声幅-变密度测井响应特征

第一章：声波测井物理基础1、描述声波的基本参数频率f :声音传播过程中，介质震动的频率即介质质点每秒钟振动的次数就是声波的频率周期T ：指介质完成一次振动所需要的时间速度c或v：指声波的传播速度波长λ：声音在介质中传播时，相位相同的两点在空间上的距离称为声波的波长2、声速(时差)的影响因素以及如何影响，流体、压力、岩性、密度等等（一）岩性<最主要的影响因素，灰质含量↑声速↑>（二）孔隙和流体<孔隙性岩层声速<非孔隙性、含气饱和度↑纵波速度↓横波速度↑> （三）压力<压力↑波速↑极大值后基本保持不变，压力对声速影响可达35%+>（四）温度<相对压力而言，影响很小可忽略、温度↑纵波速度稍许↓>（五）岩石生成的地质条件<老地层的声速>新地层、构造顶部的声速>构造翼部>（六）埋藏深度<深度↑声速↑>3、泥浆对超声的衰减因素泥浆对超声波的衰减包括吸收衰减和固相颗粒散射衰减两部分（一）泥浆对超声波的吸收衰减：主要有泥浆的粘滞、热传导以及泥浆的微观过程引起的弛豫效应（二）泥浆固相颗粒对超声波的散射衰减：泥浆中含有的固相颗粒引起的散射衰减、泥浆添加剂引起的散射衰减、声频散4、声阻抗的概念及其对反射波和透射波的影响声阻抗：地震波在介质中传播时，作用于某个面积上的压力与单位时间内垂直通过此面积的指点流量之比，其数值等于介质密度ρ与波速v的乘积，即Z=ρ.v。

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，θ1θ2p=0，从右式可以看出，介质1和介质2声阻抗分别为Z1、Z2Β为反射系数α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。

(3)如果储层内声速曲线呈台阶变化，则应分段取值，如图3—3。分段的最小厚度应与声速仪器的分层能力一致。
（4）储层厚度较小，声速曲线在储层内没有变化平缓的曲线段，而有明显的拐点，则取拐点的数值，如上图上层。如果没有拐点，曲线呈尖峰状，应凭经验判断，认为尖峰极值能代表地层读数，则取尖峰，若认为尖峰值失去代表性，则本层无法读数。
四、井径的影响
扩径段声波时差发生变化，使时差曲线出现假异常。
声波曲线的特点：
①当目的层岩层界面位于时差曲线半幅点
③在界面上下一段距离上，测量时差是围岩和目的层时差的加权平均效应，既不能反映目的层时差，也不能反映围岩时差。
④当目的层足够厚且大于间距时，测量时差的曲线对应地层中心处一小段的平均读值是目的层时差。
（1）储集层厚度较大，声速曲线呈平缓起伏变化者，读曲线平均值。此时曲线起伏范围一般在2—3mm以内。如图3-1.。
（2）如果储层内声速曲线有明显的时差减小的小尖峰，且尖峰位置与微电极等曲线电阻率增大的小尖峰一致，则这些尖峰是致密夹层的显示，其值不代表储层性质，应当扣除这些尖峰以后取曲线段的平均值，如图3-2.
2、岩石强度分析
岩石强度指岩石承受各种压力的特性。根据声波、地层密度测井资料，可以连续计算自然条件下岩石的各种弹性模量，以对岩石强度进行全面分析。用测井资料计算的岩石弹性模量为动态弹性模量，与实验室采用静压应变测量的弹性模量（静态弹性模量）不同。
3、裂缝检测
声波全波列测井资料能够指示地层裂缝。由于声波通过裂缝时，其幅度都会减小，表现在波形图上就是声波幅度减小。声波幅度衰减程度取决于波的性质（类型、频率）、裂缝倾角（水平裂缝、低角度裂缝、高角度裂缝）、裂缝张开度等因素。水平缝对横波幅度影响大；高角度裂缝对纵波幅度影响大。垂直传播的纵波和横波其衰减量与裂缝倾角的函数关系。

