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)
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 –
第一章自然电位测井（SP） 一.分析自然电位的成因，写出扩散电动势、扩散吸附电动势、总电动势表达式。 答：（1）井内自然电位产生的原因：对于油井来说，主要有两个原因，1）地层水含盐浓度和泥浆含盐浓度不同，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用；2）地层压力与泥浆柱压力不同时，在地层孔隙中产生过滤作用。在扩散过程中，正、负离子迁移率（速度）不同，通常是负离子快，这样在某一时刻通过同一截面的正离子数与负离子数不同，结果是浓度低的一侧形成了负离子（电荷）的富集，而浓度高的一侧形成了正 离子（电荷）的富集，从而产生了扩散电位。由于扩散吸附作用，其结果是浓度高的一侧形成了负离子（电荷）的富集，而浓度低的一侧形成了正离子（电荷）的富集，从而产生了扩散吸附电位。 （2）扩散电动势：Ed=Kd*lgCw/Cmf=Kd*lgRmf/Rm Kd- 扩散电位系数 Cw-地层水 的电化学活度 Cmf- 泥浆滤液的电化学活度 Rmf— 泥浆滤液的电阻率 Rm—地层水的电 阻率； （3）扩散吸附电动势：Ea=Ka*lgCw/Cmf=Ka*lgRmf/Rm Ka-扩散吸附电位系数 Cw- 地层水的电化学活度 Cmf- 泥浆滤液的电化学活度 Rmf— 泥浆滤液的电阻率 Rm—地 层水的电阻率； （4）总电动势：Eda=Kda*lgCw/Cmf=Kda*lgRmf/Rm Ka-扩散- 吸附电位系数 Cw- 地层水的电化学活度 Cmf- 泥浆滤液的电化学活度 Rmf— 泥浆滤液的电阻率 Rm—地层 水的电阻率： 二.不同Cw、Cmf 情况下自然电位测井曲线有哪些特征？ 答：在砂泥岩剖面中渗透层通常有自然电曲线异常现象:
正交偶极子阵列声波测井（XMAC-II） (一)、正交偶极子阵列声波测井（XMAC-II）原理 ECLIPS—5700测井系统中的交互式多极子阵列声波仪（XMAC-II）是将一个单极阵列和一个偶极阵列交叉组合在一起，两个阵列配置是完全独立的，各自具有不同的传感器。单极阵列包括两个单极声源和8个接收器。声源发射器发射的声波是全方位的，既是柱状对称的，中心频率为8kHz。偶极阵列是由两个交叉摆放（相差900）的偶极声源及8个交叉式偶极接收器组成。接收器间距为0.5英尺。 每个深度点记录12个单极源波形，其中8个为阵列全波波形（TFWV10），4个为记录普通声波时差的全波波形（TNWV10）。每个深度点记录32个偶极源波形，即每个接收器记录XX、XY、YX、YY 4个偶极源波形，X、Y表示不同方位的发射器或接收器的方向，例如XY表示X方向发射器发射，Y方向接收器接收；YY则表示Y方向发射器发射Y方向接收器接收。8个接收器共记录32个偶极源波形（TXXWV10、TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10）。 （二）、正交偶极子阵列声波资料的处理 偶极子阵列声波测井资料是用eXpress的W A VE模块处理，主要包括地层纵波、横波和斯通利波的提取及其时差计算、岩石物理参数计算、岩石机械特性分析等。 1、地层纵波、横波和斯通利波的提取及慢度分析 采用慢度—时间相关STC（Slowness-Time Coherence）技术从MAC全波列中提取地层的纵波、横波及斯通利波，并计算其慢度。STC采用一种类似地震中使用的相似算法，检测阵列接收器中相关的波至，并估算它们的慢度。 在利用STC技术处理之前要对波形进行滤波，以便消除所有直流偏移和信号频带以外的噪声。另外，为了得到真实的地层横波，在处理中要包括一个计算前的校正步骤，以便校正挠曲波频散引起的偏差。校正量取决于声源的声波响应特征、STC滤波器特征、井眼大小和横波慢度。对硬地层来说这种校正量很小，但对大井眼软地层来说这种校正量可能达到10%。 2、岩石力学参数的计算 根据提取的纵横波时差、常规密度曲线及其它资料计算的孔隙度并利用岩石特性分析模块计算纵横波速度比、泊松比、体积模量、切变模量和杨氏模量等岩石物理参数。 3、岩石机械特性分析 利用上面计算的岩石力学参数、常规分析计算的泥质体积、泥浆性能等参数计算各项应力、破裂压力梯度、闭合压力梯度等参数。 (三)、地层岩石力学参数的基本概念及计算方法 1、泊松比（σ） 又称横向压缩系数，就是横向相对压缩与纵向相对伸长之比。 计算公式:
