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地球物理测井

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地球物理 测井
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河南工程学院《地球物理测井》考查课专业论文声波测井在测井中的应用研究学生姓名: 马广朋 学 号: 201110409113 学 院: 资源与环境工程学院 专业班级: 1141 专业课程: 资源勘查 任课教师: 张建锋 年 月 日声波测井在测井中的应用研究摘要:随着我国经济和技术手段的不断发展和进步,声波测井技术已被广泛应用。声波测井技术是指,技术人员依据声波在岩层中的传播特点,来探测井下的地质状况。为了更好的发挥声波测井的作用,笔者对声波测井技术在测井中的工作原理与方法进行了阐述,并分析了该技术的现实应用情况,探讨了声波测井技术的主要发展趋势。 关键词 声波测井 测井 应用 of to on of in of to In to to of of in of of of 0 世纪 60 年代,声波测井方法已开始被应用于测井工作中。目前,该技术已发展成最流行的物理测井方法之一。由于在不同的介质中,声波会展现出不同的传播特性,同时,声波还不受泥浆侵入的影响。因此,技术人员可利用声波技术,来探测井下的地质情况。一、声波测井的原理图 1发射双接收声波速度测井原理图在声波测井仪的下井仪器中装有声源 ( 或叫发射器) T, 它以脉冲形式发出一系列的声波。脉冲频率一般选在 声波的频率选在 左右。20因此声波测井也叫做超声波测井。在这里, 20脉冲频率就是每秒敲的次数, 而声音的振动频率由锣本身的固有振动频率决定。在离发射器+一定距离的地方装有接收器 R。发射器到接收器的距离叫做源距, 用 L 表示。图 1示声速测井仪有两个接收器 称为单发双收声波速度测井仪。假设在 刻由发射器发出一个声脉冲,以临界角射向井壁的声波经路径 到达接收器 需时间为 t 1121t=中: v 1 为泥浆中的声波速度; v 2 为岩层中的声波速度。 在上式中, 第一和第三项是声波在井内泥浆中传播需要的时间。显然根据 而必须进行井眼校正。当井径不同时, 井眼校正值也不同。这是很麻烦的。为了解决这个问题, 在井下仪器中装有两个接收器 测定声波在两个接收器之间的旅行时间 Δt。R 1 和 间的距离叫做间距, 以 l 表示。根据图 1波从发射器到第二个接收器的旅行时间 t 2 , 可以写成:2121t=在测量范围内 ( 两接收器之间的范围) 井径没有变化, 并且仪器轴与井轴平行时, = 于是上式变成 2t=为 = l, 则=t二、 声波测井技术工作方法 由于声波是声音借于机械振动所产生的运动形式,因此,声波的传播情况与介质的弹性有密切关系。因声波具有作用快、能量小等特点,所以技术人员在运用声波测井时,可将岩石作为弹性主体,并依据其传播特点来研究井下的地质情况。目前,声波测井技术主要包括声幅测井技术与声速测井技术。同时,声波测井技术采用的设备称作声波测井仪,通过该仪器发出的声波,工作人员可估算井下岩层的空隙度,从而探测井下岩层的性质。 声波测井体系由地面控制器、记录处理设施及井下换能器三部分组成。其中,记录处理设施用于记录接收换能器时产生的时间差,而非声波信号抵达该技术系统时的初始时间,这种测量方法有助于减小测量误差,从而提高结果的精密度。此外,声波测井技术还引入了信号网络,从而将声波测井过程转变为网络信号传输模型,以便更加精确的探测出井下以及井眼周围的地质情况。 三、 声波测井技术在测井中的应用 近年来,声波测井技术经历了快速的发展:声幅测井、声速测井―长距声波测井―超声波测井、多极子列阵声波。因此,声波测井技术已不再单纯依靠声学技术,而是在其基础上还融入了声学理论、电子信息技术、计算机网络信息处理模型等现代测量技术。目前,声波测井技术在测井工作中的应用主要表现在以下几方面。   (一) 划分底层 声波测井在测井中划分底层,主要是以声波在不同岩石中的传播特点、速度与时差值各异为理论依据,例如:在泥岩石的剖面中,由于泥岩中含有丰富的石膏、钙等元素,且其渗透性较强。因此,泥岩石的时差值大于砂岩石的时差值。而在碳酸盐岩石的剖面中,可根据岩石周波的跳跃规律,及碳酸盐岩石的裂缝性与孔隙性,将其划分为白云岩与石灰岩,与泥岩石的现象相似,含石灰成分较多的石灰岩的时差值大于白云岩。因此,利用声波独有的时差值,能够准确反应出所测井下岩层的致密程度,并通过分析时差曲线,对地层做出合理的划分与对比。 (二) 识别裂缝、判断气层 笔者经研究发现,在岩层性质较为固定的条件下,气层段呈现较高的时差值。此外,该层段还较易出现周波跳动活跃的现象。因此,通过气层段的该种特点,工作人员可判断其为气层,而非油层,声波探测结果如图 1 所示。但是,若井下地质层中不含有气层,且具有明显的周波跳动现象与时差增幅较大的现象时,工作人员则可认定该处存在异常发育的岩石裂缝。 (三) 计算岩层孔隙程度 由于岩层中存在的孔隙会对该岩层的密度,产生直接的影响,且岩层的密度值与声波在岩层中的传播规律密不可分。因此,工作人员在利用声波测井探测井下岩层性质时,可在借助声波传播规律的基础上,利用怀利平均时间公式,计算出岩层的孔隙度,其计算公式如下: 四、声波测井技术的发展趋势 随着科学技术的快速发展,基础声波测井技术的精确度与功能也日益完善,随之,技术人员也开发出了多极声波测井技术与偶极声波测井技术。而目前的测井技术也充分应用了多种综合技术,如三维立体成像技术等。本文主要以电声测井技术与随钻测井技 五、 结论 综上所述,为了更好的进行油田勘探、测井等,我国声波测井法还需进一步深入的发展,并且还本着提高经济效益、降低测井成本的原则。根据井下实际地质情况,我国需在测井方法、测井理论等各方面有所创新,如充分发展电声测井技术与随钻测井技术,从而缩短我国与国外测井技术的差距,进而使我国测井技术达到国际领先水平。 参考文献 [1] 潘福熙,苏孝勇,郭云峰,小井眼偶极声波换能器有限元分析[J]012(4):592] 陈雪莲,魏周拓,]012(4):3523] 尚高峰,尉小龙,宋哲,]012(5):3074] 法林,王蕾,郑雅娟,张奇,]012(2):1-6
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