《声波测井》课件.ppt

声声 波波 测测 井井 原原 理理绪绪 论论 声波测井声波测井声波测井的主要内容声波测井的主要内容l声波的基本知识声波的基本知识l岩石的弹性特征和岩石力学参数岩石的弹性特征和岩石力学参数l岩石的声波特性岩石的声波特性l孔隙介质的孔隙介质的Biot理论理论l井眼声学井眼声学测量井眼声速评价岩性和孔隙度测量井眼声速评价岩性和孔隙度lAcoustic log （（AC-DT））lFull-wave train log（（LSS））lDigital array acoustic log（（DAC））lDipole 、、quadruploe & multipole acoustic log to detect velocity of P and/or S wave声波测井的主要内容声波测井的主要内容固井质量评价测井固井质量评价测井井壁地层及套管技术状况评价测井井壁地层及套管技术状况评价测井lCement Bond Logging（（CBL））lVariable Density Logging（（VDL））lCement Evaluation Tool（（CET））lSegmented Bond TooL（（SBT））lBoreHole TeleViewer（（BHTV））lUltra Sonic Imager（（USI））lCirumferential BoreHole Imager Logging（（CBIL））最先进的声波测井方法最先进的声波测井方法最先进的声波测井方法最先进的声波测井方法lLWD—compressional and shear wave log logging while drilling has been developed since 70s-80s last century, AC log is the most difficult method of these advanced logging. However theoretical analysis and research has been done for along time ago, the economic tools are available in the last 10-15y. Now, LWD-AC can acquired compressional, shear wave and full-wave data, which can be used to understand the properties of bolehole, pipe and formation参考资料参考资料l唐晓明唐晓明 定量测井声学定量测井声学 石油工业出版社石油工业出版社 l…………参考资料参考资料l唐晓明唐晓明 定量测井声学定量测井声学 石油工业出版社石油工业出版社 l…………需要掌握的内容需要掌握的内容l岩石的力学参数岩石的力学参数l声速或声幅在岩石中的变化规律声速或声幅在岩石中的变化规律l井眼中声波的发射与接收原理井眼中声波的发射与接收原理l各种声波测井方法的原理、仪器结各种声波测井方法的原理、仪器结构、测量过程、曲线和应用构、测量过程、曲线和应用学学-----教方法教方法l1. 通读全书（学生）通读全书（学生）l2. 提出问题提出问题 （学生）（学生）l3. 提问问题（教师）提问问题（教师）l4. 演讲问题（学生演讲问题（学生----老师）老师）l5. 解答解答-解释问题（老师解释问题（老师--学生）学生）l6.需要进一步研究的课题（老师需要进一步研究的课题（老师----学生）学生）l7.作业和论文（学生）作业和论文（学生） inter-action 声声 波波Ø声或声波是什么呢？同学们了解多少？？声或声波是什么呢？同学们了解多少？？ 在物理上如何描述一个声波呢？在物理上如何描述一个声波呢？Ø有关声波的一些知识有关声波的一些知识 （（声）声） 波波 声声 波波Ø声波的分类声波的分类 一般按照频率来分，声波可以分为：一般按照频率来分，声波可以分为： 超声波（超声波（ultra-sonic wave））>20KHz 声波声波 (sonic wave) 20~20KHz 次声波（次声波（infrasonic wave) <20Hz 声声 波波Ø我我们们人人类类能能听听到到的的只只是是这这样样一一个个很很小小的的声声波波范范围围（（频频段段）），，如如果果我我们们能能接接受受的的声声波波频频段段再再宽一些，那将是一个怎样的世界？？宽一些，那将是一个怎样的世界？？Ø我们来看看各类波的一些特性：我们来看看各类波的一些特性：  声声 波波ØUltra-sonic waveØa））方向性好方向性好，几乎沿直线传播；，几乎沿直线传播；Øb））穿透能力强穿透能力强，能穿透许多电磁波不能穿透的物质；，能穿透许多电磁波不能穿透的物质；Øc））在在媒媒质质中中传传播播时时能能产产生生巨巨大大的的作作用用力力，，可可以以用用来来为为硬硬质质材材料料做切割、凿孔等，也可以用来清洗和消毒等。

