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声波测井


声波测井(Sonic Log)
?绪论 ?岩石的声学特性 ?声波速度测井 ?声波幅度测井 ?长源距声波全波列测井 ?声成像测井 ?其它声波测井

绪论
?声波测井发展概况 ?声波测井资料的用途 ?声波测井方法分类

§岩石的声学特性
? 岩石的弹性 ? 声波在岩石中的传播特性

? 声波在介质界面上的传播特性

岩石的弹性
? 波的概念 ? 岩石的弹性

波??

弹性体的概念? 描述弹性介质的物理参数?

①杨氏模量E ②泊松比σ ③切变模量μ ④体积弹性模量K

声波在岩石中的传播特性
? 声速
vp ? E (1 ? ? ) ? (1 ? ? )(1 ? 2? )

vs ?

E

1 ? 2(1 ? ? )

? 影响岩石声速的因素
? 声幅

影响岩石声速的主要因素
? 岩性

声速与介质密度及弹性的关系 ? 孔隙度
? 地质年代

? ?? ? ?? v ?

在相同条件下, v老 > v新 ? 岩层埋藏深度 相同条件下,h↑→v↑

岩石的声波幅度
声波的能量与其幅度的平方成正比,声幅的 高低反映声能的大小.声波在介质中传播时,由于 内摩擦等原因,造成声波能量的衰减,声幅降低. 对于平面波,其声强的衰减规律为:

J ? J 0e

?2?l

J0:初始声强 J:声波传播距离 l 后的声强 α:介质的吸收系数

? ? f
1 ? ? v?

声波在介质界面上的传播特性
反射定律 折射定律 反射系数和折射系数 声偶合率

反射定律、折射定律

Sin? v1 ? Sin? v2

临界角及滑行波

设 v2 ?v1 ,则 ? ? ?




? ? 时,
*

??
? 2

? ?? 临界角 ? * ,滑行波??
时,? ?

反射系数R、折射系数T
WR 反射波能量 ? 2v2 ? ?1v1 ? 定义: R ? ? W 入射波能量 ? 2v2 ? ? 1v1
WT 折射波能量 2 ?1v1 T? ? ? W 入射波能量 ? 2v2 ? ?1v1

可以看出: T+R=1

声偶合率
Z1 ?1v1 两种介质的声阻抗之比: ? Z 2 ? 2 v2
越大或越小,声耦合越差,声波不易从介 质1到介质2中去。 越接近1,声耦合越好,声波易从介质1到 介质2中去。
Z1 Z2
Z1 Z2

§2 声波速度测井
测量及记录的参数 时差的定义 换能器(探头) 声系的设计 单发双收声系测量 原理 问题解答 影响时差曲线的主 要因素 井眼补偿声波测井 声波测井资料的应 用

1 时差即速度的倒数:?t ? v

时差亦称慢度(Slowness), 其单位是:微秒/米或微秒/英尺. ?s / m或?s / ft 换能器工作原理: 所用材料:压电或磁性材料 发射探头和接收探头工作过程

T T

R1 R2

R

声波沿路径ABCE传播所需时间为t1
T
A

B

C D

E R1 R2 F

声波沿路径ABDF传播所需时间为t2 AB BC CE t1 ? ? ? v1 v2 v1 AB BD DF t2 ? ? ? v1 v2 v1
则声波到达两个接收探头的

时间差:△T=t2-t1

?T ? t2 ? t1 BD ? BC DF ? CE ? ? v2 v1

T
A

?T ? t2 ? t1 BD ? BC DF ? CE ? ? v2 v1

B

C D

E R1

设:

仪器居中

井径规则
则:
CD l ?T ? ? v2 v2 1 ?T ?t ? ? v2 l

R2 F

影响时差曲线的主要因素
井径变化的影响

声波速度测井资料的应用
判断气层 划分地层及岩性 确定岩石孔隙度 在油气开发工程中方面的应用

裸眼井声波测井
第三节 声波测井仪 一、SLT-N系列声波测井仪的组成 声系(SLS) 电子线路短节(SLC) 一、常见的声系结构 二、SLT-N系列声波测井仪的探头结构 三、SLT-N工作原理及过程

SLT-N系列声波测井仪的探头结构

二元阵探头的特点:???