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。
浅谈CCL测井深度电缆磁记号标定方法 摘要：由于测井电缆记号标注校深操作的准确性直接关系到测井数据的准确性，我们通过对新旧标注方法的工作原理对比，总结对比新旧标定法特点。CCL电缆标定仪就是以新的方法为理论依据研制产生的，它所采用的原理是依据标准井井下套管序列为参考深度对测井电缆进行加注磁性记号。在新科技不断发展的情况下，新技术在测井校深领域的应用前景会越来越广阔。 关键词：测井电缆记号标定误差修正CCL 测井深度测量是石油测井中最为重要的参数之一，他对测井安全、测井解释、油气田后期开发都有着举足轻重的作用。在处理多井的测井数据时，校对深度的精度尤为重要，其误差对绘图、流体界面深度估算及构造解释均有较大影响。 一、问题的提出 随着油田开发的不断深化，为了得到详实有效、准确无误的井下数据，石油企业对测井作业环节提出了越来越高的要求。要求测井数据必须精准高效，从而为油田后续开发判断油层位臵、砂岩孔隙以及含油性提供科学的依据。在测井作业中，不论是岩性曲线测量、孔隙度曲线测量还是对电阻率曲线的测量，校深这一不可缺少的测井工艺发挥着重要的，不容忽视的作用，校深的准确与否直接关系着数据采集的准确性和有效性，校深的精度从一定意义上决定着一切测井数据的精度。基于以上因素，亟待需要一种测井操作简便、深度值控制
精准、数据接口兼容性好的校深仪器。测井深度电缆磁记号标定仪随即产生，由于近年被测井企业的广泛应用，其科学性和准确性也逐渐显露出来。 二、传统测井校深方法分析 传统测井电缆深度记号标注法主要有以下两种：一种是人为把记号注磁器和记号接收器之间的距离设定为25米，并以此为标尺对测井电缆进行深度记号的标定。另一种方法是以编码器待脉冲数来确定25米的距离并进行深度记号标定。 以上两种方法所标定的深度记号都会直接造成累计误差和记号大小不一的误测现象，对测井测量段的准确性的影响很大，更会将直接影响到规定测量段测井数据的采集和分析，对油气区块的分析以及后期开发十分不利。 传统的设定记号注磁器和记号接收器之间的距离为25米这种方法比较落后，它的原理等同于，用长卷尺人为的测量25米然后注一个磁记号一样。用这种方法所标定的深度记号存在着深度记号间距大小不一、误差偏大等不准确因素。而另一种通过改变编码脉冲数来确定25米长度，并以此为标准触发注磁器对测井电缆进行注磁的测深方法，普遍存在着受滑轮磨损和电缆磨损现象，造成电缆磨损粗细不均、电缆拉伸张力发生变化等不利因素造成的校深不准甚至校深失效现象。所标定的深度记号同样存在着深度记号间距大小不一，误差偏大的重大缺陷。CCL电缆深度标定仪就能很好的避免这些问题，充分保证数据的准确性，将误差率降到最小。
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：
Z：Elevation，海拔。所有的海拔都是从平均海平面（MSL，Mean Sea Level）算起的，向上海拔增加，向下海拔减小，MSL处为0。所以就很明显，MSL以下的Z值都是负值（图2）。 KB：Kelly Bushing，补心海拔。其实，Kelly Bushing是方钻杆补心，在Petrel中就用KB表示方钻杆补心的海拔。很明显，这个值也是以平均海平面MSL为基准的（见图1）。 MD：Measured Depth，测量深度。从方钻杆补心（KB）开始，沿着井眼测量的深度（图2）。很明显，测量，包括测井的时候，都是从方钻杆补心开始。 TVD：True Vertical Depth，垂直深度。从方钻杆补心（KB）开始，井眼的真实垂向深度（图2）！老外很严谨，为什么要加一个“True”啊，因为对应MD不“True”。直井MD 和TVD是一样的，斜井，水平井就不同了，MD更多的体现了“长度”的概念，TVD才是True 的“垂向深度”。 TVDSS：True Vertical Depth Sub-sea。平均海平面下垂直深度（图2）。