做切割、凿孔等，也可以用来清洗和消毒等 我我们们比比较较熟熟悉悉的的就就是是医医院院中中常常用用的的B超超，，它它是是把把超超声声波波射射入入人人体体，，根根据据人人体体组组织织对对超超声声波波的的传传导导和和反反射射能能力力的的变变化化来来判判断断有有无无异异常常，，如如对对人人体体脏脏器器做做病病变变检检查查、、结结石石检检查查等等，，它它具具有有对对人人体体无损伤、简便迅速的优点．无损伤、简便迅速的优点． 声声 波波Ø次声又称亚声，是频率在次声又称亚声，是频率在20Hz20Hz以下的低频率波．次声波的特点是：以下的低频率波．次声波的特点是：Ø来来源源广广、、传传播播远远、、穿穿透透力力强强科科学学家家们们利利用用它它来来预预测测台台风风、、研研究究大大气气结结构构等等．．在在军军事事上上可可以以利利用用次次声声来来侦侦察察大大气气中中的的核核爆爆炸炸、、跟跟踪踪导弹等等．导弹等等．Ø许许多多自自然然灾灾害害如如地地震震、、火火山山爆爆发发、、龙龙卷卷风风等等在在发发生生前前都都会会发发出出次次声声波波．．次次声声波波对对人人体体能能够够造造成成危危害害，，引引起起头头痛痛、、呕呕吐吐、、呼呼吸吸困困难难等症状．等症状． 声声 波波超声波的特点超声波的特点: •1、超声波在传播时，、超声波在传播时，方向性强，能量易于集中方向性强，能量易于集中•2、超声波能在各种不同媒质中传播，且可、超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远传播足够远的距离。

的距离 •3、超声与传声媒质的相互作用适中，易于、超声与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传携带有关传声媒质状态的信息声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应治（诊断或对传声媒质产生效应治疗）疗） 声声 波波超声波：超声波： •超声治疗学是超声医学的重要组成部分超声治疗时将超声波能超声治疗学是超声医学的重要组成部分超声治疗时将超声波能量作用于人体病变部位，以达到治疗疾患和促进机体康复的目的量作用于人体病变部位，以达到治疗疾患和促进机体康复的目的• 在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴学等领域赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴 •（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等 •（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等 •（三）诊断学方面的应用：（三）诊断学方面的应用：A型、型、B型、型、M型、型、D型、双功及彩超型、双功及彩超等等 •（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等等  声声 波波Ø次次声声波波：：频频率率低低于于1赫赫的的次次声声波波，，可可以以传传到到几几千千以至上万公里以外的地方．以至上万公里以外的地方．Ø1960年年，，南南美美的的智智利利发发生生大大地地震震，，地地震震时时产产生生的的次声波传遍了全世界的每一个角落！次声波传遍了全世界的每一个角落！Ø1961年年，，苏苏联联在在北北极极圈圈内内进进行行了了一一次次核核爆爆炸炸，，产产生的次声波竟绕地球转了生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消失！圈之后才消失！  声声 波波Ø次次声声波波具具有有极极强强的的穿穿透透力力，，不不仅仅可可以以穿穿透透大大气气、、海海水水、、土土壤壤，，而而且且还还能能穿穿透透坚坚固固的的钢钢筋筋水水泥泥构构成成的的建建筑筑物物，，甚甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．Ø次次声声穿穿透透人人体体时时，，不不仅仅能能使使人人产产生生头头晕晕、、烦烦燥燥、、耳耳鸣鸣、、恶恶心心、、心心悸悸、、视视物物模模糊糊，，吞吞咽咽困困难难、、胃胃痛痛、、肝肝功功能能失失调调、、四四肢肢麻麻木木，，而而且且还还可可能能破破坏坏大大脑脑神神经经系系统统，，造造成成大大脑脑组组织的重大损伤织的重大损伤．．Ø次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡  声声 波波•次声武器次声武器——次声炸弹的研制尽管尚处于研制阶段，但次声炸弹的研制尽管尚处于研制阶段，但科学家们预言；只要科学家们预言；只要次声炸弹一声爆炸次声炸弹一声爆炸，瞬息之间，在，瞬息之间，在方圆十几公里的地面上，所有的人都将被杀死，且无一方圆十几公里的地面上，所有的人都将被杀死，且无一能幸免．能幸免．•次声武器能够穿透次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板．人即使厘米的混凝土和坦克钢板．人即使躲到防空洞或钻进坦克的躲到防空洞或钻进坦克的“肚子肚子”里，也还是一样地难里，也还是一样地难逃残废的厄运逃残废的厄运．．•次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物而无损于建筑物．次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物而无损于建筑物．但两者相比，次声弹的杀伤力远比中子弹强得多．但两者相比，次声弹的杀伤力远比中子弹强得多． 声声 波波Ø次次声声波波亡亡人人的的事事件件：：1980年年，，一一艘艘名名叫叫“马马尔尔波波罗罗”的的帆帆船船在在由由新新西西兰兰驶驶往往英英国国的的途途中中突突然然神神秘秘地地失失踪踪；；20年年后后，，却却在在火火地地岛岛附附近近被被人人发发现现。

