横波速度的表达式（用弹性系数表示），并推到一般地层中纵波速度和横波速度的关系。 声波速度ρμλ2+=p V ρ μ=s V μμλ2+==s p V V r σσ21)1(2--=r σ泊松比的取植范围为0～0.5，r 显然总是大于1，可见纵波速度总是大于横波速度。对自然界中常见的岩石来说，σ=0.25，这样可以得到: r=1.73。 理想流体中不存在切应变，即，所以理想流体中无横波存在，只有纵波。 2、推导滑行纵波作为首波接收的几何声学条件，并讨论声波测井中源距的选择原则。 直达波：1/V L t = 滑行纵波：P C P C C AC TA V V V tg a L V a t t tp 1 1sin 2cos 22=?-+= +=θθθ 滑行纵波作为首波几何声学条件:1111 1 12sin 1cos 2cos 2112cos 2V V V V a a L V a V V L V L V tg a L V a tp t tp P P C C C P P C C -+=->>???? ??-0.825m 时,在整个地层剖面,接收的首波总是来自沿井壁岩层传播的滑行纵波。 声波测井中源距的选择原则： a.首波特性：要保证首波为滑行波而不为泥浆直达波，源距不能选择太小。 b.衰减问题（周波跳跃）:为保证接收器有效接收信号，必须考虑滑行波的衰减问题，源距大会使衰减增强，容易发生周波跳跃，因此源距不能选择太大。 c.波组分（纵波、横波、全反射波）：根据测井解释的不同目的，需要获得更多组分的波。这是需要在发射声功率允许下适当增加源距，以保证各种波群能够在时间域内有效的分离开。
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
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
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