矿场地球物理
西安石油大学石油工程学院
高 辉
2009.9
§第6章 声波测井
(Acoustic logging)
6.1 概述
6.2 岩石的声学特性
6.3 声波速度测井
6.4 声波幅度测井
6.5 长源距声波全波列测井
6.1 概述
声波测井的定义
声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础来研究钻井地质剖面、判断固井质量等问题的一种测井方法。
声波测井分类
声速测井
声幅测井
6.1 概述
声幅测井的定义
声幅测井是研究声波在地层或套管内传播过程中幅度的变化，层从而认识地及固井水泥胶结情况的一种声波测井方法。
声速测井的定义
声速测井，是测量地层声波速度的测井方法。声波在岩石中的传播速度与岩石的性质、孔隙度以及孔隙中所充填的流体性质等有关，研究声波在岩石中的传播速度或传播时间，就可以确定岩石的孔隙、判断岩性和孔隙流体性质。
6.1 概述
§第6章 声波测井
(Acoustic logging)
6.1 概述
6.2 岩石的声学特性
6.3 声波速度测井
6.4 声波幅度测井
6.5 长源距声波全波列测井
6.2 岩石的声学特性
声波的产生、传播及频率
声波是物质运动的一种形式，它是由物质的机械振动而产生的，通过质点间的相互作用将振动由近及远的传递。人耳听到的声波频率在20Hz至20kHz之间，频率大于20kHz的机械波称为超声波。
各类声波测井用的机械波介于声波和超声波之间。
6.2 岩石的声学特性
对测井时发射的声波而言，井下岩石可认为是弹性介质，在声振动作用下产生切变弹性形变和压缩弹性形变。岩石既能传播横波又能传播纵波，岩石中横波与纵波速度和岩石的弹性关系密切。 一、岩石的弹性
弹性体概念
塑性体概念
一个物体是弹性体还是塑性体，除与物体本身的性质有关外，还与作用其上的外力的大小、作用时间的长短以及作用方式等因素有关。一般地说，外力小、作用时间短，物体表现为弹性体。
测井方法与综合解释 第六章 声波测井
- 1 - 第六章 声波测井
声波测井是通过测量井壁介质的声学性质来判别地层特性及井眼工程状况的一类测井方法。主要内容：声速测井（声波时差测井），声幅测井，全波列测井。主要应用：判断岩性，估算储集层的孔隙度，检查固井质量。
第一节 岩石的声学性质
声波是物质运动的一种形式，它由物质的机械震动而产生，通过质点间的相互作用将震动由近及远的传递而传播。对于声波测井来说，井下岩石可以认为是弹性介质，在声震动作用下，产生切变形变和压缩形变，因而，可以传播横波，也可以传播纵波。
一、岩石的弹性
弹性体：物体受外力作用发生形变，取消外力能恢复到原来状态的物体，叫弹性体，这种形变叫弹性形变；
塑性体：取消外力后不能恢复到原来状态的物体；
物体是否为弹性体的决定因素：物体本身的性质、外界条件（压力、温度）、外力的作用方式、作用时间和大小。
对于声波测井来讲，声源发出的声波能量较小，作用在岩石上的时间短，故将岩石看成弹性体，其理论为弹性波在介质中的传播性质。
弹性体的弹性力学性质：扬氏模量E，泊松比σ，体积形变模量K等。
杨氏模量(E)--- 弹性体拉长或压缩时应力（F/A）与应变(ΔL/L)之比。
切变模量(μ)---弹性体在剪切力作用下,切应力（Ft/A）与切应变(Δl/l)之比。
泊松比(σ) --- 弹性体在形变时横向形变（相对减缩ΔD/D）和纵向形变（相对伸长ΔL/L）之比。
体积形变弹性模量(K) ---在外力作用下，物质体积相对变化（体积应变）与应力之比。它的倒数为体积压缩系数。
二、岩石中的声波传播特性
声波测井的声波频率：15Khz~30Khz（声波和超声波）。
质点的震动以波动形式在介质内传播，根据质点震动方向与波的传播方向的关系，分为； 测井方法与综合解释 第六章 声波测井
生产测井
第五章：生产测井解释原理
(一) 专业术语
持率(Y):是一种已知介质所占管内体积的百分数。
YL :持液率 Yo :持油率 Yg：持气率 Yw 持水率
其中持水率具体定义如下：
