地球物理测井声波测井精.ppt
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1、地球物理测井声波测井第1页,本讲稿共85页9 声波测井声波测井 利用岩石的声学特性(声波利用岩石的声学特性(声波速度、声幅)来研究岩石的一速度、声幅)来研究岩石的一类方法。类方法。第2页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性声波的成分及速度:声波的成分及速度:声波是由物质的机械振动产生的。通过质点间声波是由物质的机械振动产生的。通过质点间的相互作用将振动由近及远地传递,根据质点的相互作用将振动由近及远地传递,根据质点运动特征的不同,声波可分为:运动特征的不同,声波可分为:纵波(或压缩波或纵波(或压缩波或P P波):波):质点的振动方向与波的传播方向一致。质点的振动方向与波的传播方
2、向一致。纵波主要产生体积变化,所以也称压缩纵波主要产生体积变化,所以也称压缩波。波。第3页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性在介质中的速度:在介质中的速度:V Vp p介质中纵波的速度介质中纵波的速度()()(m/s)介质的体积密度介质的体积密度(g/cm3)第4页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性在介质中的速度:在介质中的速度:E E介质的杨氏模量(纵向伸长系数):介质的杨氏模量(纵向伸长系数):单位截面上受的力与单位单位截面上受的力与单位 长度的形变之比。长度的形变之比。第5页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性在介质中的速度:在介质中的
3、速度:泊松比(横向压缩系数)泊松比(横向压缩系数)横向相对压缩与纵向相对横向相对压缩与纵向相对 伸长之比伸长之比 第6页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性 横波(或剪切波或横波(或剪切波或S S波)波)质点的振动方向与波的传播方向垂直。质点的振动方向与波的传播方向垂直。横波主要引起形状变化(切变),也称之横波主要引起形状变化(切变),也称之为剪切波。为剪切波。在介质中的速度:在介质中的速度:第7页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性 面波:面波:在厚度约等于波长的层内沿介质的表面传播在厚度约等于波长的层内沿介质的表面传播的波。包括:的波。包括:瑞利波:其速度约
4、等于瑞利波:其速度约等于0.9V0.9Vs sV Vs s 拉夫波:其速度约等于拉夫波:其速度约等于0.9V0.9Vs sV Vs s 偶偶 波:它是最快的面波:速度波:它是最快的面波:速度=0.9V=0.9Vs sV Vs s 斯通利波:是在液斯通利波:是在液固体界面上由液体中的固体界面上由液体中的纵波和固体中的横波干涉所产生的。其速度纵波和固体中的横波干涉所产生的。其速度小于固体中的小于固体中的V Vs s和液体中的和液体中的V Vp p。第8页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性可以看出:可以看出:(1 1)介质中的声波速度与介质的)介质中的声波速度与介质的弹性系数及体积
5、密度(岩性、弹性系数及体积密度(岩性、)有关。有关。第9页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性(2 2)同一介质中的不同波的速度不同;)同一介质中的不同波的速度不同;对于大多数沉积岩:对于大多数沉积岩:V Vp p1.73V1.73Vs s 即一般纵波速度即一般纵波速度V Vp p大于横波速度大于横波速度V Vs s,横波,横波速度大于面波速度。速度大于面波速度。第10页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性波的折射与反射;波的折射与反射;声波在经过不同的两种介质的分界面时,声波在经过不同的两种介质的分界面时,会发生反射和折射,且遵循光的反射定会发生反射和折射,且
6、遵循光的反射定律和折射定律。律和折射定律。第11页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性对于纵波:对于纵波:第12页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性对于横波:对于横波:第13页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性 当当=90=90o o时时,折射波沿界面折射波沿界面传播传播滑行波滑行波 这时的这时的i i全反射角(临界全反射角(临界入射角)入射角)第14页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性反射系数和折射系数:反射系数和折射系数:第15页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性 1 1V V1 1与与2 2V V2
7、2的差别越大的差别越大 ,反射系,反射系数越大,折射系数越小。数越大,折射系数越小。第16页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性波的干涉:波的干涉:当相同频率的几个波到达同一点时当相同频率的几个波到达同一点时发生波的干涉,即振动加强(相位相发生波的干涉,即振动加强(相位相同)或减弱(相位相反)。同)或减弱(相位相反)。第17页,本讲稿共85页9.1 岩石的声学特性岩石的声学特性引起声波幅度衰减的其他原因:引起声波幅度衰减的其他原因:地层吸收能量而使幅度衰减(即质点的振动要克地层吸收能量而使幅度衰减(即质点的振动要克服相互间的摩擦力)。不同的介质对波幅的衰减程服相互间的摩擦力)。
8、不同的介质对波幅的衰减程度不同,它主要取决于:度不同,它主要取决于:(1 1)波的频率(波长)及波的类型(纵波、横波等)波的频率(波长)及波的类型(纵波、横波等)(2 2)地层的密度)地层的密度(一般密度越小,声幅的衰减越严一般密度越小,声幅的衰减越严重重)(3 3)岩石的结构(颗粒大小、接触情况等)岩石的结构(颗粒大小、接触情况等)(4 4)介质中的声波速度)介质中的声波速度。第18页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)声波速度测井简称声速测井,它主要声波速度测井简称声速测井,它主要是通过测量波的速度来研究地层。是通过测量波的速度来研究地层。第19页,本讲稿共85页9.
