第四章裸眼井声波测井 声波测井是根据声波学物理理论发展起来的一种测井方法。在裸眼井中,声波测井仪测 量的井眼周围地层介质的声学特性,如地层中的声传播速度,地层介质对声能量的衰减特性 从40年代到现在,声波测井仪历经了从单发射单接受,单发射双接受及双发射双接受 方式的演变过程。测量内容也由仅测量地层纵波速度增加到纵波速度和衰减的测量。随着计 算机的广泛应用和数字处理技术的迅速发展,加快了对声波测井实现全波分析的进程,可以 或得更多的地层声学性质,比如纵波速度,纵波衰减,横波速度,横波衰减以及斯通利波的 速度和衰减。大大开拓了声波测井在地层评价中的应用范围 由于地层性质的纵波声速不同,因此现场解释多用纵波速度来区分地层孔隙度与声波时 差(速度的倒数)的关系式,即怀利公式 怀利公式是一个经验关系式,在绝大部分地层情况并不准确成立,需要修正,有人近年来推 出更符实际的公式。 41裸眼井声波测井的物理特性 当源距Z足够大时,纵波是接收波列中的首波。根据射线理论,以临界角入射到井壁 上产生的滑行纵波又以临界角折射回井内到达接收器,并且有CD=Z,CE=DF由式 4-1)和式(4-2)可以得到CD段地层的时差表达式,并按习惯用Δt代表时差, (t2-1)/Z(us/m) 式中,t1为接收器R1的首波到达时间,μs;t2为接收器R2的首波到达时间,μs。 当C,D间为均匀地层时,由式(4-3)算得的△t为该地层的时差:当C,D间包括两层 以上的地层,由式(4-3)算得的△t为所含地层时差的加数平均值 把R1、R2的中点称为仪器的记录点。十分明显,仪器的记录点深度与它所对应的测量 地层CD的中点深度不完全相等,两者的偏差可以从几厘米到几十厘米,随地层的声速而变 在单发双收测量方式中,通常不考虑这种偏差。直接把仪器记录点深度当作与其对应的测量 层段的中点 事实上,声波测井时得到的接收波形是若干种传播速度各不相同的波的合成波形,(如 图4-1),我们测量接收波形中首波的时差,目的是测量地层纵波的时差。下面就如何保证 地层纵波是首波,如何考虑时差的测量精度和层厚分辨率等问题进一步讨论。 1.源距的选择 从上节分析知道,在裸眼井中轴向传播速度最大的是滑行纵波,但是决定一个波是否 能最早到达接收器而成为首波,应视其声程或传播时间是否最小。换句话说,由于纵波的传 播路径比井内液体直达波的传播路径长,如果对源距不加选择,很可能使波速小的液体直达 波首先到达接收器而成为首波。 由上上页图,设井眼的直径为D发射器(或接收器)的直径为d,地层纵波速度为vn1 第四章 裸眼井声波测井 声波测井是根据声波学物理理论发展起来的一种测井方法。在裸眼井中，声波测井仪测 量的井眼周围地层介质的声学特性，如地层中的声传播速度，地层介质对声能量的衰减特性 等。 从 40 年代到现在，声波测井仪历经了从单发射单接受，单发射双接受及双发射双接受 方式的演变过程。测量内容也由仅测量地层纵波速度增加到纵波速度和衰减的测量。随着计 算机的广泛应用和数字处理技术的迅速发展，加快了对声波测井实现全波分析的进程，可以 或得更多的地层声学性质，比如纵波速度，纵波衰减，横波速度，横波衰减以及斯通利波的 速度和衰减。大大开拓了声波测井在地层评价中的应用范围。 由于地层性质的纵波声速不同，因此现场解释多用纵波速度来区分地层孔隙度与声波时 差（速度的倒数）的关系式，即怀利公式。 mc ma ma t t t t         怀利公式是一个经验关系式，在绝大部分地层情况并不准确成立，需要修正，有人近年来推 出更符实际的公式。 4.1 裸眼井声波测井的物理特性 当源距 Z0足够大时，纵波是接收波列中的首波。根据射线理论，以临界角入射到井壁 上产生的滑行纵波又以临界角折射回井内到达接收器，并且有CD  Z ，CE  DF 由式 （4－1）和式（4－2）可以得到CD 段地层的时差表达式，并按习惯用Δt 代表时差， 即 t  (t2  t1 )/ Z (μs/m) (4-3) 式中，t1为接收器 R1的首波到达时间，μs；t2为接收器 R2的首波到达时间，μs。 当 C,D 间为均匀地层时，由式（4－3）算得的Δt 为该地层的时差；当 C,D 间包括两层 以上的地层，由式（4－3）算得的Δt 为所含地层时差的加数平均值。 把 R1、R2的中点称为仪器的记录点。十分明显，仪器的记录点深度与它所对应的测量 地层 CD 的中点深度不完全相等，两者的偏差可以从几厘米到几十厘米，随地层的声速而变， 在单发双收测量方式中，通常不考虑这种偏差。直接把仪器记录点深度当作与其对应的测量 层段的中点。 事实上，声波测井时得到的接收波形是若干种传播速度各不相同的波的合成波形，（如 图 4－1），我们测量接收波形中首波的时差,目的是测量地层纵波的时差。下面就如何保证 地层纵波是首波，如何考虑时差的测量精度和层厚分辨率等问题进一步讨论。 1. 源距的选择 从上节分析知道，在裸眼井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但是决定一个波是否 能最早到达接收器而成为首波，应视其声程或传播时间是否最小。换句话说，由于纵波的传 播路径比井内液体直达波的传播路径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达 波首先到达接收器而成为首波。 由上上页图，设井眼的直径为 D 发射器（或接收器）的直径为 d ，地层纵波速度为 p v