什么是声波

发声体的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是一种纵波,是弹性介质中传播着的压力振动。但在固体中传播时,也可以同时有纵波及横波。 声波是一种机械波,是机械振动在媒介中的传播过程。

声波测井

声波井是研究地层声学性质的各种测井方法的总称,主要用来测量地层各种波的传播速度(纵波、横波和斯通利波)和幅度。常用的声波测井方法有补偿声波测井、长源距声波、阵列声波测井、偶极子阵列声波测井、超声波成像测井等。

声波测井首先要在井内建立一个人工声场,这就需要一个声波发射器,它向井内发射有一定声功率、有一定方向和频率特性的声脉冲。其次,声波在井内的传播与井内流体和井壁附近地层的性质有关。最后,在离声波发射器足够远的地方放置声波接收器。

井内泥浆是一种液体,由于它只能发生体积形变,不能发生剪切形变,所以它只能传播纵波,不能传播横波。则置于井内泥浆中的声波测井换能器发射的或接收的都是纵波。当岩石受到声源激发时,它不但能发生体积形变,而且能发生剪切形变,故可同时产生纵波和横波。

声波测井曲线的应用

确定岩石孔隙度

划分地层

由于不同地层具有不同的声波速度,所以根据声波时差曲线可以划分不同岩性地层,砂泥岩剖岩中砂岩声波速度大,时差小;泥岩声波速度小;在碳酸盐岩剖面中致密灰岩和白云岩时差低,含泥质时时差增大,若有裂缝和孔隙时声波时差明显增大。

识别气层和裂缝

声波测井曲线表现为时差值急剧增大,增大的数值是按声波信号的周期(50微秒左右)成倍增加,这种现象称为“周波跳跃”。“周波跳跃”可以作为裂缝层段或储集层中含气的特征标志。

  1. 时差一般性增大,一般可以认为同类地层中孔隙度更发育一些。但如果有产气或裂缝的地质依据,也可以判断为有气或有裂缝带。
  2. 如果时差明显增大或有周波跳跃,当地质上可能含气,并且电阻率测井以明显高电阻率显示证明地层含油气时,可以判断为气层;当地质上不可能含气时,可以判断为裂缝异常发育;如果本地层存在裂缝发育的气层,也应从电阻率测井等资料证实。
  3. 井眼严重扩大的岩盐层或泥浆严重混气的井段,也可能产生时差明显增大或周波跳跃。

声波曲线的影响因素

  1. 岩石的矿物成分不同,是造成岩石声速差异的主要原因,即岩性是造成岩石声速的主要因素。
  2. 孔隙性岩层的声速要比相同岩性非孔隙性致密岩层的声速低。
  3. 孔隙度相同的砂岩,其含水时声速远高于含油时的声速,而且砂岩孔隙度越大,砂岩骨架声速越高,孔隙相同的含水砂岩和含油砂岩的声速差异越明显,含气砂岩声波时差最大。
  4. 埋藏深度对声速也是有影响的,随深度的增加,岩层所受的上腹地层压力增加,使岩石的颗粒密度、弹性模量以及孔隙中流体密度、弹性参数都会发生变化,更主要的是,岩层孔隙度随上覆岩层深度的增加而又规律减小,这就使岩层声速增加,即相同岩性的地层的声波时差减小。