声波测井9PPT学习教案

1、声波测井声波测井9Acoustic logging（Borehole Compensate Logging）Long Source length Sonic LoggingCement Bond LoggingVariable Density Logging声波幅度测井(Acoustic Amplitude Logging)Borehole Television ImageNoise Logging（Sonic Logging）声波速度测井（Acoustic Velocity Logging）声波频率测井(Acoustic frequency Logging)第1页/共50页 Schlumbe

2、rgerSchlumberger，Baker HughesBaker Hughes， HalliburtonHalliburton 等等国际石油公司都采用了阵列声波或声波成像测井技术，例如：国际石油公司都采用了阵列声波或声波成像测井技术，例如： CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log) UBIUBI、USIUSI CETCET、SBTSBT DSIDSI XMacXMac 声波成像测井第2页/共50页声波速度测井（井眼补偿声波测井）声波测井原理声波测井曲线声波测井仪器

3、结构声波测井应用Snell LawSnell Law滑行纵波滑行纵波滑行横波滑行横波第第1 1临界角临界角第第2 2临界角临界角Fermat PrincipleFermat Principle临界源距临界源距声波时差声波时差DTDT，（us/ftus/ft，us/mus/m）单发双收单发双收双发双收双发双收长源距双发双收长源距双发双收Cycle skipCycle skip识别气层识别气层划分岩性划分岩性计算孔隙度计算孔隙度第3页/共50页1. 波的传播介质1介质2入射波入射角反射角折射角反射波折射波声波测井新技术第4页/共50页第5页/共50页2. 产生滑行波的条件VPVP2 2 VP VP

4、1 1时时, ,折射角折射角 = 90= 90折射定律:VPVPinin211SS第一临界角:1*=arcsin(VP1/VP2)声波测井新技术第6页/共50页第7页/共50页第8页/共50页第9页/共50页第10页/共50页声波测井曲线第11页/共50页砂岩的理论骨架时差:tma=182s/m (硅质胶结)灰 岩: tma=156s/m 白云岩: tma=143 s/m 无水硬石膏: tma=164 s/m岩盐时差: tma=220 s/m淡水: tmf=620 s/m 盐水: tmf=608 s/m 对膏岩剖面有很强的分辩力,由于岩盐和无水石膏在时差曲线上区别很大,很容易识别.声波测井的应

5、用第12页/共50页第13页/共50页第14页/共50页第15页/共50页 M.R.Wyllie 时间平均公式最初在计算弹性波的速度时，公式中包含了孔隙度，岩石最初在计算弹性波的速度时，公式中包含了孔隙度，岩石骨架、孔隙流体弹性参数、岩石颗粒及其堆积方式的几何特征值。骨架、孔隙流体弹性参数、岩石颗粒及其堆积方式的几何特征值。但是公式过于复杂，没有实用价值。但是公式过于复杂，没有实用价值。19561956年年M.R.WyllieM.R.Wyllie提出了根据声波测井资料估算储层孔隙提出了根据声波测井资料估算储层孔隙度的模型，公式如下：度的模型，公式如下：这个公式后来被称为这个公式后来被称为“威利

6、时间平均公威利时间平均公式式”mafmafptttVV)1(1V1声波测井的应用第16页/共50页 t = t = t tf f + t tmama(1-(1- ) ) b b = = f f + + mama(1-(1- ) ) N N = = NfNf + + NmaNma(1-(1- ) )孔隙(流体)骨架纯岩石声波测井的应用第17页/共50页声幅测井第18页/共50页T R泥浆波套管波地层波井眼套管壁水泥环井壁地层 1. 1. 评价固井质量的测井方法评价固井质量的测井方法 在套管井中从发射器在套管井中从发射器到接收器的声波有：到接收器的声波有：泥浆波、套管波和地泥浆波、套管波和地层波。

7、层波。第第I I声学界面：声学界面：套管水泥环套管水泥环第第IIII声学界面：声学界面：水泥环井壁地层水泥环井壁地层第I界面第II界面声波幅度测井第19页/共50页100目的井段曲线幅度相对幅度自由套管曲线幅度 水泥胶结测井采用相对幅度来判断固井质量的好坏，即：通常，根据相对幅度大小，把固定质量划分成三个等级：胶结良好：相对幅度小于20；胶结中等：20小于相对幅度小于40；胶结差：相对幅度大于40 第20页/共50页胶结情况总结表 胶结情况胶结情况套管波套管波 地层波地层波变密度显示变密度显示自由套管自由套管强强弱或无弱或无显示显示左清晰条纹平直左清晰条纹平直 I好好 II好好弱弱强强左模糊或

