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1、第六章 声波全波列测井,第一节 声系与记录方式,长源距声波全波列测井仪的声系由两个发射探头T1、T2及两个接收探头R1、R2组成。,1.长源距声波全波列测井仪,T1和T2、R1和R2之间相距2ft，相当于“间距”，T1与R2之间相距8ft，相当于“源距”。,1.长源距声波全波列测井仪,探头的工作顺序、记录结果编号以及所记录的内容如下逻辑表所示，“0”表示不工作，“1”表示工作。,由上表可见：长源距声波测井仪的声系处于不同的工作状态时，可以组合成四种单发单收声系，记录四条相应的时间差曲线，其中，TT1和TT4都是3.048米(10英尺)层段上的时间差，在实际测井图上往往是重叠的。,虽然记录的四条
2、时间差曲线由于源距长，井的影响相对减小，但最终并不能消除井的影响，因此，记录某一段地层的时差值仍需要采取经验补偿的记录方式。,当R1和R2正对目的层时，T1发射，R1和R2接收，记录到TT1和TT2两个时间差数值；TT1和TT2的差值相当于R1和R2接收到的T1发射出的声信号的时间差，相当于一个发射探头在下方，接收探头在上方的单发双收声系，记作t下TT1TT2,经过一段时间，当T1和T2正对目的层时，R2先后接收到T1和T2发射出的声信号，记录成TT2和TT4两个数值；TT4TT2是R2处接收到的T1和T2发射声信号的时间差，这是一个双发单收声系，其数值和与之对称的R2发射，T1和T2接收的发
3、射探头在上方的的单发双收声系记录结果完全相同，记作t上TT4TT2,仪器自动将地层的时差值按t1/2(t上t下)1/2(TT4-TT2)+(TT2-TT1)进行记录，其结果相当于源距为2.4384米(8英尺)、间距为0.6096米(2英尺)的双发双收声系井眼补偿记录结果。,另外，当R1和R2正对目的层时，R1和R2亦可接收T2发射的声信号：TT3和TT4，相当于单发双收声系的源距增加到3.048米(10英尺)；同理，当声系提升，T1和T2正对目的层时，亦可由R1分别接收T1和T2的发射信号：TT3和TT1。目的层时差t1/2(TT3-TT1)+(TT4-TT3)，相当于源距增大到3.048米(
4、10英尺)、间距为0.6096米(2英尺)的双发双收声系的井眼补偿记录结果。,注意：当T1发射信号时，R1和R2接收到T1发出的声信号的时间不同，所记录的地层层段、记录点深度也不相同。T1和T2是交替工作的，T2滞后T1一段时间工作，此时的声系已提升到新的位置。R1和R2接收到T2发出的声信号的时间、记录的地层层段、记录点深度也不相同。,因此，测井图上的TT1、TT2、TT3和TT4四条时差曲线，虽然形态相似，但时间差的数值不同，对应的深度也有所差异。但是，由于四条时差曲线的源距都较长(比通常声波测井源距1米左右大得多)，所以，虽然是用单发单收声系进行测井，但井对时差记录的影响相对要小得多。按
5、井眼补偿方式在井下记录到的滑行纵波时差值在测井图上标记为DTC，滑行横波时差DTS。,采用长源距声系的主要优点：有利于从到达时间上区分速度快的纵波和速度较慢的横波及其它速度更慢的波。这样，除了能较准确地记录岩层的横波及其它类型波的时差外，还可以从全波列图上区分纵波、横波及其它类型后续波的波群，以便于从各组波群的速度、幅度、频率的变化上获得有关地层性质的信息。,长源距声波全波列测井记录中的关键问题是在全波列中区分纵波、横波及其它类型的波，而最主要的是区分纵波和横波。现有的记录方式是从纵波和横波的到达时间、相位和幅度上加以区分和识别的。,纵波与横波的区分：到达时间：CpCstpts；声波幅度：横波
6、大于纵波；声波相位：纵波与横波首波相位相反，即相位相差180,横波幅度大于纵波幅度：横波能量更集中分布在分界面附近；滑行横波是在第二临界角基础上产生的，而以第二临界角入射时反射回井内的声能明显小于以第一临界角的情况；横波只传递介质的剪切变形，而纵波传递介质体积膨胀-压缩过程中的热交换和损耗。,长源距声波全波列测井图(全波列方式)：左道：TT1、TT2、TT3、TT4、DTC和DTS；右道：按1米的深度间隔标出代表这一井段的声波全波列图形。,长源距声波全波列测井图(变密度方式)：将全波列图形变换成照相胶卷上感光银膜的变密(厚)度来显示，幅度大的波显示为颜色较深的线条。,第二节 声波全波列测井资料
