聲波測井9PPT學習教案

1、聲波測井聲波測井9Acoustic logging（Borehole Compensate Logging）Long Source length Sonic LoggingCement Bond LoggingVariable Density Logging聲波幅度測井(Acoustic Amplitude Logging)Borehole Television ImageNoise Logging（Sonic Logging）聲波速度測井（Acoustic Velocity Logging）聲波頻率測井(Acoustic frequency Logging)第1頁/共50頁 Schlumbe

2、rgerSchlumberger，Baker HughesBaker Hughes， HalliburtonHalliburton 等等國際石油公司都采用了陣列聲波或聲波成像測井技術，例如：國際石油公司都采用了陣列聲波或聲波成像測井技術，例如： CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log) UBIUBI、USIUSI CETCET、SBTSBT DSIDSI XMacXMac 聲波成像測井第2頁/共50頁聲波速度測井（井眼補償聲波測井）聲波測井原理聲波測井曲線聲波測井儀器

3、結構聲波測井應用Snell LawSnell Law滑行縱波滑行縱波滑行橫波滑行橫波第第1 1臨界角臨界角第第2 2臨界角臨界角Fermat PrincipleFermat Principle臨界源距臨界源距聲波時差聲波時差DTDT，（us/ftus/ft，us/mus/m）單發(fā)雙收單發(fā)雙收雙發(fā)雙收雙發(fā)雙收長源距雙發(fā)雙收長源距雙發(fā)雙收Cycle skipCycle skip識別氣層識別氣層劃分巖性劃分巖性計算孔隙度計算孔隙度第3頁/共50頁1. 波的傳播介質1介質2入射波入射角反射角折射角反射波折射波聲波測井新技術第4頁/共50頁第5頁/共50頁2. 產(chǎn)生滑行波的條件VPVP2 2 VP VP

4、1 1時時, ,折射角折射角 = 90= 90折射定律:VPVPinin211SS第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)聲波測井新技術第6頁/共50頁第7頁/共50頁第8頁/共50頁第9頁/共50頁第10頁/共50頁聲波測井曲線第11頁/共50頁砂巖的理論骨架時差:tma=182s/m (硅質膠結)灰 巖: tma=156s/m 白云巖: tma=143 s/m 無水硬石膏: tma=164 s/m巖鹽時差: tma=220 s/m淡水: tmf=620 s/m 鹽水: tmf=608 s/m 對膏巖剖面有很強的分辯力,由于巖鹽和無水石膏在時差曲線上區(qū)別很大,很容易識別.聲波測井的應

5、用第12頁/共50頁第13頁/共50頁第14頁/共50頁第15頁/共50頁 M.R.Wyllie 時間平均公式最初在計算彈性波的速度時，公式中包含了孔隙度，巖石最初在計算彈性波的速度時，公式中包含了孔隙度，巖石骨架、孔隙流體彈性參數(shù)、巖石顆粒及其堆積方式的幾何特征值。骨架、孔隙流體彈性參數(shù)、巖石顆粒及其堆積方式的幾何特征值。但是公式過于復雜，沒有實用價值。但是公式過于復雜，沒有實用價值。19561956年年M.R.WyllieM.R.Wyllie提出了根據(jù)聲波測井資料估算儲層孔隙提出了根據(jù)聲波測井資料估算儲層孔隙度的模型，公式如下：度的模型，公式如下：這個公式后來被稱為這個公式后來被稱為“威利

6、時間平均公威利時間平均公式式”mafmafptttVV)1(1V1聲波測井的應用第16頁/共50頁 t = t = t tf f + t tmama(1-(1- ) ) b b = = f f + + mama(1-(1- ) ) N N = = NfNf + + NmaNma(1-(1- ) )孔隙(流體)骨架純巖石聲波測井的應用第17頁/共50頁聲幅測井第18頁/共50頁T R泥漿波套管波地層波井眼套管壁水泥環(huán)井壁地層 1. 1. 評價固井質量的測井方法評價固井質量的測井方法 在套管井中從發(fā)射器在套管井中從發(fā)射器到接收器的聲波有：到接收器的聲波有：泥漿波、套管波和地泥漿波、套管波和地層波。

7、層波。第第I I聲學界面：聲學界面：套管水泥環(huán)套管水泥環(huán)第第IIII聲學界面：聲學界面：水泥環(huán)井壁地層水泥環(huán)井壁地層第I界面第II界面聲波幅度測井第19頁/共50頁100目的井段曲線幅度相對幅度自由套管曲線幅度 水泥膠結測井采用相對幅度來判斷固井質量的好壞，即：通常，根據(jù)相對幅度大小，把固定質量劃分成三個等級：膠結良好：相對幅度小于20；膠結中等：20小于相對幅度小于40；膠結差：相對幅度大于40 第20頁/共50頁膠結情況總結表 膠結情況膠結情況套管波套管波 地層波地層波變密度顯示變密度顯示自由套管自由套管強強弱或無弱或無顯示顯示左清晰條紋平直左清晰條紋平直 I好好 II好好弱弱強強左模糊或