8、消失右左模糊或消失右清晰清晰 I好好 II差差弱弱弱弱左模糊右模糊或左模糊右模糊或消失消失 I差差 II好好强强中强中强左清晰右有显示左清晰右有显示 I差差 II差差强强弱弱左清晰右模糊左清晰右模糊 第21页/共50页 第22页/共50页 第23页/共50页 水泥评价测井CET下井仪器由8个超声换能器和一个参考换能器组成，见图215。它不仅能反映套管井中两个声学界面的胶结情况，而且对管外水泥胶结具有圆周分辨力和纵向分辨率。8个换能器按螺旋形排列，相邻两个之间夹角为45，各自探测套管的45角范围的空间。 第24页/共50页 SBT能够从每间隔60的方位对套管井井壁周围的水泥胶结情况进行测量，其发

9、射和接收探头平面展布如图216所示。SBT环能同时提供声波变密度测井资料。 图2-16 SBT声系结构平面展示图 第25页/共50页 与BHTV相比，UBI和UST具有更高的测量精度和更好的图像质量，UBI的垂向分辨率变化范围0.20.4in（0.508-1.016cm）。UBI和USI的探头结构相似，（图中的探头适用于不同井眼，根据井眼大小，UBI和USI仪器的声波探头可以拆换）。 第26页/共50页不同岩性和裂缝在BHTV图上的 显示 不同岩性的显示裸眼、井壁平滑、泥浆恒定、反射波的能量取决于岩层的密度和速度。高速地层或高密度地层图上 亮区低速地层或低密度地层图上 暗区砂泥岩剖面：砂岩亮区

10、 泥岩 暗区井壁不平、发射的声波不能垂直入射，反射波的能量与入射角有关。增加，R减小，反射波的能量低，在BHTV图上为暗区或黑色的条带。第27页/共50页孔洞低速地层第28页/共50页第29页/共50页裂缝：为构造作用、成岩作用或钻井诱导作用形成的暗色线条，当有充填作用导致方解石、石英等高阻物质充填裂缝时，多表现为亮色。天然缝（低角度）天然缝（高角度）第30页/共50页基于实钻数据反演的牙轮钻头钻进仿真模型基于实钻数据反演的牙轮钻头钻进仿真模型32放射性测井主讲：刘红岐（博士后）第31页/共50页第32页/共50页第33页/共50页第34页/共50页第35页/共50页第36页/共50页第37页

11、/共50页第38页/共50页 核测井是通过探测岩石及其孔隙流体的核与电磁学物理性质，研究钻井地质剖面，勘探石油、天然气、煤以及铀等有用矿藏的地球物理方法。 核测井的适用条件：一般的泥浆井、油基泥浆井、高矿化度泥浆井、空气钻井（裸眼井、套管井）第39页/共50页核测井放射性测井核磁共振测井：通过测量核子在外加磁场作用下的特征，识别岩性和流体。如MRIL,CMRNatural Gamma：GR & SGR第40页/共50页1. 地层中的放射性元素 40K1.46Mev 238U 1.76Mev 232Th2.62Mev2. 射线的种类 ：2He4：带电，质量大，易吸收，穿透能力小 ：e：带电，质量

12、小，易吸收，穿透能力小 ：光子 ，不带电，质量小，穿透能力强。1.76第41页/共50页 能在衰变时发射光子的元素称为伽马辐射体。地层中能发射伽马光子的核素主要是U、Th及其衰变产物和钾的放射性同位素K-40。伽马光子与物质发生相互作用的过程中，能量逐渐降低。如果射线的能量30Mev, 伽马光子与接触物质间将可能逐级产生电子对效应、康普顿效应和光电效应。3. 射线与物质的相互作用第42页/共50页3.1 电子对效应：electronpair effect generally，the energy of is between 0.5 to 5.3 Mev, according to the la

13、w of conservation of energy, if electronpair effect occurs, the lowest energy of must be 2Ee, that is following equation: 2m0C2=20.51Mev=1.02Mev.能量大于1.02Mev的光子在通过原子核附近时，与核的库仑场相互作用，可以转化为一个正电子和一个负电子，而本身被全部吸收。第43页/共50页3.1 电子对效应：electronpair effect Where:K: constantNA: Avogadro constant 6.021023mol-1：de

14、nsity g/cm3 Z: atomic numberA: molar massEr: energy of Meve+e-)022. 1(2EZANKtA第44页/共50页3.1 E1.022Meve+e-第45页/共50页3.2 康普顿效应:Compton effect With the attenuation of energy, the impaction capability of is decayed, when its energy is between 0.51Mev to 1.022Mev, the Computon effect occurs.e-第46页/共50页AZNAe康普顿电子光子(Photon) ：康普顿效应导致的光子在穿过单位距离物质时：康普顿效应导致的光子在穿过单位距离物质时的减弱的减弱e-第47页/共50页3.2 光电效应 : photoelectric effect if energy of ray less than 0.51Mev,photoelectron effect occurs, which is first explicitly explained by Al