这个说的很明白，Sub-sea，从海平面往下真实的垂向深度。不过，这个sea是平均海平面。 补心高（度）：补心的高度，指方钻杆补心至地面的距离，也就是方钻杆补心的地面高度。 补心海拔=地面海拔+补心高（度）。 个人认为，“测井都是从地面为基准面开始测试的”这句话是不对的。 如果一个油田单位的测井资料里没有做特别地说明其测井深度是从哪一个位置为起算点的，那么石油行业标准的通常做法是测井的基准面是该井自身的补心海拔高度，即地面海拔再加上补心高的位置，也就是钻井平台的位置（也就是KB）。 下表层套管、技术套管和油层套管时，都是从补心海拔为起算点的，实际测井时，也可能表层有一段不去测量，但测量仪器依然是从钻井平台放下去的，所以深度起算点依然是该井的补心海拔。由于钻井及下套管的深度是绝对准确的，而表层套管末端与与技术套管或油层套管有一个连接处，通常叫做表套鞋或套管脚，这个深度是准确的，所以一般是用这个深度较准测井深度，而这个深度就是从钻井平台即补心海拔为起算点的。 所以，石油行业早就规定，最后提供的测井曲线深度一般必须是从该井的补心海拔为起算点的，使用时如果需要做补心海拔校正，则必须将测井深度减去补心海拔，使得测井数据均从大地水准面为起算点。 在做井震标定时，必须充分清楚地震数据起算点与测井数据起算点是否一致，不一致的必须先做到一致，否则后面的井震标定准确性就无从谈起.虽然单纯地通过识别地震标志层来标定是业界常用的做法，但是很明显，在井震数据起算点都没有校正到统一的基准面上来的前提下，这样做显然是不可取的、有很大风险的、有时甚至会产生严重的井震不一致的错误，因此，建立地震工区时，必须清楚地震数据体的基准面是多少，表层替换速度是多少，这在地震采集及地震处理时就已经是确定知道的，而且，静校正的重要内容之一就是基准面校正，力图消除地表起伏不一致带来的时差，在确定了地震基准面和表层替换速度后，在加载测井曲线数据和钻测井分层数据时，井上的深度由于是从该井补心海拔为起算点的，所以就必须将井深度校正到地震基准面上来，这里有两种做法，针对有些软件会自动做这样的校正，所以此时应该带着补心海拔数据加载井数据，而针对有些软件不自动做这种基准面校正，则需要事先将井数据深度校正到地震基准面上来，校正的方法很简单，先用
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。
石油测井生产安全技术(二)测井设备及主要部位 一、测井绞车 (一)测井绞车的用途 测井、射孔等作业使用的电缆是缠放在绞车滚筒上，滚筒借助于汽车发动机的动力而转动，从而控制电缆在井内按要求的速度上提和下放。 (二）测井绞车的结构 1.汽车底盘。供给绞车动力，装载并运移绞车、电缆及其他配套设备。 2.传动系统。包括动力选择箱、液压泵、液压马达等液压动力传动设备、减速器、传动轴及传动链条。传动系统担负着作业所需动力的传递。 3.绞车。用于测井或射孔时起升或下放电缆、测井仪器及工具。 4.车身和支承底盘。用于支承绞车及其传动系统等，并提供驾驶室、操作室和绞车室。 5.操作装置。包括副排档装置、副油门装置、副离合器、盘绳器及刹车装置。用于作业时对绞车控制或操纵。 6.气路系统。用于设备的控制或操纵。 (三)测井绞车的安全操作 操作绞车就是通过操纵动力和变速系统使电缆滚筒以不同的速度和方向转动，从而使电缆及测井仪器在井中下放或上提，达到完成各项作业的目的。操作绞车只要做到操作措施得当、操作准确并做到井口慢、井底慢、特殊井段慢、遇阻、遇卡慢等，就能做到安全生产。具体说有以下操作要点： 1．测井绞车应摆放在距井25m远的上风头位置，对正井口滑轮，打好掩木。 2．起下电缆时，速度要均匀，不准猛提、猛刹，随时观察电缆运行张力读数，及时判断遇阻、遇卡。在进行井壁取心作业时，拉力增到25kN时，必须立即停车，然后慢速上下活动防止拉断岩心筒的钢丝绳，以免岩心筒落井。 3．仪器(射孔器)放人或起出井口时，应注意听从井口操作手和操作工程师的指挥，防止拉掉或摔坏仪器(射孔器)，甚至发生伤人事故。
