第二節(jié)聲速測井

第二節(jié)聲速測井第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

聲波速度測井原理

1、單發(fā)單收聲系聲波速度測井簡稱聲速測井，測量地層滑行波的時差△t（地層縱波速度的倒數(shù)，單位是μs/m或μs/ft）。這種下井儀器包括三個部分：聲系、電子線路和隔聲體。聲系由一個發(fā)射換能器T和一個接收換能器R組成，其中，發(fā)射器和接收器之間的距離稱為源距，聲波測井聲系的最小源距為1米。電子線路提供脈沖電信號，觸發(fā)發(fā)射器T發(fā)射聲波，接收器R接收聲波信號，并轉(zhuǎn)換為電信號。

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聲波速度測井原理

1、單發(fā)單收聲系

測井時井內(nèi)存在以下幾種波①反映地層滑行縱波的泥漿折射波；②井內(nèi)泥漿直達(dá)波；④井內(nèi)一次及多次反射波。通過合理的儀器設(shè)計，在所有地層中，確保首波就是地層縱波。使聲波接收器記錄首波到達(dá)時間。根據(jù)首波到達(dá)時間，確定首波的傳播速度。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

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1、單發(fā)單收聲系A(chǔ)CB

由于井徑的變化和井剖面巖性的變化，使得A、B、C都不是常量，而是隨著井徑和巖性的變化而變化，所以單發(fā)單收聲系沒有實(shí)用價值。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

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2、單發(fā)雙收聲系T—R1：T—R2：R2—R1：因此當(dāng)井眼規(guī)則時，t只與地層速度有關(guān)，實(shí)現(xiàn)了測量地層速度的目的。時差單位為t=1/V（m/s）=106/V（us/m）或用單位us/ft（1ft=0.3048m)D第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三優(yōu)點(diǎn):1)井眼規(guī)則時能直接測量巖層的聲波速度或時差;在固定l間距上僅與巖層速度有關(guān)傳播時間,在整個井眼剖面上得到的巖層速度指在l間距內(nèi)平均值。2)現(xiàn)用間距為0.5米,使聲波測井曲線能劃分厚度0.5米以上巖層。

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2、單發(fā)雙收聲系第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

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2、單發(fā)雙收聲系單發(fā)雙收主要缺點(diǎn)：

井眼不規(guī)則時如井徑變化（擴(kuò)大）界面處，聲波時差出現(xiàn)“假異?！?，同時也有深度誤差；記錄的時差不僅與地層速度有關(guān)，還與泥漿速度、井徑大小有關(guān)。此誤差無法校正。為降低井徑變化、儀器記錄點(diǎn)與實(shí)際記錄點(diǎn)的深度誤差對單發(fā)雙收聲系時差曲線的影響，提出了井眼補(bǔ)償聲速測井（雙發(fā)雙收聲系）。井徑擴(kuò)大對時差曲線的影響實(shí)例

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3、雙發(fā)雙收聲系T1T2R1R2AEF'FE'A'BCD'DC'O'O''B'雙發(fā)雙收聲系結(jié)構(gòu)示意圖該儀器的井下聲系包括兩個發(fā)射器和兩個接收器。它們的排列方式如圖所示。其中，兩個接收器之間的距離（間距）為0.5米，T1、R1和R2、T2之間的距離為1米。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

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3、雙發(fā)雙收聲系T1T2R1R2AEF'FE'A'BCD'DC'O'O''B'雙發(fā)雙收聲系結(jié)構(gòu)示意圖測井時，上、下發(fā)射器交替發(fā)射聲脈沖，兩個接收器接收T1、T2交替發(fā)射產(chǎn)生的滑行波，得到時間差△T1、△T2，地面儀器的計算電路對△T1、△T2取平均值，△T=(△T1+△T2)/2，記錄儀記錄出平均值對應(yīng)的時差曲線△t=△T/l。由圖可以看出，雙發(fā)雙收聲速測井儀的T1發(fā)射得到的△T1和T2發(fā)射得到的△T2曲線，在井徑變化處的變化方向相反，所以，取平均值得到的曲線恰好補(bǔ)償?shù)袅司畯阶兓挠绊?。還可以補(bǔ)償儀器在井中傾斜時對時差造成的影響。同時基本消除深度誤差。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

（1）可消除井徑變化對測量結(jié)果的影響F1—J1、J2，分別在擴(kuò)井、未擴(kuò)井段F2—J2、J1，分別在擴(kuò)井、未擴(kuò)井段在擴(kuò)井井段CE=D’F’，在未擴(kuò)段C’E’=DF，則F1F2J1J2AEF’FE’A’BCD’DC’O’O’’B’3、雙發(fā)雙收聲系第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

（2）可消除深度誤差F1—J1、J2，實(shí)際深度點(diǎn)O’h=-atgc，實(shí)際深度H-atgcF2—J2、J1，實(shí)際深度點(diǎn)O’’h=atgc，實(shí)際深度H+atgc實(shí)際O’O’’的中點(diǎn)就是儀器記錄點(diǎn)O，兩者一致。即時差平均值的中點(diǎn)（巖層CC’的中點(diǎn)）（注意：對于薄互層，速度變化大，可能有誤差）3、雙發(fā)雙收聲系第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