船船上上的的一一切切都都原原封封不不动动、、完完好好如如初初就就连连已已死死多多年年的的船船员员也也都都各各就就各各位位，，保保持持着着工工作作状状态态科科学学家家对对他他们们的的神神秘秘死死亡亡引引起起了了极极大大的的关关注注，，经经过过长长期期研研究究，，终终于于发发现现，，原原来来他他们们正正是是死死于于海海上上风风暴暴产生的次声产生的次声 声声 波波Ø1992年年11月月24日日，，桂桂林林上上空空发发生生了了一一起起空空难难，，141人人死死亡亡，，成成为为中中国国民民航航史史上上最最惨惨烈烈的的飞飞机机失失事事事事件件当当事事件件的的原原因因经经多多方方解解释释而而未未肯肯定定之之时时，，中中国国声声学学研研究究所所的的专专家家，，提提出出了了存存在在着着因因“次次声声波波”的作用而致使飞机坠毁的可能性的作用而致使飞机坠毁的可能性  声声 波波Ø科科学学研研究究表表明明：：人人体体的的内内脏脏，，有有其其固固有有的的振振动动频频率率，，而而这这种种频频率率也也在在0.01—20赫赫兹兹之之间间，，也也就就是是说说，，它它和和次次声声波波的的频频率率相相似似。

这这样样一一来来，，当当外外来来的的次次声声波波不不管管是是自自然然形形成成的的，，还还是是人人为为制制造造的的，，一一旦旦它它的的振振动动频频率率与与人人体体内内脏脏的的振振动动频频率率相相同同或或接接近近时时，，就就会会引引起起各各种种脏脏器器的的共共振振，，这这一一共共振振便便会会使使人人烦烦躁躁、、耳耳鸣鸣、、头头痛痛、、失失眠眠、、恶恶心心、、视视觉觉模模糊糊、、吞吞咽咽困困难难、、肝肝胃胃功功能能失失调调紊紊乱乱；；严严重重时时，，还还会会使使人人四四肢肢麻麻木木、、胸胸部部有有压压迫迫感感特特别别是是与与人人的的腹腹腔腔、、胸胸腔腔和和颅颅腔腔的的固固有有振振动动频频率率一一致致时时，，就就会会与与内内脏脏、、大大脑脑等等产产生生共共振振，，甚甚至至危危及性命 一一 测井的概念测井的概念Ø测测井井〔〔Well Logging〕〕是是矿矿场场地地球球物物理理测测井井的的简简称称，，它它是是利利用用各各种种专专门门的的〔〔测测井井〕〕仪仪器器放放入入井井内内，，沿沿井井身身测测量量井井剖剖面面上上岩岩层层的的各各种种物物理理参参数数随随深深度度的的变变化化曲曲线线，，并并根根据据测测量量结结果果进进行行综综合合解解释释〔〔人人工工和和数数字字处处理理〕〕来来判判断断岩岩性性，，确确定定油油气气层层及及其其它它矿矿藏藏的的一一门门技术。

技术Ø1927年年9月月5日日，，Schlumberger兄兄弟弟及及Doll在在法法国国的的皮皮切切尔尔布布郎郎测测得得第第一一条条电电阻阻率率曲曲线线，，开开创创了了测测井井技技术Ø测测井井仪仪器器：：进进行行测测井井所所用用的的专专门门设设备备，，即即用以测量地下岩层地球物理参数的仪器用以测量地下岩层地球物理参数的仪器Ø测测井井曲曲线线：：测测井井作作业业所所得得到到的的反反映映地地下下岩岩层某种物理量随深度变化的曲线层某种物理量随深度变化的曲线世界三大测井公司简介：世界三大测井公司简介：中文名称中文名称英文名称英文名称仪器仪器软件系统软件系统斯仑贝谢斯仑贝谢SchlumbergerMAXIS500GeoFrame阿特拉斯阿特拉斯( (贝克休斯贝克休斯) )Atlas5700ECLIPS哈里伯顿哈里伯顿HalliburtonExcell-2000DDPØ导电性；导电性；Ø电化学特性；电化学特性；Ø介电特性；介电特性；Ø声学特性；声学特性；Ø核特性；核特性；Ø热特性等热特性等岩层地球物理特性：岩层地球物理特性：二二 测井工艺测井工艺Ø测井仪器：测井仪器：〔〔井下仪器和地面仪器井下仪器和地面仪器〕〕Ø资资料料处处理理：：硬硬件件〔〔计计算算机机和和外外围围设设备备〕〕；；软软件件〔〔操作系统和应用软件操作系统和应用软件〕〕Ø工工艺艺流流程程：：〔〔资资料料获获取取－－资资料料解解释释〕〕〔〔地地下下岩岩层层－－下下井井仪仪器器－－地地面面仪仪器器－－测测井井曲曲线线－－解解释释中中心心－－解释结果解释结果〕〕 Ø电法测井方法电法测井方法Ø声波测井方法声波测井方法Ø放射性测井方法放射性测井方法〔〔核测井核测井〕〕Ø其它常规测井方法其它常规测井方法三三 常规测井方法常规测井方法四四 测井的发展测井的发展 Ø仪器：半自动－全自动－数字化仪器：半自动－全自动－数字化Ø解释：人工解释－计算机数字化处理解释：人工解释－计算机数字化处理五五 测井油气田应用测井油气田应用 1.1.油气层评价油气层评价2.2.油气藏描述油气藏描述3.3.油气田开发监测油气田开发监测4.4.油气井工程问题油气井工程问题六六 声波测井声波测井声声波波测测井井是是测测量量和和记记录录井井剖剖面面上上岩岩层层的的声声学学性性质质（（岩岩石石的的声声速速、、声声波波在在岩岩石石中中的的衰衰减减规规律）的一种测井方法。