4．注意盘齐电缆，同时做好电缆的清洁保养和防锈维护。 5．在斜井、“狗腿子”井等特殊井况下作业时，容易遇阻和遇卡，仪器和电缆下放速度要比直井慢，下放时要保持匀速，不准高速下放。发现遇阻时，不准硬冲，同时应避免仪器在井中长时间停留，要及时上提，防止遇卡。 6．井壁取心上提至套管鞋前，过油管射孔上提到油管喇叭口前，必须放慢速度，等仪器进入套管(油管)后再加快速度，防止卡掉仪器。 7．如果发现遇卡，应立即停车，如果仪器可下放，则慢速下放电缆，然后缓慢上提，这种情况比较容易解卡。若仪器能下放，则可慢速上提电缆，张力不能超过悬重15kN，若仍不能解卡，应采取其他解卡措施。 8．每次作业，应认真填写绞车运行记录。 二、测井电缆 （一）测井电缆的作用 1.输送各种下井仪器和工具。 2.向井下仪器供电和传送控制信号。 3.将井下仪器采集到的信号传送到地面。 （二）测井电缆的性能要求 1.有较强的抗拉强度。 2.有良好的韧性能盘绕在绞车滚筒上。 3.必须具有多股缆芯，导电、绝缘、抗干扰等性能良好，以满足供电和传送电信号的要求。 4.缆芯的绝缘材料必须具有耐高温、耐高压、防腐蚀、防脆化的良好性能。
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
［收稿日期］２００６１０２０ ［作者简介］吴爱平（１９７７），男，２００２年大学毕业，硕士，讲师，现主要从事信号采集与处理方面的教学与研究。基于ＦＰＧＡ的测井深度系统设计 吴爱平，付青青 （长江大学电子信息学院，湖北荆州４３４０２３） ［摘要］针对单片机处理深度信号存在速度慢、外围电路复杂等问题，提出了用现场可编程门阵列实现深 度系统设计的方法，给出了设计的整体硬件框图和ＦＰＧＡ设计的顶层图，并对设计进行了仿真。试验结 果表明，使用该方法设计的深度处理系统结构简单，速度快，可靠性高。 ［关键词］ＦＰＧＡ；测井深度；设计 ［中图分类号］Ｐ６３１畅８８ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７３１４０９（２００６）０４０１０２０３ 深度信息是一个非常重要的测井信息，如果深度测量不准，可能会导致测井资料作废，甚至有带来生产事故的危险，所以它在测井过程中起着相当重要的作用。目前进行深度系统设计主要是采用单片 机，用单片机设计的深度系统［１］，外围电路复杂，执行速度慢，但开发风险小。为了克服采用单片机设 计的深度系统的弊端，笔者提出了采用ＦＰＧＡ（现场可编程门阵列）设计深度系统的方法，采用该方法设计的深度系统，硬件电路简单，执行速度快，可靠性高，升级改造容易。 图１ 测井深度系统总体硬件框图１ 硬件设计 系统硬件框图如图１所示，深度信号送至ＦＰＧＡ 处理，同时ＦＰＧＡ通过ＰＣＩ９０５２接受工控机发出的深 度初始设置命令，并回送计算的深度脉冲数给工控 机。ＦＰＧＡ中设计了地址译码、读写控制、数据选 择、方向判断、深度计数、深度中断发生器、数据锁 存７个模块，其中用到了２３个Ｉ／Ｏ（输入／输出端 口）。ＦＰＧＡ选择Ａｌｔｅｒａ公司的ＥＰ１Ｃ３ＴＣ１４４［２］。由于Ｃｙｃｌｏｎｅ系列器件是基于ＳＲＡＭ工艺，掉电后信息不能保存，每次上电时要对芯片进行配置后才可使用， 设计中选用的配置芯片是Ａｌｔｅｒａ公司的ＥＰＣＳ１。通过ＪＴＡＧ（联合测试行动小组）进行在线编程，ＡＳ（主动串行）进行在线配置，配置电路完成ＦＰＧＡ程序的上电配置。 配置寄存器选用９３Ｃ４６，完成ＰＣＩ９０５２上电时的自动配置，确保接口电路按预先设置的方式进行工作。９３Ｃ４６存储了ＰＣＩ９０５２重要的配置信息，如设备号ＤＩＤ、制造商号ＶＩＤ、子设备号ＳＤＩＤ、子制造商号ＳＶＩＤ、中断号、设备类型号、局部空间基地址、局部空间描述符、片选响应以及局部响应控制ＣＮＴＲＬ等信号。配置寄存器的内容非常重要，它直接关系到整个系统能否正常工作，如果配置不正确，即使硬件设计没有一点错误，电路也很难正确地工作［３］。 ２ 软件设计 软件设计选用Ａｌｔｅｒａ公司的ＱｕａｔｒｕｓⅡ５畅０［４］ 软件开发工具。深度信号的处理由ＦＰＧＡ实现，深度信号Ａ和Ｂ从ＦＰＧＡ的全局时钟进入。在ＦＰＧＡ内部做了接口模块、测井方向判决模块、一个３２位的可逆计数器和深度中断发生器（图２）。当进行上提测井时，Ａ信号相位超前Ｂ信号，方向模块输?２０１?长江大学学报（自科版） ２００６年１２月第３卷第４期理工卷ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔＳｃｉＥｄｉｔ） Ｄｅｃ畅２００６，Ｖｏｌ畅３Ｎｏ畅４Ｓｃｉ＆ＥｎｇＶ