声波测井
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声波测井原理声波测井是一种利用声波在地层中传播的特性来获取地层信息的技术手段。
声波测井可以提供地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数,对于油气勘探和开发具有重要意义。
声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程,下面将对声波测井原理进行详细介绍。
首先,声波测井是利用声波在地层中传播的速度来获取地层信息的。
声波在地层中传播的速度与地层的物性参数有密切的关系,不同类型的地层对声波的传播速度有不同的影响。
通过测量声波在地层中的传播速度,可以推断出地层的孔隙度、渗透率等参数。
其次,声波测井是利用声波在地层中的反射和折射来获取地层信息的。
当声波遇到地层界面时,会发生反射和折射现象,根据反射和折射的规律,可以推断出地层的厚度、岩性等信息。
通过分析反射和折射的特征,可以识别出地层中的油气层、水层等目标层位。
另外,声波测井是利用声波在地层中的衰减来获取地层信息的。
声波在地层中传播时会发生衰减,衰减的程度与地层的渗透率、孔隙度等参数有关。
通过测量声波的衰减情况,可以推断出地层的渗透率、孔隙度等信息。
总的来说,声波测井原理是利用声波在地层中传播的速度、反射和折射、衰减等特性来获取地层信息的。
通过对声波在地层中的传播过程进行分析和解释,可以揭示地层的内部结构、物性参数等重要信息。
声波测井技术在油气勘探和开发中具有重要的应用价值,对于提高勘探开发效率、降低勘探风险具有重要意义。
综上所述,声波测井原理是声波在地层中传播的物理过程,通过对声波在地层中的传播速度、反射和折射、衰减等特性进行分析,可以获取地层的孔隙度、渗透率、岩性、地层压力等重要参数。
声波测井技术是一种重要的地球物理勘探手段,对于油气勘探和开发具有重要意义。
希望本文能够对声波测井原理有所了解,并对相关领域的研究工作有所帮助。
声波测井介绍声波测井是一种地球物理测井技术,通过发送声波信号,并根据信号的传播特性来获取地下地层的物理特征和构造信息。
声波测井的主要应用领域包括石油勘探、地质工程和地下水资源评价等。
在石油勘探领域,声波测井被广泛用于获取地下岩石的弹性属性,从而识别含油气层和评估油气储量。
声波测井的原理是利用声波在地层中传播的速度和振幅变化,分析得到地层的波速、密度等信息,进而推断地层的岩性和孔隙度等。
声波测井原理声波测井使用的是通过固体或流体介质中传播的声波信号。
在声波测井过程中,仪器向井中发送声波信号,然后接收并分析回波信号。
通过分析回波信号的传播时间、振幅和频率等属性,可以获得地层的物理特性。
声波在地层中的传播速度取决于地层的密度和弹性模量。
当声波从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射和反射。
这些反射和折射的现象可以用来推断地层的变化,如岩性、孔隙度和饱和度等。
声波测井主要使用两种传播模式:纵波和横波。
纵波是沿着传播方向的压缩波,而横波是垂直于传播方向的波动。
纵波的传播速度比横波大,因此在实际测井中,主要使用纵波进行测量和分析。
声波测井仪器声波测井仪器通常由发射器、接收器和数据记录系统组成。
发射器用于产生声波信号,而接收器则用于接收回波信号。
数据记录系统用于存储和分析测量数据。
声波测井仪器的功能包括:1.发射声波信号,产生刺激并激发地层回波。
2.接收回波信号并转换为电信号。
3.对接收到的信号进行放大和处理。
4.记录和存储测量数据,并进行实时分析和解释。
现代的声波测井仪器通常可以进行多频段的测量,以获取更详细和准确的地层信息。
同时,一些高级仪器还具备图像处理功能,可以生成地层的可视化图像。
声波测井应用1.石油勘探:声波测井在石油勘探中起着重要的作用。
通过分析地层的声波传播特性,可以确定油气层的位置和性质,为油井的钻探和开发提供依据。
2.地质工程:声波测井用于地质工程中的岩石力学和岩层稳定性评估。
通过测量地层的声速和密度等特性,可以判断地层的强度和稳定性,为工程建设提供指导。
声波测井重要知识点声波测井是地球物理勘探中常用的一种测井方法,其原理是利用声波在地层中的传播特性来获取有关地层结构和岩石属性的信息。
声波测井包括测量地震波在地层中传播时间和振幅的测井方法,以及通过分析地震反射和折射来确定地层性质的地震测井方法。