SLT-N工作原 理及过程: T1 R4 T1 R2 T2 R1 T2 R3

其中,每一次 发射都包含直 接发射和延迟 发射。

SLC构成及控制操作示意图

SLC原理框图

SLC时序关系图

W1(字1)时序图

§4 SLC主要电路分析
发射电路 作用: 组成: ①强脉冲电流形成电路 ②直接及延迟发射电路 ③定时电路

强脉冲电流形成电路

定时电路 组成: 11μs延迟

直接开关脉冲

17μs延迟

延迟开关脉冲

图中U1A和U1B构成单稳态电路,起时间延迟作用

单稳态电路
VC Vo Q1 Q2

①稳定状态: Q1饱和、Q2截止 VO=1 ②暂稳态 当Vi负脉冲到来时出现: Vb1 Vb1 此正反馈过程,使得: Q1截止、Q2饱和 Vc1 Vb2 Vc2

Vi

单稳态电路
C

稳态时,U1负向饱和,输 出低电平,电容C两端电 压为左正右负;
当触发信号B的后沿到 来时,产生如下正反馈 过程:VVO V+ 此正反馈最后使得U1 正向饱和,触发脉冲过 后,电容C将放电,开始 时放电电流较大,继续 维持U1的正向饱和状 态,当V+出现负值时, 又形成一个正反馈过 程:V+ VO

B

+ -

U1

VO

-VC(负电源)

最后,U1负向饱和,恢复到初始的稳定状态

基本时序形成电路 作用:CP、A、B、C、D B?C?D、W1、W2、W3、W4 构成:

BD

发射触发脉冲形成电路 作用:TX上 TX下 T0启动脉冲 构成:见P189,R-S触发器、单稳态等。

噪声门形成电路 作用:产生宽度为1.7ms的方波信号(每 个字的第2相期间产生,此间通过电 缆向地面传输噪声信号) 构成:见P190,主要由积分器、电压比较 门电路等组成。

选通门电路 作用:1.7ms(第2相) 4.4ms(第3相)信号门 4.5ms(第3相)GR禁止 构成:见P192,由单稳态、门电路等组成

S-T0发生器电路 作用:S(同步信号)(每个BHC序列产生1个) T0(触发标志脉冲)(每个字期间产生1个) 该电路分别在两个不同的地方产生极性 相反的S、T0脉冲. 电路组成:见P193

增益脉冲鉴别和计数电路 作用:对从地面输送下来的增益脉冲进行整 形、鉴别和计数。 电路组成:见P194和P195,主要由滤波、 可变增益放大器、峰值保持器 和电压比较器等组成。

接收放大器电路 作用: 组成:

接收放大器电路

SLT-N地面接口电路
作用 组成: 声波测井模块(SLM) 通用电子线路单元(GEU)

SLT-N地面接口示意图

SLM的主要功能
声波信号的标准化; 同步; T0检测 TX检测; E1(或E2)检测。

声波幅度测井
岩石的声波幅度 声波幅度测井 1.裸眼井声波幅度测井 2.水泥胶结测井(CBL) 3.声波变密度测井(VDL)

水泥胶结测井(CBL) (Cement Bond Log)
测量原理 影响因素 资料的用途

测量原理
声系结构 套管波幅度 与水泥胶结 质量的关系
T

R

影响因素
测井时间的影响 水泥环厚度的影响 井的影响

CBL资料的应用
检查固井质量 确定水泥面位置 判断气层 确定套管断裂位置

声波变密度测井(VDL) (Variable Density Log)
绪论 可能到达接收探头的波 记录方式

可能到达接收探头的波
套管波 水泥环波 地层波 泥浆波





调 辉 记 录 的 形 成


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