正交偶极子声波测井55页PPT

A.平行于体积元各面法向方向的应力称为正应力； B.垂直于体积元各面法向方向的应力称为切应力。 在外力作用下，若弹性体内的任意体积元发生体积变化，而边角关系 不变，则称此形变为体形变。体积元的各边边长的变化率称为线应变。在 外力作用下，若仅体积元形状发生变化，而体积不变，则称为剪切形变。 体积元的边角关系的变化称为角应变（或切应变）。 对于完全线弹性体，正应力只与线应变有关，切应力只与切应变有关。
积相对变化之比。量纲为N/m2。
K F A V V
除上述四个描述物体弹性性质的弹性参数外，还有另外一个参数，即拉
梅常数 。
1.岩石的声学特性
1）岩石的弹性
（4）常见岩石的弹性参数
1.岩石的声学特性
2）声波在岩石中的传播特性
弹性波在介质中的传播实质上是质点振动的依次传递。当波的传 播方向和质点振动方向一致时叫纵波，纵波传播过程中，介质发生压 缩和扩张的体积形变，因而纵波也叫压缩波。
是空间的连续函数； ②物体是均匀的，即物体由同一类型的均匀材料组成，在物体中任选一
个体积元，其物理、化学性质与整个物体的物理、化学性质相同； ③物体是各向同性的，即物体的性质与方向无关； ④物体是完全线弹性的，在弹性限度内，物体在外力作用下发生弹性形
变，取消外力后物体恢复到初始状态。应力与应变存在线性关系，并服从广 义胡克定律。
E 1
vp 1 1 2
vs
E1
21
vp 2(1 ) vs 1 2
对于大多数沉积岩而言，岩石的泊松比σ多为0.25左右，纵波速度是横
波速度的1.73倍，说明纵波和横波同时在岩石中传播时，纵波的速度大于横
波速度。
1.岩石的声学特性
2）声波在岩石中的传播特性

应用之四：地层各向异性分析
在构造应力不均衡或裂缝
性地层中，横波在传播过程
中通常分离成快横波、慢横 波，且快、慢横波速度通常 显示出方位各向异性，质点 平行于裂缝走向振动、方向 沿井轴向上传播速度比质点 垂直于裂缝走向振动、方向 沿井轴向上传播的横波速度 要快，这就称之为地层横波 速度的各向异性。
3520-3585米，地层流体移动指数较大，表明这段地层渗透性好于下部地层， 对应地层孔隙度也较高,地层裂缝发育。
13级接收器，6英尺长，每一级接收
6 ft
器记录八个方位的数据。
三个单极子声源（上、下、远程）。 两个互相垂直的偶极子声源。
斯通利波通过远程单极子低频激发。
具有8个接收器，没有上、下单极子 声源。
11 ft
正交偶极子阵列声波测井地质应用 1、岩性特征分析
2、识别气层
3、判断裂缝发育井段、类型
2、物理基础与方法原理
快地层中依 次接收到纵波， 横波，斯通利 波。
2、物理基础与方法原理
慢地层中接收 到纵波和斯通 利波，接收不 到横波。
2、物理基础与方法原理 偶极子源 偶极子发射器（Dipole）的运动与单极子发 射器略有不同，发射器发射声波被向井眼的一
面推又被从另一个方面拉，这两种不同力的作
《测井新方法调研》 正交偶极子声波测井
主要内容
1、声波测井发展历程
2、物理基础与方法原理 3、常用仪器介绍 4、偶极子声波测井地质应用
1、声波测井发展历程
声波的一般特性
声波：是由机械振动产生 的振动波。 声波的频率范围： 20~20kHz (人耳能听到）。 次声波：频率低于20Hz。
超声波：频率大于20kHz。
白 云 岩 储 层

第六章 声波测井 （Acoustic log）
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、能量、频率变化等)
➢物理及地质基础：不同岩石的弹性力学性质 不同,使其声波传播速度、衰减规律不同
➢研究方法：在井内发射声波，使声波在地层
或井内其它介质中传播，测量声波在传播时的 速度或幅度变化
DT T L P3TP4(TP 3TP 1)
2l
T1
T2
2、横波时差 DTs
横波时差的计算方法与纵波相同，关键 是确定横波首波。
(1)确定横波首波初始点出现的时间范围
VP /Vs
2(1) 12
vp vs 1.5~1.8
纵波初始点到达时间为tp，则横波初始点
出现时间的范围是1.5tp ～ 1.8t。p
提取，对横波而言是噪声，波速与横波 相近 (2)幅度不大
(3)有频散，相速度 > 群速度
（4）有截止频率
3、斯通利波(管波) 是沿井轴方向传播的流体纵波与井壁地层 滑行横波相互作用产生的。质点运动的轨 迹也是椭圆，长轴在井轴方向。
1
Vt Vf[1( f b)V (f VS)]2
Vt Vf[12(1)K ( E) ]1 2
令 T'(x)0 则v2clo2sxv1lcsion2xsx
sin x v1 v2
xarcsivn1 *
v2
(2)使滑行波先于直达波到达R —— 加大源距L（第一条件）
A T
B
*
滑行波：
AB BC CD
t1
v1
v2
v1
L
C
*
v2 v1 D R
v1c2ols*
L2ltg*
v2