本文将介绍声波测井的基本原理以及几个重要的知识点。
声波测井原理:声波在地层传播时会受到地层的吸收、散射和反射等因素的影响,从而传播的速度、振幅和频率会发生变化。
通过测量声波的传播特性,可以获得有关地层的信息。
声波测井的主要知识点如下:1.声速:声速是声波在介质中传播的速度,它受到地层岩石的密度和流体饱和度等因素的影响。
常见的声速测井方法有全波传播时差测井、全波传播振幅测井和多道测井等。
2.声频率:频率是声波的振动次数,它对地层信息的分辨能力有很大影响。
高频率的声波能够提供更高的地层分辨率,但传播距离较短,低频率的声波可以传播更远,但分辨率较低。
合理选择声波的频率可以获得更准确的地层信息。
3.反射:地震波在地层中传播时,会遇到不同介质之间的反射界面,从而产生反射波。
反射波的振幅和到达时间可以提供地层的界面信息,如岩石层位、裂缝、气水界面等。
4.折射:地震波在地层中传播时,会由于介质的变化而发生弯折,这种现象称为折射。
折射波的振幅和到达时间可以提供地层的速度、倾角和入射角等信息。
5.衰减:声波在地层中传播时会由于介质的吸收和散射而衰减。
衰减会导致声波传播距离的减小和振幅的减弱。
对于薄层和含有流体的岩石,衰减影响更为显著。
6.岩石弹性参数:声波测井可以通过测量声波传播速度和密度等参数来确定地层岩石的弹性参数,如岩石的弹性模量、泊松比、剪切模量等。
这些参数对于岩石力学性质和岩性解释非常重要。
7.流体饱和度:声波测井可以通过测量声波速度的变化来估算地层中的流体饱和度。
由于流体的密度和声速与岩石不同,当地层中存在流体时,声速会有明显的变化。
声波测井可以提供丰富的地层信息,对于确定含油气层、划分地层、解释岩性和评价油气储层等都具有重要意义。
声波测井仪器原理
声波测井仪器是利用声波在地层中传播时与地层中的岩层发生物理作用而形成的。
声波在地层中传播时,既受到岩石的弹性、强度、密度等力学性质的影响,又受到井内气体、流体的影响。
由于这些影响因素不同,使得岩石、流体所产生的声波也不相同。
在一个完整的地层中,上述因素对声波传播影响程度依次为:密度、弹性模量、泊松比、电阻率。
不同类型地层由于其物理性质不同,声波的衰减程度也不一样。
因此,测井时必须选择适当的测井仪器来测量各测井参数。
声波测井仪由声波发生器(一般为声源)、声源控制台、接
收换能器组成。
其中,声源由基声发射器经电缆发出,接收换能器则是用来接收从井壁传来的声波。
仪器的功能就是测量各测井仪接收到的声波信号并进行处理,从而得出各测井参数。
根据测井时所要测量的参数不同,声波测井仪器又分为声波纵波和声波横波两种类型。
声波纵波在岩石中传播时,当速度较快时(如空气中)会产生各种干扰波。
这些干扰波除了引起声能损失外,还会使岩石弹性参数发生变化。
—— 1 —1 —。
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(F t/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;纵波—质点震动方向与波传播方向一致(压缩波);横波—质点震动方向与波传播方向相互垂直(剪切波、切变波);声波在介质中的传播速度主要取决于介质的弹性模量和密度。
在均匀介质中,声波速度与杨氏模量E 、泊松比σ、密度ρ的关系为:)21)(1()1(σσσρ-+-⋅=E v p )1(21σρ+⋅=E v s 三、声波在介质界面上的传播特性1、波的反射和折射波阻抗----定义为介质的声速与密度之乘积。
声波测井的基本原理引言:声波测井是一种常用的地球物理测井技术,通过发送声波信号并接收其反射信号来获取地下岩石的物理特性信息。
本文将介绍声波测井的基本原理,并探讨其在油气勘探和地质研究中的应用。
一、声波传播原理声波是一种机械波,是由分子间的振动传递能量而产生的。
在地下岩石中,声波通过分子间的碰撞和相互作用传播。
声波传播的速度取决于岩石的密度和弹性模量。
岩石越密度大、弹性模量高,声波传播速度越快。
二、声波测井仪器声波测井通常使用声波测井仪器进行,它包括发射器和接收器两部分。
发射器会向井孔中发射声波信号,而接收器则接收并记录反射回来的声波信号。
三、测井参数解释声波测井中常用的参数有声波传播速度(Vp)、剪切波传播速度(Vs)和声波衰减系数(Attenuation)。
声波传播速度是指声波在岩石中传播的速度,剪切波传播速度是指岩石中剪切波的传播速度,而声波衰减系数则表示声波在岩石中传播时的衰减程度。
