[小学教育]石油工程测井789_第2章声波测井-21基础-22声速-23声幅改

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1、声波测井—是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，从而了解岩层的地质特性和井的技术状况的一种测井方法。目前主要有以下几种声波测井方法：声波时差测井（计算地层孔隙度和力学参数）水泥胶结测井CBL（研究固井质量）噪声测井（研究油井串槽和油气水流动情况）超声电视BHTV（观察井壁情况和裂缝）声速类测井声幅类测井声波变密度测井VDL（观察井壁情况和裂缝）声波频率特性类测井声波测井既可应用于裸眼井，也可应用于套管井测井方位声波成像测井偶极横波成像测井井周声波成像测井超声波成像测井声波成像测井岩石的声学性质是一种机械波，是介质质点振动向四周的传播。声波20HZ〈频率〈20KHZ

2、次声波频率〈20HZ超声波频率〉20KHZ什么叫声波？目前声波测井使用的频率为20Hz－2MHz。岩石的声学性质一、岩石的弹性及弹性参数是指物体受有限外力而发生形变后恢复原来形态的能力。1、弹性2、物体的分类弹性体塑性体受力发生形变，一旦外力取消又能恢复原状的能力。弹性体：产生永久形变。塑性体：可变成在声波测井中，声源的能量很小，声波作用在岩石上的时间很短，因而岩石可以当成弹性体，在岩石中传播的声波可以被认为是弹性波。岩石的声学性质3、描述弹性体的参数（1）杨氏模量E(定义为应力与其应变之比)F—作用外力；l、s—分别为弹性体长度、横截面积；E—弹性体的杨氏模量，kg/

3、cm2或dyn/cm2F/S—为作用于单位面积上的力，称为应力。—为弹性体在力方向上的相对形变，称为应变。物理意义：描述弹性体发生形变的难易程度。Hook定律：岩石的声学性质（2）泊松比σ（定义为外力作用下，弹性体的横向应变与纵向应变之比）=弹性体的横向应变/纵向应变=（△d/d）/（△l/l）物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。d+△dL-△lF（3）体积弹性模量K（定义为应力与弹性体的体应变之比）K=应力/体应变=（F/S）/（△V/V）（kg/cm2）体应变也称膨胀率dL（4）切变模量（）切应变：弹性体的形状改变而体积未发生变化。：切变角tg=△l/d当

4、很小时，tg=△l/dFtd△l岩石的声学性质切变波的特点：体积不变，边角关系发生变化。=切应力/切应变=（Ft/s）/=（Ft/s）/△l/d剪切模量—是弹性体在剪切力Ft作用下，切应力（Ft/s）与剪切变之比。岩石的声学性质二、声波在岩石中的传播特性1、纵波、横波的定义纵波（压缩波或P波）：横波（剪切波或S波）：介质质点的振动方向与波的传播发向一致。弹性体的小体积元体积改变，而边角关系不变。体积模量不等于零的介质都可以传播纵波。介质质点的振动方向与波传播方向垂直的波。特点：弹性体的小体积元体积不变，而边角关系发生变化。剪切模量不等于零的介质才能传播

5、横波。岩石的声学性质在井下，纵波和横波都能在地层传播，而泥浆中只能传播纵波。注意横波不能在流体（气、液体）中传播，因为它的切变模量=0纵波可以在气体、液体和固体中传播。岩石的声学性质2、岩石的声速特性声波在介质中的传播特性主要指声速、声幅和频率特性。纵波速度横波速度E—杨氏模量σ—泊松比ρ—介质密度岩石的声学性质纵横波速度比由于大多数岩石的泊松比等于0.25，所以岩石的纵横波速度比为1.73。可见，岩石中传播的纵波比横波速度快。一般，岩石的密度越大，传播速度越快，反之亦然。在声速测井中，纵波是首波。岩石的声学性质三、声波在介质界面上的传播特性1、声波在界面上的反射和折射

6、ⅠⅡθβ1入射波P反射波折射波P1V1V2P2θ1折射定律Vp1＜Vp2θ1＝90°入射角θ1*——第一临界角滑行纵波岩石的声学性质Vp1＜Vs2θ2＝90°折射定律θ2*——第二临界角滑行横波在产生滑行纵波和滑行横波以后，其逆过程也成立。ⅠⅡθβ1β2入射波P反射波折射波P1S1V1V2P2S2θ1θ2岩石的声学性质TⅠⅡ滑行波R辐射能θ1*或θ2*滑行纵波和横波沿界面滑行时，将沿临界角方向向介质1中辐射能量。对于井下岩层，一般都满足vm（泥浆速度）＜vp（地层速度）第一临界条件，因此井中很容易激发沿井壁滑行的地层纵波。介质名称VP(m/s)VS(m/s)第一临界角第

7、二临界角泥岩180095062º44´不产生滑行横波砂层（疏松1）2630151837º28´不产生滑行横波砂岩（疏松2）3850230024º33´44º05´砂岩（致密）5500320016º55´30º石灰岩（骨架）7000370013º13´25º37´白云岩（骨架）7900440011º41´21º19´钢管5400310017º41´31º04´常见介质的纵横波速度及第一第二临界角2、反射和折射系数（CR、CT）纵波反射系数CR：1、2—分别为介质Ⅰ、Ⅱ的密度Vp1、Vp2—分别为介质Ⅰ、Ⅱ的纵波速度CR=ER/EI=（