(5)输出的测井曲线 (一条声波时差曲线)
时差 s/m
二 影响时差的因素
1 井径的影响
① R1(处在D增加)，R2(位于正常或缩小)井段时，滑行 波到达R1的时间增加，而到达R2的时间不变，因此时 差下降。
② R1位于正常(或缩小井段)，R2位于井径扩大，滑行波 到达R1的时间不变，而到达R2的时间增加，因此时差 增加。
R2
V 2 V 1
EC E1 R C2R
t2 t1 t2
V 2 V 1
T2
从图中所知:CR2<BR1,t1<t，ER1>CR2，
t(t1t2) 2
平均后的补偿声速时差值不变。 同理：在井径扩大的顶界面也如此,对仪器的倾斜也有
补偿作用.
四 长源距声波测井
发射器到接收器的距离为8ft、10ft、12ft
对膏岩剖面有很强的分辩力,由于岩盐和无水石膏在时差 曲线上区别很大,很容易识别.
3 计算孔隙度
(1) 体积物理模型 根据测井方法的探测特性和岩石的各种物理性质上的 差异,把岩石体积分成几个部分,然后研究每一部分对 岩石宏观物理量的贡献,并视宏观物理量为各部分贡献 之和。即：
测井参数×总体积=∑测井参数×相应体积
费尔马原理：声波在一般介质中传播时，所经过的 任意两点的传播路径满足所用时间最小的传播条件， 这就是费尔马时间最小原理，这一原理是从光波动 学中借鉴而来的。在介质的声学性质已知的情况下， 可以根据费尔马原理来确定声波在经过介质的任意 两点时所走的路径，还可以确定声波的走时，即声 波经过这两点时所用的时间。
(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
t t2 t1 (A v 1 B v B 2 D v D 1 ) (A v F 1 B v B 2 C v C 1 ) E

-|25mv|+
泥
自然电位 原状地层
侵 入 带 （ 稀 溶
浆 （ 稀 溶 液 ）
液
）
泥岩 砂岩
泥岩
1、自然电位测井
•曲线特点
砂泥岩剖面： 泥岩处 SP曲线平直（基线） 砂岩处 负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量成反 比，Rmf / Rw 成正比
曲线应用
① 划分岩层界面 ② 确定渗透性岩层 ③ 确定水淹层
是否含气，计算储层的含水饱和度和矿物 成分； • 3.计算地层的泥质含量
补偿中子和中子伽马测井
•基本原理
中子源快中子地层介质热中子
补偿中子测井（CNL ）：测量地层对中子的减速能力，测
量结果主要反映地层的含氢量。
中子伽马测井（ NG ）：测量热中子被俘获而放出中 子伽马射线的强度。
两者均属于孔隙度测井系列。
曲线应用
①确定岩层界面 ②划分渗透层 ③确定岩性
①确定岩层界面 曲线应用
由于它电极距小，紧贴井壁进行 测量，消除了邻层屏蔽的影响，减小 了泥浆的影响，因此岩层界面在曲线 上反映清楚。分层原则是用微电位曲 线的半幅点来确定地层顶底界面。对 于薄层，必须与视电阻率曲线配合， 才能获准确结果。
②划分渗透层
油开井测井系列
1：500测井 项目
（全井）
1：200测井项目 选测项目 （目的层段）
1 双感应
1 双感应—八侧向 地层倾角
2 声波时差 2 声波时差
3 自然电位 3 补偿密度
4 自然伽马 4 自然伽马来自5 井径5 自然电位
6 井斜
6 微电极
7 4米电阻率
8 井径
自然伽马能谱 补偿中子 地层测试