四、应用领域1. 油气勘探:声波测井可以提供地下岩石的物理特性信息,如孔隙度、饱和度、岩石密度等,这些信息对于油气勘探具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度,可以帮助确定油气储层的性质和分布。
2. 地质研究:声波测井可以提供岩石的弹性参数,如岩石的压缩模量和剪切模量。
这些参数对于研究地下构造和岩石力学性质具有重要意义。
通过测量声波传播速度和剪切波传播速度的变化,可以揭示地下构造的变化和岩石的变形状态。
3. 水文地质研究:声波测井可以帮助确定地下水的分布和流动状况。
通过测量声波传播速度和声波衰减系数的变化,可以推断地下水的饱和度和渗透能力等参数,从而为水文地质研究提供重要参考。
五、声波测井的优势声波测井具有以下几个优势:1. 非侵入性:声波测井是一种非侵入性的测井技术,不需要取样,不会对地下环境产生破坏。
2. 高分辨率:声波测井可以提供高分辨率的地下岩石信息,可以检测到细小的地质构造和岩石特征。
3. 广泛适用:声波测井适用于各种类型的地质环境,包括陆地和海洋等。
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探方法,它利用声波在地下介质中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
声波测井的基本原理可以总结为以下几点。
1. 声波传播原理声波是一种机械波,它可以在固体、液体和气体等介质中传播。
在地下岩石中,声波的传播速度与岩石的密度、模量以及岩石中的孔隙度有关。
当声波传播到不同介质之间的界面时,会发生反射和折射现象,通过测量声波的传播时间和传播速度,可以获得地下岩石的结构和性质信息。
2. 声波发射与接收声波测井通常通过在井中放置声源和接收器来实现。
声源会产生一系列的声波脉冲,这些声波脉冲沿着井筒向地下传播。
当声波脉冲遇到地层界面时,一部分能量会被反射回来,一部分能量会继续向下传播。
接收器可以接收到反射回来的声波信号,并将其转化为电信号。
3. 声波传播时间与距离声波传播的速度与介质的物理性质有关。
在地下岩石中,声波的传播速度通常比较稳定,因此可以利用声波传播时间与声波传播距离的关系来计算声波的传播速度。
通过测量声波的传播时间,可以推算出声波在地层中的传播距离,从而得到地下岩石的深度信息。
4. 声波速度与地层参数地下岩石的物理参数可以通过声波的传播速度来推算。
例如,声波在固体中的传播速度与固体的弹性模量和密度有关,声波在液体中的传播速度与液体的密度有关。
通过测量声波的传播速度,可以反推出地下岩石的弹性模量、密度等物理参数,从而了解岩石的性质和结构。
5. 声波测井的应用声波测井广泛应用于油气勘探、地质工程和水文地质等领域。
在油气勘探中,声波测井可以帮助确定油气藏的储集层和非储集层,评估油气储量和产能。
在地质工程中,声波测井可以评估地下岩石的稳定性和工程建设的可行性。
在水文地质中,声波测井可以帮助研究地下水的分布和流动规律。
声波测井的基本原理是利用声波在地下介质中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
通过测量声波的传播时间和传播速度,可以推算出地下岩石的深度、结构和性质信息。
声波测井1.普通声波测井声波在不同介质中传播时,其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不同的。
声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础而提出的一种研究钻井地质剖面、评价固井质量等问题的测井方法。
声波测井分为声速测井和声幅测井。
声速测井(也称声波时差测井)测量地层声波速度。
地层声波速度与地层的岩性、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。
因此,根据声波在地层中的传播速度,就可以确定地层孔隙度、岩性及孔隙流体性质。
1.1岩石的声学特性声波是一种机械波,它是由物质的机械振动而产生的,通过介质质点间的相互作用将振动由近及远的传递而传播的,所以,声波不能在真空中传播。
根据声波的频率(声波在介质中传播时,介质质点每秒振动的次数)可将声波分为:次声波(频率低于20Hz);可闻声波(20Hz至20kHz);超声波(频率大于20kHz)。
