《声波测井》PPT课件.ppt

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1、第六章声波测井岩石的声学性质声波速度测井声波幅度测井长源距声波全波列测井2021/10/71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。声波测井就是以介质声学特性为基础，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。声速测井测量地层声波速度。地层声波速度与地层岩性、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。根据地层声波速度，可确定地层孔隙度、岩性、孔隙流体性质。2021/10/72声波测井声波是一种机械波。根据声波频率声波分为次声波（频率低于20Hz

2、）；可闻声波（20Hz至20kHz）；超声波（频率大于20kHz）。第一节岩石的声学特性2021/10/73声波测井一、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）、物体是均匀的，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；2021/10/74声波测井满足以上基本假设条件的物体称为理想完全线弹性体，描述介质弹性性质的参数为常数

3、。当外力取消后不能恢复到其原来状态的物体称为塑性体。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，并服从广义胡克定律。2021/10/75声波测井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，所以可以把岩石看作弹性体。因此，可以用弹性波在介质中的传播规律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声波类型、地层弹性和密度。一般用下述几个弹性参数描述岩石的弹性性质。2021/10/76声波测井2

4、、弹性力学参数1）、应力与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称为应力。根据应力方向与作用面法向的关系,应力分为:(1)、平行于体积元各面法向的应力称为正应力；(2)、垂直于体积元各面法向的应力称为切应力。2021/10/77声波测井在外力作用下，若弹性体内的任意体积元发生体积变化，而边角关系不变，则称此形变为体形变。体积元的各边边长的变化率称为线应变。在外力作用下，若仅体积元形状发生变化，而体积不变，则称为剪切形变。体积元的边角关系的变

5、化称为角应变（或切应变）。2021/10/78声波测井2)、广义胡克定律对于完全线弹性介质,其应力与应变存在线性关系。每一应力分量等于六个应变分量的线性组合。(6-1)---含有6个应力分量的列向量。---含有6个应变分量的列向量。---含有36个元素的弹性系数方阵。2021/10/79声波测井此外,系数矩阵C为对称方阵，只有21个独立元素.均匀、横向各向同性介质(TI)对于均匀、横向各向同性的完全线弹性介质，系数矩阵只有5个独立的弹性系数。建立图6-1所示坐标系.弹性系数矩阵如式(6-2)所示.2021/

6、10/710声波测井其中:(6-2)图6-1横向各向同性介质2021/10/711声波测井(2)裂隙各向异性介质裂隙各向异性介质,一般指具有一组垂向平行裂隙的介质模型,Crampin称其为张性扩容各向异性介质(EDA)。在EDA介质中建立如图6-2的坐标系。此时,系数矩阵只有5个独立的弹性系数。弹性系数矩阵如式(6-3)所示.2021/10/712声波测井图6-2裂隙各向异性介质(6-3)其中2021/10/713声波测井对于均匀、各向同性的完全线弹性介质,系数矩阵只有两个独立的弹性系数.系数矩阵形式为(6

7、-4)式.(3)均匀、各向同性完全线弹性介质(6-4)其中:2021/10/714声波测井其中:体应变第一下标对应受力面法线方向；第二下标对应作用力方向；应力与应变关系为：(6-5)或i=1,2,3i=xx,yy,zz正应力与正应变(6-6)J=4,5,6J=yz,zx,xy切应力与切应变2021/10/715声波测井2）弹性力学参数A、杨氏模量E杨氏模量E定义为弹性体发生单位线应变时弹性体产生的应力大小。2021/10/716声波测井杨氏模量的单位是（牛顿/平方米）(6-7)图6-3杨氏模量的定义其中：△

8、L=L-L12021/10/717声波测井B、泊松比弹性体在单轴外力作用下，当受力方向产生伸长时，自由方向缩小。泊松比等于物体自由方向的线应变与受力方向的线应变之比的负值。2021/10/718声波测井它表示物体几何形变的系数，无量纲。对于一切物质，泊松比介于0到0.5之间。（6－8）图6－4泊松比定义其中：△D=D-D1△L=L-L12021/10/719声波测井C、切变模量弹性体所受的切应力与其方向上的切应变