8、消失右左模糊或消失右清晰清晰 I好好 II差差弱弱弱弱左模糊右模糊或左模糊右模糊或消失消失 I差差 II好好強強中強中強左清晰右有顯示左清晰右有顯示 I差差 II差差強強弱弱左清晰右模糊左清晰右模糊 第21頁/共50頁 第22頁/共50頁 第23頁/共50頁 水泥評價測井CET下井儀器由8個超聲換能器和一個參考換能器組成，見圖215。它不僅能反映套管井中兩個聲學界面的膠結情況，而且對管外水泥膠結具有圓周分辨力和縱向分辨率。8個換能器按螺旋形排列，相鄰兩個之間夾角為45，各自探測套管的45角范圍的空間。 第24頁/共50頁 SBT能夠從每間隔60的方位對套管井井壁周圍的水泥膠結情況進行測量，其發(fā)

9、射和接收探頭平面展布如圖216所示。SBT環(huán)能同時提供聲波變密度測井資料。 圖2-16 SBT聲系結構平面展示圖 第25頁/共50頁 與BHTV相比，UBI和UST具有更高的測量精度和更好的圖像質量，UBI的垂向分辨率變化范圍0.20.4in（0.508-1.016cm）。UBI和USI的探頭結構相似，（圖中的探頭適用于不同井眼，根據(jù)井眼大小，UBI和USI儀器的聲波探頭可以拆換）。 第26頁/共50頁不同巖性和裂縫在BHTV圖上的 顯示 不同巖性的顯示裸眼、井壁平滑、泥漿恒定、反射波的能量取決于巖層的密度和速度。高速地層或高密度地層圖上 亮區(qū)低速地層或低密度地層圖上 暗區(qū)砂泥巖剖面：砂巖亮區(qū)

10、 泥巖 暗區(qū)井壁不平、發(fā)射的聲波不能垂直入射，反射波的能量與入射角有關。增加，R減小，反射波的能量低，在BHTV圖上為暗區(qū)或黑色的條帶。第27頁/共50頁孔洞低速地層第28頁/共50頁第29頁/共50頁裂縫：為構造作用、成巖作用或鉆井誘導作用形成的暗色線條，當有充填作用導致方解石、石英等高阻物質充填裂縫時，多表現(xiàn)為亮色。天然縫（低角度）天然縫（高角度）第30頁/共50頁基于實鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進仿真模型基于實鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進仿真模型32放射性測井主講：劉紅岐（博士后）第31頁/共50頁第32頁/共50頁第33頁/共50頁第34頁/共50頁第35頁/共50頁第36頁/共50頁第37頁

11、/共50頁第38頁/共50頁 核測井是通過探測巖石及其孔隙流體的核與電磁學物理性質，研究鉆井地質剖面，勘探石油、天然氣、煤以及鈾等有用礦藏的地球物理方法。 核測井的適用條件：一般的泥漿井、油基泥漿井、高礦化度泥漿井、空氣鉆井（裸眼井、套管井）第39頁/共50頁核測井放射性測井核磁共振測井：通過測量核子在外加磁場作用下的特征，識別巖性和流體。如MRIL,CMRNatural Gamma：GR & SGR第40頁/共50頁1. 地層中的放射性元素 40K1.46Mev 238U 1.76Mev 232Th2.62Mev2. 射線的種類 ：2He4：帶電，質量大，易吸收，穿透能力小 ：e：帶電，質量

12、小，易吸收，穿透能力小 ：光子 ，不帶電，質量小，穿透能力強。1.76第41頁/共50頁 能在衰變時發(fā)射光子的元素稱為伽馬輻射體。地層中能發(fā)射伽馬光子的核素主要是U、Th及其衰變產(chǎn)物和鉀的放射性同位素K-40。伽馬光子與物質發(fā)生相互作用的過程中，能量逐漸降低。如果射線的能量30Mev, 伽馬光子與接觸物質間將可能逐級產(chǎn)生電子對效應、康普頓效應和光電效應。3. 射線與物質的相互作用第42頁/共50頁3.1 電子對效應：electronpair effect generally，the energy of is between 0.5 to 5.3 Mev, according to the la

13、w of conservation of energy, if electronpair effect occurs, the lowest energy of must be 2Ee, that is following equation: 2m0C2=20.51Mev=1.02Mev.能量大于1.02Mev的光子在通過原子核附近時，與核的庫侖場相互作用，可以轉化為一個正電子和一個負電子，而本身被全部吸收。第43頁/共50頁3.1 電子對效應：electronpair effect Where:K: constantNA: Avogadro constant 6.021023mol-1：de

14、nsity g/cm3 Z: atomic numberA: molar massEr: energy of Meve+e-)022. 1(2EZANKtA第44頁/共50頁3.1 E1.022Meve+e-第45頁/共50頁3.2 康普頓效應:Compton effect With the attenuation of energy, the impaction capability of is decayed, when its energy is between 0.51Mev to 1.022Mev, the Computon effect occurs.e-第46頁/共50頁AZNAe康普頓電子光子(Photon) ：康普頓效應導致的光子在穿過單位距離物質時：康普頓效應導致的光子在穿過單位距離物質時的減弱的減弱e-第47頁/共50頁3.2 光電效應 : photoelectric effect if energy of ray less than 0.51Mev,photoelectron effect occurs, which is first explicitly explained by Al