各类声波测井用的机械波是可闻声波或超声波。
1.1.1岩石的弹性1.1.1.1弹性力学的基本假设:1)物体是连续的,即描述物体弹性性质的力学参数及形变状态的物理量是空间的连续函数;2)物体是均匀,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,并服从广义的胡克定律。
满足以上基本假设条件的物体称为理想的完全线弹性体,描述介质弹性性质的参数为常数。
当外力取消后不能恢复到其原来状态的物体称为塑性体。
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,一般情况下,外力小且作用时间短,物体表现为弹性体。
声波测井中声源发射的声波能量较小,作用在地层上的时间也很短,所以对声波速度测井来讲,岩石可以看作弹性体。
因此,可以用弹性波在介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
声波测井的基本原理声波测井是一种常用的地球物理勘探方法,通过发送声波信号进入地下,然后接收和分析返回的信号,可以获取有关地下岩石性质和地层构造的信息。
声波测井的基本原理是利用声波在不同岩石中的传播速度差异来推断地层的性质。
声波测井利用的声波信号是由测井仪器通过声源产生的。
这些声源通常是以一定频率振动的麦克氏震荡器,通过控制震荡器的频率和振幅,可以产生不同类型的声波信号。
在测井过程中,这些声波信号通过井中的探头向地下传播。
当声波信号遇到地下岩石时,会发生反射、折射和散射等现象。
这些现象会导致声波信号的传播速度和振幅发生变化。
通过测量返回的声波信号的传播时间和振幅,可以推断地下岩石的物理性质。
在声波测井中,最常用的参数是声波的传播速度。
传播速度是声波信号在岩石中传播的速度。
不同类型的岩石对声波的传播速度有不同的影响。
例如,固体岩石的传播速度较高,而含有流体的岩石的传播速度较低。
通过测量声波信号的传播时间,可以计算出不同深度处的传播速度,并进一步推断出地下岩石的类型和含有的流体性质。
除了传播速度,声波测井还可以提供其他有关地下岩石的信息。
例如,通过分析声波信号的振幅,可以推断地下岩石的密度和孔隙度。
密度是岩石单位体积的质量,而孔隙度是岩石中孔隙空间的比例。
这些参数对于研究地下岩石的物理性质和储层特征非常重要。
声波测井不仅可以应用于石油勘探和开发领域,还可以用于地质研究、水文地质调查等领域。
通过声波测井可以获取的地下岩石信息非常丰富,可以帮助地质学家和工程师更好地了解地下结构和性质,指导相关工程的设计和施工。
声波测井是一种基于声波传播原理的地球物理勘探方法。
通过测量声波信号的传播时间、振幅等参数,可以推断地下岩石的性质和构造。
声波测井在石油勘探和开发、地质研究等领域有着广泛的应用,为相关工程的设计和施工提供了重要的信息基础。
第二章声波测井声波在不同介质中传播时,其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不同的。
声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础而提出的一种研究钻井地质剖面、评价固井质量等问题的测井方法。
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。
§2-1 岩石的声学特性声波是机械波,是机械振动在媒质中的传播过程,即通过质点间的相互作用将振动由近及远的传递,所以声波不能在真空中传播。
根据声波的频率(声波在介质中传播时,介质质点每秒振动的次数)可将声波分为:次声波(频率低于20Hz);可闻声波(20Hz至20kHz);超声波(频率大于20kHz)。
各类声波测井用的机械波是声波或超声波。
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1、弹性力学的基本假设:(1)物体是连续的,即描述物体弹性性质的力学参数及形变状态的物理量是空间的连续函数;(2)物体是均匀,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,并服从广义的胡克定律。
满足以上基本假设条件的物体称为理想的弹性体,描述介质弹性性质的参数为常数。
当外力取消后不能恢复到其原来状态的物体称为塑性体。
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,一般情况下,外力小且作用时间短,物体表现为弹性体。