律）的一种测井方法 声波测井主要内容声波测井主要内容Ø声波速度测井声波速度测井Ø声波幅度测井声波幅度测井Ø声波全波列测井声波全波列测井Ø声波井下电视测井声波井下电视测井Ø噪声测井噪声测井1 1 声波速度测井声波速度测井声声波波速速度度测测井井，，又又叫叫声声波波时时差差测测井井，，它它是是测测量量井井剖剖面面声声波波纵纵波波速速度度C Cp p的的倒倒数数，，即即声声波波纵纵波波在在1 1米米地地层层中中传传播播所所需需的的时时间间，，在在测测井井中中叫叫做做时时差差，，记记作作 t t，，  t t＝＝1/C1/Cp p，单位：微秒，单位：微秒/ /米或微秒米或微秒/ /英尺声声波波速速度度测测井井是是声声波波测测井井中中应应用用最最广广泛泛的的声声波波测测井井方方法法，，主主要要利利用用声声波波速速度度测测井井资资料料来来研研究究井井剖剖面面的的岩性，估算储集层孔隙度等岩性，估算储集层孔隙度等2 2 声波幅度测井声波幅度测井声声波波幅幅度度测测井井( (声声幅幅测测井井) )主主要要用用于于检检查查固固井井质质量量水水泥泥胶胶结结良良好好时时，，声声波波幅幅度度较较小小；；水水泥泥胶胶结结不不好好时时，，声波幅度较大。

声波幅度较大3 3 声波全波列测井声波全波列测井声声波波全全波波列列测测井井记记录录滑滑行行纵纵波波、、滑滑行行横横波波等等一一系系列列波波列列的的速速度度、、幅幅度度、、衰衰减减、、频频率率等等与与岩岩层层性性质质和和特特征有关的信息征有关的信息  数字记录数字记录  模拟记录模拟记录用途用途: :判断岩性－估算孔隙度－估算弹性力学参数判断岩性－估算孔隙度－估算弹性力学参数4 4 声波井下电视和体积扫描测井声波井下电视和体积扫描测井利利用用声声波波反反射射原原理理来来得得到到井井壁壁直直观观图图象象的的测测井井方方法法井井内内流流体体( (泥泥浆浆) )对对可可见见光光是是不不透透明明，，因因此此，，在在井井下下不不采采用用通通常常的的光光学学电电视视系系统统，，而而是是采采用用声声波波探探测测成成像技术体体积积扫扫描描测测井井不不仅仅可可以以得得到到井井壁壁表表面面的的直直观观图图象象，，还还可可以以探探测测井井壁壁以以外外一一定定径径向向深深度度范范围围内内的的介介质质分分布情况5 5 噪声测井噪声测井噪噪声声测测井井记记录录井井下下自自然然声声场场( (噪噪声声) )分分布布情情况况，，得得到到由由于于岩岩层层应应力力变变化化而而引引起起声声场场分分布布的的变变化化情情况况，，为为地地震震预预报报和和震震情情监监测测提提供供资资料料；；判判断断井井下下出出水水或或出出气的层位以及检查水或气在套管外的串漏情况。

气的层位以及检查水或气在套管外的串漏情况十十 声波测井主要优点声波测井主要优点Ø不受泥浆性质影响；不受泥浆性质影响；Ø不受矿化度影响；不受矿化度影响；Ø不受泥浆侵入影响不受泥浆侵入影响参考文献参考文献Ø《《矿矿场场地地球球物物理理》》 丁丁次次乾乾 石石油油大大学学出出版版社社 1992年年Ø《《油油气气田田测测井井原原理理与与解解释释》》 陈陈福福煊煊 石石油油工工业业出版社出版社 1996年年Ø《《测井学测井学》》 石油工业出版社石油工业出版社 1998年年。