7、解释,长源距声波全波列测井所记录的测井信息：纵波时差tp(DTC)；横波波时差ts(DTS)；速度比Cp/Cs=ts/tp(DTR)；纵波幅度AP2(T1发射R2接收)；横波幅度AS2 AP2(T1发射R2接收)；,声波比(SRAT)(两个接收探头接收到的同一发射探头的声信号首波幅度比)幅度比B/A,A：纵波幅度比；B：横波幅度比；r1：T1与R1之间间距；r2：T1与R2之间间距；r0：r1r2；G：声波在发射和接收探头间几何扩展的衰减因子，P：纵波衰减系数；s：横波衰减系数；,这些资料如何应用？长源距声波全波列测井资料提供了井壁附近岩层的纵波、横波及井内流体中管波的速度、幅度、频率及波形包
8、络等信息。这些信息均受井壁岩层的制约与影响，应用：分析和判断井壁岩层的孔隙特性孔隙中流体性质及渗滤特性岩石的力学性质,一 估算储集层孔隙度1 根据测得的储集层横波速度Cs估算储集层的粒间孔隙度(横波孔隙度s)，经验公式：s(CmasCs)/3Cs Cmas储集层骨架的横波速度。,结论：pp或Cp/Cs1.75 储集层为裂缝孔隙；sp或Cp/Cs1.75 储集层为粒间孔隙；,2 Pickett提出利用横波时差估算孔隙度：Cmas岩石骨架的横波速度；M经验系数，当37%时，m=2。1980年，Raymer公式（对比）,在根据ts计算孔隙度的图版中：白云岩：ts/tp1.8；石灰岩：ts/tp1.9
9、；砂 岩：ts/tp1.581.78；含气砂岩：ts/tp1.6；该方法的优点在于考虑了岩性对孔隙度的影响。,如果考虑岩石的泊松比和岩石的密度，可以绘出右图所示的纵波横波速度和孔隙度的关系。从图中可以看出：随着孔隙度的增大纵横波速度都下降，纵波降低的更明显；POR40%，Cp，Cs，Cp/Cs与POR近似为线性关系；POR=020%，Cp/Cs没有变化；Cs 随POR的变化不明显，不能用来计算孔隙度,二 判断孔隙形状及储集层孔隙类型国内外研究表明：孔隙形状及大小是影响弹性波的因素之一。将孔隙形状看成长轴及短轴不同的椭球体，纵剖面上的短轴长度a与长轴长度b的比值，即a/b作为孔隙形状的特征值，定
10、义为“纵横比”。球形孔隙，=1，数值越小，则孔隙越接近于裂缝。因此，与对弹性波都有影响。,从上图可以看出：孔隙度一定时，降低，Cp,Cs,Cp/Cs都降低；这说明，在裂缝状孔隙的地层，声波的传播速度要小于同孔隙度的孔隙型地层。孔隙度较小时，对Cp,Cs,Cp/Cs的影响更加明显；孔隙度的变化对Cp/Cs影响不明显；而对Cp/Cs影响明显,除了根据速度计算孔隙度的大小，还可以根据纵横波的幅度信息判断储集层的孔隙类型。统计资料表明：裂缝性储集层中纵波和横波的幅度都有减小，而横波幅度的减小尤其显著。,声波的衰减是由于溶洞或孔洞对声波的散射所引起的，岩石对声波散射衰减的大小与声波信号频率的三次方成正比
11、。P与S分别为纵横波的衰减系数。P与S都随孔隙度的增加而增大；孔隙度不变时，孔洞半径增大，P与S增加；孔隙度不变时，孔洞半径较小时，P与S的变化更明显；,三 判断岩性对不同岩性的地层，其泊松比具有不同数值，而可由岩石的纵波与横波速度Cp和Cs计算得出。,常见岩石及矿物的Cp/Cs值,对于常见的储集层岩性，Cp/Cs的常见值为1.581.78(砂岩)，1.8(石灰岩)，及1.9(白云岩)。砂岩、石灰岩、白云岩的纵波及横波时差tp、ts的分布如下图所示。从图中可以看出：在碳酸盐剖面上，白云岩化程度升高，Cp/Cs比值增大；在砂泥岩剖面上，泥质含量增加，Cp/Cs比值增大；,曲线符号为Cp/Cs的数
12、值,四 判断岩石孔隙中流体的性质地层中的流体性质不同，则纵波与横波速度比Cp/Cs是不相同的，例如，含水砂岩的Cp/Cs大于含气砂岩的Cp/Cs。,五 计算岩石的弹性力学参数,若把地层看成是各向同性的弹性介质，则下面的关系成立：,则可以根据纵波横波速度计算弹性力学参数：,实际的计算表明，由上面计算的泊松比比实际的要大，实际长源距声波测井记录的横波为假Raylreigh波，其速度与Cs的关系为：,我们目前对全波列测井资料的解释基本上是以速度资料为主，对于声波的幅度、频率以及波列包络图形等信息进行岩性的解释都还处于定性阶段，并且很多都是经验公式。,小 结,1.声波全波列包括哪些波？2.长源距声波测井（LSS）仪器结构和测量原理3.长源距声波测井有哪些应用？4.声波测井资料在岩石力学方面有哪些应用？,