聲波速度測井應(yīng)用

1聲波測井曲線的形狀與讀值（1）上下圍巖巖性相同時，曲線對稱于地層中點(diǎn)；（2）巖層界面位于時差曲線半幅點(diǎn)處；（3）當(dāng)間距小于巖層厚度時，測量時差反映巖層時差；當(dāng)間距大于巖層厚度時，測量時差是巖層和圍巖時差的混合值。泥巖砂巖泥巖tJ1J20.3米平坦值0.3米面積平均值0.3米0.3米第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

聲波速度測井應(yīng)用

2判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度和聲速有：V水>V油>V氣，在高孔隙和侵入不深的條件下能識別氣層,其特征:周波跳躍高聲波時差(大30微秒/米以上)氣層第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

聲波速度測井應(yīng)用

2判斷氣層、確定油氣和氣水界面(1)周波跳躍產(chǎn)生的原因由于在滑行首波到達(dá)接收探頭的路徑中遇到吸收系數(shù)很大的介質(zhì),首波能觸發(fā)R1但不能觸發(fā)R2,R2被幅度較高的后續(xù)波觸發(fā),因此,時差增大.(2)周波跳躍的特點(diǎn)時差值大大增加且呈周期性的跳躍第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三

聲波速度測井應(yīng)用

2判斷氣層、確定油氣和氣水界面(3)產(chǎn)生周波跳躍的各種情況含氣的疏松砂巖裂縫性地層或破碎帶泥漿氣侵第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3劃分地層(確定地層的巖性)由于不同巖性地層具有不同的聲波速度，因此可以用時差劃分地層。致密巖石的時差<孔隙性巖石的時差巖層的孔隙增加－聲速下降－時差增加砂巖的時差<泥巖的時差第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三砂巖的理論骨架時差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))55.5灰?guī)r:△tma=156s/m47.5白云巖:△tma=143s/m43.5無水硬石膏:△tma=164s/m50巖鹽時差:△tma=220s/m67淡水:△tmf=620s/m189鹽水:△tmf=608s/m185對膏巖剖面有很強(qiáng)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.2劃分地層(確定地層的巖性)第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三2劃分地層(確定地層的巖性)煤：＞90us/ft砂巖：55.5us/ft灰?guī)r：47.5us/ft白云巖：43.5us/ft硬石膏：50us/ft第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3、求取孔隙度3.1、Wyllie時間平均公式及體積模型1956年Wyllie在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出時間平均公式，認(rèn)為聲波在單位體積巖石內(nèi)傳播所用的時間等于巖石骨架部分（1-）所經(jīng)過時間與孔隙部分所經(jīng)過時間的總和。即Vmaφ第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3、求取孔隙度3.1、Wyllie時間平均公式及體積模型

Vmaφ公式適用于：固結(jié)壓實(shí)純地層,粒間孔隙的石灰?guī)r及較致密的砂巖（孔隙度為18～25％）可直接利用平均時間公式計算孔隙度，不必進(jìn)行校正。對于不同的地層情況要分別處理。第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3、求取孔隙度3.1、Wyllie時間平均公式及體積模型

根據(jù)測井方法的探測特性和巖石的各種物理性質(zhì)上的差異,把巖石體積分成幾個部分,然后研究每一部分對巖石宏觀物理量的貢獻(xiàn),并視宏觀物理量為各部分貢獻(xiàn)之和。即：測井參數(shù)×總體積=∑測井參數(shù)×相應(yīng)體積第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3、求取孔隙度3.2、泥質(zhì)砂巖

由于泥質(zhì)聲波時差較大，按公式計算的泥質(zhì)砂巖的孔隙度偏大，必須進(jìn)行泥質(zhì)校正。由下式計算地層孔隙度。第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三3、求取孔隙度3.2、固結(jié)而壓實(shí)不夠的砂巖

對于此類地層，要引入壓實(shí)校正。地質(zhì)年代較新的疏松砂巖，其埋藏深度一般較淺，砂巖是否壓實(shí)，可根據(jù)鄰近的泥巖聲波時差△tsh的大小來辨別，若鄰近泥巖的聲波時差大于328μs/m，則認(rèn)為砂巖未壓實(shí)，且△tsh越大，表明壓實(shí)程度越差。壓實(shí)校正的大小用壓實(shí)校正系數(shù)Cp表示，Cp與地層埋藏深度、年代及地區(qū)有關(guān)（1.2～1.4）。壓實(shí)校正后的孔隙度為：第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期三4、異常地層壓力預(yù)測沉積巖層的正常地層流體壓力等于其靜水壓力，并對應(yīng)一個正常壓力梯度。在一些地區(qū)遇到了地層壓力高于或低于正常壓力梯度計算的數(shù)值，即地層壓力出現(xiàn)異常。我們把地層壓力高于正常值的地層稱為異常高壓地層；地層壓力低于正常值的地層稱為異常低壓地層。在鉆井程序設(shè)計中，預(yù)先知道地層壓力是非常重要的。第2