声波测井仪在勘察中的运用VIP专享

声波测井仪在勘察中的运用通常的声波测井如声速测井和声幅测井，只记录纵波头波的传播时间和第一个波的波幅，而且只是利用了井孔中非常少的波列。实际上，换能器在井孔中激发出的波列携带着很多的地层信息。声波全波列测井采纳数字记录方式记录了井孔中的全部波列，利用数字信号处理的方法从全波列中提取所感兴趣的信息，用于声波测井资料的地质解释。1 井孔中的声波及其波型成分在钻孔中，由点声源激发的全波列是由多种波列成分组成的，主要包括纵波、横波、伪瑞雷波和斯通利波等(见图 1)。(1)纵波纵波(又称滑行纵波)是由声源发出的以第一临界角入射到井壁后，在井外地层并靠近井壁且以图 1 全波列波形图地层中的纵波速度沿井壁滑行的波。这种波在沿井壁传播的同时，又会以第一临界角为折射角折回井中，被接收器接收到。(2)横波横波又称为滑行横波，它类似于纵波，从射线声学的角度来看，横波头波是由声源发出且以第二临界角入射到井壁后在井外地层并靠近井壁以地层中的横波速度传播的波，这种波在沿井壁传播时又会以第二临界角为折射角折回井中，被接收器接收到。(3)伪瑞雷波以相速度介于井内流体中的纵波速度和地层中的横波速度传播的无几何衰减的高频散波。(4)斯通利波以大于且近似等于井内流体中的纵波速度传播的无几何衰减的微频散波。2 声波全波列测井仪系统组成及工作原理2.1 系统组成目前在国内工程勘察行业，适用的声波全波列测井仪器主要为北京大地华龙公司生产的 XG-Ⅱ 长源距全波列测井仪，该仪器是一套双通道高分辨率、数字化的测井仪，具有分时采样、迭加、滤波、信号增强、抑制噪声以及现场实时计算、实时显示实测波形和测试结果等功能。测井仪系统由主机、井中全波列声系、连接电缆、平面换能器(用于岩芯的波速测试)和数据处理软件组成。主要技术指标见表 1。井中全波列声系由一个发射探头和两个接收探头组成(见图 2)，发射探头距接收探头 1 的距离为 1.05m，距接收探头 2 的距离为 1.25m，两接收探头间距为 0.20m。2.2 工作原理应用射线声学理论分析，当发射声源(发射换能器)的几何尺寸小于声波的波长时，发射声波的指向性较差，在井孔中激发的声波则以不同的角度辐射到井壁上，并在井液与井壁的界面上发生反射及折射，而折射使部分声波能量进入岩体。折射定理:由式(1)可知:当 θ 的值为 arcsin(ν1/ν2)时，则折射角 θ2 为 90°，亦即折射波将沿井壁传播(滑行波)，见图 3。同理，滑行波在传播过程中...