声波测井中声源发射的声波能量较小,作用在地层上的时间也很短,所以对声波速度测井来讲,岩石可以看作弹性体。
因此,可以用弹性波在介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
在均匀无限大的地层中,声波速度主要取决于波的类型、地层弹性和密度。
作为弹性介质的岩石,其弹性可用下述几个参数来描述。
2、弹性力学参数 (1)应力和应变物体在外力作用下发生弹性形变的同时,在物体内部产生的抵抗其形变的力称为内力。
作用在单位面积上的弹性内力A F /称为应力。
平行于体积元各面法向的应力为正应力;垂直于体积元各面法向的应力为切应力。
弹性体单位长度的形变L L /∆称为应变。
(2)杨氏模量E弹性体拉长或压缩时应力A F /与应变L L /∆之比称为杨氏模量,即LL AF E //∆=,单位为2/m N 。
(3)泊松比σ弹性体在外力作用下,纵向上产生伸长的同时,横向缩小。
泊松比σ定义为弹性体在形变时横向形变(相对减缩D D /∆)和纵向形变(相对伸长L L /∆)之比,即LL DD //∆∆=σ,它表示物体几何形变的系数。
对于一切物质,σ都介于0到0.5之间。
(4)切变模量μ弹性体在剪切力作用下,切应力(A F t /)与切应变(l l /∆)之比,即ll AF t //∆=μ。
表 2-1 常见岩石的几种弹性模量(5)体积形变弹性模量K体积形变弹性模量K 的定义为在外力作用下,物体体积相对变化时应力A F /与体积应变V V /∆之比,即VA FVK ∆=,单位为2/m N 。
体积压缩系数K /1=β。
二、声波在岩石中的传播特性对于声波测井所用声源而言,岩石可看作完全线弹性体。
所以可用弹性波在弹性介质中的传播规律来研究声波在岩石中的传播特性。
纵波: 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。
横波: 当波的传播方向和质点振动方向相互垂直时叫横波,横波传播中介质产生剪切形变,所以横波也叫切变波。
通常这两种波是同时在地层中传播的,但横波不能在液体和气体中传播。
声波在弹性介质中的传播速度主要取决于介质的弹性模量和密度。
在均匀各向同性介质 中,纵波速度vp、横波速度s v 与杨氏弹性模量E 及泊松比σ、密度ρ之间的关系式为:)21)(1()1(σσσρ-+-=Ev p (1))1(21σρ+=Ev s (2)σσ21)1(2--=vv sp (3)对比(1)、(2)两式,可以看出,纵波速度永远大于横波速度,二者之比是泊松比的函数。
对于沉积岩来讲,声波速度除与上述因素有关外,还和下列地质因素有关。
1、岩性由于不同矿物的弹性模量、密度及泊松比不同,所以由不同矿物组成的岩石,其声速也不同。
一些常见沉积岩的纵波速度见表2。
2、孔隙度地层孔隙通常被油、气、水等流体介质所充填,这些孔隙流体的弹性模量和密度低于岩石骨架的弹性模量和密度。
因此,地层孔隙度和孔隙流体性质对地层声速有明显影响。
从表2可知,相对岩石骨架,孔隙流体是低速介质,所以岩性相同孔隙流体性质不变的地层,孔隙度越大,地层声速越小。
3、岩层的地质时代许多实际资料表明,深度相同成分相似的岩石,地质时代不同,声速也不同。
老地层比新地层具有较高的声速。
4、岩层埋藏的深度实际测井结果表明,在岩性和地质时代相同的条件下,声速随岩层埋藏深度加深而增大。
其原因是岩层受上覆地层压力增大,岩石的杨氏弹性模量、密度增大。
浅部地层,随埋藏深度增加,其声速变化剧烈;深部地层,埋藏深度增加,其声速变化不明显。
从上述分析看出,可以根据岩石声速确定岩层的岩性和孔隙度。
表2-2 常见沉积岩的纵波速度三、声波在介质界面上的传播特性 1、波的反射和折射波阻抗----定义为介质的声速与密度之乘积。
地层中的岩石、矿物、流体和井的套管的纵波速度和密度均不同,故它们的声阻抗也不同。
声波通过波阻抗(即声速与密度的乘积)不同的两种介质的分界面时,会发生反射和折射,并遵循光的反射及折射定律。
图1是声波的反射和折射示意图。
一般的介质将产生四种波----发射(纵波、横波),折射(纵波、横波)。
但在测井环境中的井壁与泥浆界面上,泥浆不能传横波,固井内没有反射横波。
折射定律的数学表达式是:vv 21sin sin =βα(4)其中:α-----入射角;β-----折射角;v1-----入射波速度;v2-----折射波速度。