输出图像资料的特点 各种井下声波成像测井仪都可以同时输出一
张反射回波幅度成像图和一张反射回波到达时间 图，反射回波幅度成像图比反射回波到达时间图 具有更高的精度。
反射回波幅度成像图一般通过颜色的明暗变化 来反映测量介质的表面特征：井壁声阻抗大，反 射波强，颜色亮；井壁声阻抗小，反射波弱，颜 色暗。
井壁地层及套管技术状况评价测井
目前用于井壁介质（井壁地层或套管）状况评价的测井方法主要有 Schlumberger的BHTV(Borehole Televiewer)和UBI(UltraSonic Borehole Imager)以及Baker Altlas的CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)等井壁成像测井仪。这些测井仪器既可应用于裸眼井中研究井 壁表面特征，也可应用于套管井观察套管内壁，仪器都包含声系、信号采 集、信号传输与地面处理及显示4个组成部分。声系部分 由一个能旋转的声波探头构成，该声波探头兼作发射探 头和接收探头。测井时，声波探头以固定速率旋转，对 井眼的整个井壁进行360°扫描测量。由于声波探头旋转 测量的过程中，仪器也以一定的速率在井中上提，因此， 仪器的记录点都为螺旋上升。
仪器有两种工作状态，即流体性质测量和标准测量，如图 2－22(b)、(c)所示。探头逆时针旋转用于测量套管和井 壁的声波性质，为标准测量模式；探头顺时针旋转测量井 内流体的声学特性，为流体性质测量模式。
(b) 标准测量模式
（c）流体性质测量模式
UBI可以在250kHz和500kHz两种声波频率 下工作；USI可以在195kHz、650kHz两种声波 频率下工作。根据钻井液类型、密度不同，可选 取不同的工作频率。在高分散相钻井液体系中， 采用较低频率的超声波能够得到更好的图像效果。 UBI has two operation frequencies, 250kHz and 500kHz. And USI, 195kHz, 650kHz. Based on mud type, density to select available frequency.

2
VP
F1 A B
E
C
J1 F’
O’ D’
F
D
J2 E’
O’’ C’
A’
B’
F2
3、双发双收声系
〔2〕可消除深度误差 F1—J1、J2，实际深度点O’
h=-a tg c，实际深度H- a tg c F2—J2、J1，实际深度点O’’
h=a tg c，实际深度H+a tg c 实际O’O’’的中点就是仪器 记录点O，两者一致。即时差 平均值的中点〔岩层CC’的中
《声速测井》PPT课件
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声波速度测井原理
1、单发单收声系
声波速度测井简称声速测井，测 量地层滑行波的时差△t〔地层纵波速 度的倒数，单位是μs/m或μs/ft〕。 这种下井仪器包括三个局部：声系、 电子线路和隔声体。声系由一个发射 换能器T和一个接收换能器R组成，其 中，发射器和接收器之间的距离称为 源距，声波测井声系的最小源距为1 米。电子线路提供脉冲电信号，触发 发射器T发射声波，接收器R接收声波 信号，并转换为电信号。
E R1
F'
F R2
E'
A' T2
C O'
D' D O'' C'
B'
双发双收声系构造示意图
声波速度测井原理
3、双发双收声系
测井时，上、下发射器交替发射声脉
冲，两个接收器接收T1、T2交替发射产生

井眼因素
井眼大小与形状
井眼的大小和形状对声波速度测井结果有直接影响。井眼过大会使声波在传播 过程中散射，导致速度降低。此外，井眼的形状也会影响声波的传播路径和速 度。
井眼内流体性质
井眼中的流体，如泥浆、水和油气等，对声波速度也有影响。流体的密度和声 波速度有关，密度越大，声波速度越高。
仪器因素
仪器分辨率
应用领域的拓展
随着技术的不断进步和应用需求的增加，声波速度测井技术的应用领域将进一步拓 展。
除了传统的石油和天然气勘探领域，声波速度测井技术还将应用于环境监测、矿产 资源勘探、地质灾害预警等领域。
随着技术的成熟，声波速度测井技术将逐渐成为地质勘查和工程勘察的重要手段之 一。
行业标准的制定与完善
为了规范声波速度测井技术的使用和 推广，相关行业标准和规范将不断完 善。
声波速度测井数据处理
数据预处理
对采集的原始数据进行滤波、 去噪和校准等处理，以提高数
据质量。
声波速度计算
根据测量得到的传播时间和距 离计算声波速度。
地层岩性识别
根据声波速度与地层岩性的关 系，对地层岩性进行识别和分 类。
结果解释与报告编写
将数据处理结果进行解释，编 写测井报告，为地质勘探和油
气开发提供依据。
复杂地质问题中的重要作用和应用前景。
05
声波速度测井的未来发展
技术创新与改进
声波速度测井技术将不断进行技 术创新和改进，以提高测量精度
和可靠性。
新型声波速度测井仪器将采用更 先进的信号处理技术和算法，以
增强对复杂地层的适应性。
未来声波速度测井技术将更加注 重智能化和自动化，减少人为干
预和操作难度。
子和双极子探头等。