它是指在某一定长度的管子内水流相的体积和该管段体积的百
分比：
Yw=Vw/V*100%
含水率：是指单位时间内通过管子某一截面水流相的体积与全部
流体体积的百分比。
kw=Qw/Q*100%
在两相流中： Yw+Yg=1
Yg+Yo=1
Yo+Yw=1
在三相流中：Yo+Yw+Yg=1
相速度：描述多相流中多个相的平均速度
中心速度：是管子中心处理想的流体速度(Vc),在层流中Vc＝
2V，在紊流中Vc＝1.25V
滑脱速度：是多相流中各相平均速度之间的差。
表观速度：主要是在多相流中用于描述没有滑脱速度影响的平均
流体速度的术语。 第 1 页 共 19 页 生产测井
门限速度：是流量计涡轮开始启动时最小流体速度。
视速度：是根据连续流量计计算出的管子中心流体的速度。
生产测井资料的定性分析
(1)流量计
测量井眼流体流速是定量解释产液剖面或吸水剖面的主要
依据。Atlas 的PLT组合仪和Sondex公司的流量计均为涡轮
(spinner)流量计。研究表明,涡轮的转速RPS与流体流速呈线性
关系，且RPS与管子内径、流体黏度、流体密度有关。
一般采用井下刻度的方法求流体的流速，最精确的刻度方
法用几组上、下测量数据进行刻度。实际应用中要求至少四组上、
下测流量响应RPS,电缆速度曲线。
因涡轮流量计测的是中心最大流速Vf,而流体流速V是平均
速度,故根据流动流体的流态是层流、紊流,利用雷诺数校正系数
换算。考虑仪器结构的非对称性,还需作校正。
(2)测井曲线
流量响应曲线主要显示量的概念,变化幅度大小,表明产出
或吸入的多少。
2.流体识别测井
流量识别测井主要识别井眼流体性质特征,测定各相持率,
包括流体密度测井和流体持水率测井。
声波测井技术的应用探析
近年来，随着国家科技水平的不断进步以及经济实力的不断提升，石油勘探和石油开采都进入到了一个新的发展阶段。其中声波测井技术作为一种新的技术手段，在石油勘探项目中的应用越来越广泛。声波测井技术是指利用声波在岩层中的传播规律和传播特点来识别和分析地下的地质情况，为石油开采做必要的技术准备。本文基于声波探测的基本原理，探讨声波测井技术在相关技术领域中的应用，并简要介绍声波测井技术的发展前景。
标签：声波测井 石油勘探 应用探析
声波测井技术最先在20世纪50年代出现，历经了一系列的技术革新和技术发展，目前已经成为比较重要的测井方法之一。声波测井的技术基础是利用声波在地下不同介质中传播规律的不同特点，来研究地下岩石的分布和地质条件，进而识别地下的地层特性，并进行相关的计算工作。近些年，声波测井技术的发展速度比较快，同时也推动了其他测井技术的研究进展，提高了工程的施工进度和施工质量，给企业带来了经济效益的提升。
1声波测井的基本原理
在物理上，声波是由于物体的机械振动产生的，是一种常见的运动形式，这也决定了声波的传播状态受到介质的相关参数的影响。由于声波在固体中传播具有速度快、能量小等特点，所以声波可以在固体岩石探测中使用，固体岩石本身就是一种弹性介质，不同岩石的组合分布、不同种类的岩石中的声波传播具有不同的特点，所以可以用来研究地质情况。在声波测井技术中所利用的仪器主要是声波测井仪，通过该装置发出一定频率的声波，然后收集声波的传播数据来探测地下岩层的分布情况，进而研究地质性质。
声波测井仪主要有地面装置、井下换能器和数据记录分析设备组成，记录分析设备是用来记录换能器收集声波时产生的时间差，这种方法有一定的测量精度。此外，声波测井装置还引入了信号网络，利用网络信号的传输过程，实现井下地质情况的精确探测。
2声波测井技术的应用情况
近年来，声波测井技术得到了不断的发展，经历了一系列的技术演变，由最初的声速测井和声幅测井到长距声波测井再到包含多个技术系统的超声波测井和多极子阵列声波测井技术，在这个技术发展历程中我们可以看出声波测井已经摆脱了单纯的声波应用，在这个技术基础之上又不断融合了声学理论、信号传播技术、计算机网络技术等现代最新的科技成果，其工作的效率、质量、精确程度不断得到提升。目前声波测井技术的应用主要有以下几个方面。