9、2 声波速度测井(声波速度测井(AC)单发双收声速测井单发双收声速测井仪仪 测量过程中发射探测量过程中发射探头发射声脉冲,接头发射声脉冲,接收探头接收声脉冲。收探头接收声脉冲。第20页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)(1 1)泥浆直达波:)泥浆直达波:第21页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)(2 2)一次反射波:)一次反射波:第22页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)多次反射波:多次反射波:第23页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)(3 3)滑行波)滑行波 第24页,本讲稿共85页9.2 声波速
10、度测井(声波速度测井(AC)声波的传播:声波的传播:(1 1)泥浆直达波:)泥浆直达波:(2 2)一次反射波:)一次反射波:多次反射波:多次反射波:(3 3)滑行波)滑行波 显然,泥浆直达波、反射显然,泥浆直达波、反射波都是在泥浆中传播的,波都是在泥浆中传播的,其传播速度与地层无关,其传播速度与地层无关,只有滑行波的传播与地只有滑行波的传播与地层有关。层有关。第25页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)滑滑行行波波作作为为首首波波到到达达接收器接收器R R的条件:的条件:因为因为 所以所以 第26页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)滑滑行行波波作作
11、为为首首波波到到达达接接收器收器R R的条件:的条件:第27页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)滑滑行行波波作作为为首首波波到到达达接接收器收器R R的条件:的条件:第28页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)声波时差与地层速声波时差与地层速度的关系:度的关系:滑行波到达滑行波到达R1R1的的时间时间T TR1R1:第29页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)声波时差与地层速声波时差与地层速度的关系:度的关系:滑行波到达滑行波到达R2R2的的时间时间T TR2R2:第30页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(A
12、C)声波时差与地层速度的关系:声波时差与地层速度的关系:滑行波到达滑行波到达R1R1、R2R2的时间差的时间差:其中:其中:l l仪器的间距,对于某一仪器仪器的间距,对于某一仪器l=l=常数。常数。所以,所以,TT反映了地层声速的变化。但反映了地层声速的变化。但T T 的的大小还与大小还与l l有关,即某地层用不同的仪器测量有关,即某地层用不同的仪器测量时,随时,随l l的不同所测得的的不同所测得的 T T也会不同,给解也会不同,给解释带来不便。释带来不便。第31页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)测井所记录的声波时差:测井所记录的声波时差:同一地层同一地层V Vt t
13、不变,用不同的仪器测量不变,用不同的仪器测量时时 t t相同。而不同地层,相同。而不同地层,V Vt t不同。不同。即用即用t t 可以分析地层的可以分析地层的V Vt t解决相应解决相应的地质问题:的地质问题:t t的单位:的单位:s/m s/m 或或s/fts/ft;记录点:是记录点:是R R1 1与与R R2 2的中点。的中点。第32页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)其他声速测井仪的测量原理(从略)其他声速测井仪的测量原理(从略)它们与单发双收有一定的差别,每它们与单发双收有一定的差别,每一种测井仪器的诞生都是对已有测一种测井仪器的诞生都是对已有测井仪器工作性能
14、的改进。井仪器工作性能的改进。如:双发如:双发双收声波测井仪的研制就是为了克双收声波测井仪的研制就是为了克服井眼的影响。服井眼的影响。第33页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)对于单发双收测对于单发双收测井仪在井眼扩大井仪在井眼扩大井段的上下界面井段的上下界面处,时差曲线出处,时差曲线出现假异常。现假异常。第34页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)双发双收测井仪可克服井双发双收测井仪可克服井眼的影响。眼的影响。由由T T1 1 R R1 1 R R2 2测得测得tt1 1 由由T T2 2 R R2 2 T T1 1测得测得tt2 2 其测量结果
15、受井眼的影响其测量结果受井眼的影响较小。较小。第35页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)总之,我们通总之,我们通过各种声速测过各种声速测井仪器可获得井仪器可获得与地层声速成与地层声速成倒数关系的声倒数关系的声波时差。波时差。第36页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)影响因素:影响因素:井眼大小的影响井眼大小的影响第37页,本讲稿共85页9.2 声波速度测井(声波速度测井(AC)影响因素:影响因素:层厚的影响:层厚的影响:对于薄层(对于薄层(hlhttt实际实际或或tttt实际实际,即在某层为不定值,即在某层为不定值(忽大忽大忽小忽小)。这种现象就
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