CBL曲线幅度很低相 对幅度＜２０％.
VDL曲线缺少套管波, 出现明显的地层波, 显示为黑白相间的 起伏条带.
检查固井质量 局部胶结
指套管、水泥、地层之间只 有部分胶结，部分没有胶结的 情况，在实际井中出现的机会 较多，如图所示２２３５－２ ２4２米井段是局部胶结的情 况，曲线特征： （１）TT与自由套管基本一致 （２）ＣＢＬ比自由套管的低， 且不稳定。 （３）ＶＤＬ显示的套管波比 自由套管的弱，套管波的右边 出现明显的地层波。
套管外径与自由套管声幅理论值
套管外径 (mm) 101.6 127 139.7 177.8 193.7 244.5 273.1 (in.) 4 5 51/2 7 75/8 95/8 103/4 自由套管声幅值
（mV）
89 76 69-72 62 59 51 48
第三部分
固井声幅测井资料定性评价
将套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。 例如，对于以“毫伏”（mV）为单位的声幅曲线， 应转换成以自由段套管为100%的相对声幅曲线： U=A/Afp*100% 式中：
泥岩 空气
1800 330
555.5 3000
源距的选择ห้องสมุดไป่ตู้
CBL采用３英 尺的源距是为了 尽可能提高声波 幅度曲线对水泥 胶结变化的敏感 性。
声 波 幅 度 ， 毫 伏
源距
VDL源距５英 尺地层波更明显， 易于评价水泥环 第二界面的交接 情况
声波衰减率dB/ft
CBL刻度
CBL/VDL测井仪器需要在与目的层同尺 寸的自由套管井段进行刻度。若声幅曲线的 单位为百分数（%），则自由套管的声幅值 应当为95～100%。若声幅曲线的单位为毫伏 （mV），则不同外径的套管的自由套管声 幅值必须符合该仪器规定的理论值。

固井质量检测一、声幅及变密度测井原理1、声幅测井原理声幅测井仪器通过单发单收声系，它是通过记录套管中套管波的首波幅度来反映井下套管与水泥的胶结质量。

首波传播路径服从费尔马时间最小原理，套管波的幅度随套管波阻尼因子增大而减小，套管外的介质不同，套管波的幅度也不同，故影响套管波的因素主要是套管厚度、直径、水泥环、固井后的测量时间、水泥与套管的胶结情况。

2、变密度测井原理水泥胶结测井仪是采用单发双收声系，原距3ft和5ft。

测量时，由发射器发射频率为20kHz的脉冲波，两个探头（接收器）把接收到的声信号转换为电信号，经电缆传到地面，地面仪器对接收到的全波列信号进行检波，检波后只保留全波列中的前12个到14个波的正半周，这部分电信号加到显像管上来调制光点亮度。

声波幅度大电压高，光点就亮，胶片就显为黑色；声波幅度小电压低，光点就暗，胶片就显为黑色。

变密度测井图是黑（灰）白相间的条带，其颜色的深浅表示接收到信号的强弱，从而依此判断第一界面和第二界面的胶结质量。

将套管和泥浆的性质视为不变，也就是说套管波和泥浆波的传播速度不变，因此，套管波和泥浆波显示为直条带。

而地层岩性不同其声速也不同，因此地层波显示为有摆动的条带。

通常接收到的声波依次为：经套管传播的套管波、经地层传播的地层波以及通过泥浆传播的直达波即泥浆波。

二、声幅及变密度测井资料的应用1、确定水泥面上返高度。

完井工程要求水泥面必须比油、气预界面高出100m 左右，才能达到有效封隔。

因而要求水泥面实际测井中能确定出水泥的上返高度。

理论与实际表明，水泥面应在声幅曲线由低幅度向高幅度过度的半幅度点处。

2、评价固井质量，检查生产层之间的封堵效果。

三、固井质量评价方法1、利用声幅测井曲线检查固井质量采用相对幅度法检查固井质量，即水泥面以上（自由套管）处的声幅幅度A作为100﹪，其余处与之相比进行质量评价。

解释时分五个等级，并根据水泥密度的高低其评价有所差别：（1）自由管：声幅幅度=100﹪A（2）混浆带：是声幅曲线从高幅度到高幅度向低幅度过度的半幅点（一般是开始进入胶结中等的位置）的井段。