图2-1、声波在介质分界面上的反射及折射当v1、v2确定时,折射角β随入射角α的增大而增大,在v1<v2的情况下,β>α。
90,见图1(b)。
此时,折射波将在第二即当入射角增大到某一角度θ时,折射角可达到0介质中以v2的速度沿界面传播,这种折射波在声波测井中叫滑行波,对应的入射角θ叫临界角。
2、滑行波--折射波当声波以临界角入射时,折射角为090,折射波在介质2内以速度V2沿界面传播,在测井上,把这种以地层的速度沿井壁滑行的折射波称为滑行波。
滑行波产生条件:产生滑行波的条件(入射角等于临界角、第二种介质的速度大于第一种介质的速度)。
沉积岩来说,σ≈0.25,则Vp/Vs≈1.73。
测井上所记录弹性纵波是PPP波。
横波是PSP波。
滑行波是一种非均匀波:能量集中在距界面2~3个波长范围内,一波长范围内,能量为63%,这就限制了声波测井的探测范围,一般为波长的一倍,即0.2~0.3米,相当于储集层冲洗带范围内。
滑行波的能量还随它离声源的距离r增大,按1/r2规律衰减。
滑行横波幅度能量高于滑行纵波:原因横波波长小于纵波,滑行横波能量更集中于井壁附近。
第二临界角大于第一临界角,激发滑行横波的能量较大(反射系数小)3、波列及其成分 ---纵波、横波、漏泄模式波、假瑞利波和斯通利波纵波、横波-体波、非频散波制导波—斯通利波据英文:斯通利波,是一种界面波(井中液固界面),其幅度在界面两侧均成指数衰减,轻微频散,群速度和相速度约是井内流体纵波速度的0.9倍在地震上,斯通利波是固体分界面传播的一种地震波。
据楚书:斯通利波是一种诱导波,是眼井轴方向传播的液体纵波与井壁地层滑行的横波相互作用产生的在流体中传播的。
相当与几何声学中的泥浆直达拨。
但它又不同于在自由流体中传播的直达波。
质点运动轨迹为椭圆形(长--井轴方向、短--垂直于井轴)速度小于流体纵波速度。
理论证明:井内不存在通常的流体波,在井下的斯通利波不同于地震上的斯通利波,它的产生又与井筒有关故为管波。
有轻微频散,无截止频率,任何地层都可产生,相速度略低于群速度,低频端的群速度约为流体纵波速度的0.9倍。
频率增加—群速度增加。
在高频端约为0.96倍,能量集中于低频端。
管波在井轴方向无频散,振幅在径向上从井轴到井壁按指数增加,而从井壁向地层按指数减小。
管波幅度随岩石孔隙性、渗透性变好而增加,可能与渗透层使有效井径变小有关。
计算和实验发现,井径减小--管波幅度增加,在研究管波时,必须注意井径的影响。
制导波--假瑞利波据英文:第二种界面波,其速度介于地层横波和井内流体纵波之间,在地层一侧呈指数衰减,在井内流体一侧呈震荡式衰减;在地震上,瑞利波是沿无限介质自由表面(介质之外为空气)传播的波。
其质点运动的轨迹为椭圆形,短轴----传播方向,长轴----垂直于传播方向。
瑞利波是一种表面波,只在固体表面传播。
在测井上,这种波是在岩石与井内液体界面上产生,沿岩石表面传播,由于不同自由表面,故称为视瑞利波或假瑞利波。
是纵波和横波的合成,以横波为主要成分的波。
频率特性:视瑞利波有很多个模式,每一模式有它的频散曲线。
相速度:一个波列中,经一特定相位传播的速度。
群速度:波列中最高峰的传播速度。
a.从图中可以看出,每一个模式都有其截止频率,在截止频率处,其相速度和群速度均等于地层的横波速度,其幅度为零。
这说明视瑞利波对横波首至波没有影响,只对其后续波有影响。
b.随着频率增加,相速度单调下降到泥浆速度,而群速度曲线有一个极小值,其速度小于斯通利波的速度,而幅度曲线有一个极大值,两者频率相同。
衰减特性:从几何声学上看,视瑞利波是大于第二临界角的入射波形成的全反射波在井壁与外壳间多次作用的结果,是诱导波的一种,故其截止频率和频率成分与井筒与仪器半径之差及地层和井筒流体的性质有关,视瑞利波沿井壁传播时,幅度不会衰减,但它离开井壁向地层传播时近似按指数衰减而向井内传播时,按震荡形式迅速衰减。
制导波---漏泄模式波地震上认为,漏泄模式波是透过很薄的折射层的首波(P波)测井上认为,它的产生机理同视瑞利波机理相似,但它是大于第一临界角的入射波产生的全反射纵波与井壁地层相互作用而产生,沿井壁在地层内传播的诱导波。
质点运动轨迹:椭圆形,长--传播方向,可视为纵波与横波合成,并以纵波为主要成分的波。
漏泄模式波的幅度对岩石泊松比有一定依赖性,泊松比增加--幅度增加。
§2-2声波速度测井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m s /μ或ft s /μ)。