声波测井应用学习及常规测井
曲线的不同特征
声波测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、超声波成象测井等。

补偿声波测井是在油气勘探、开发中应用最多的测井方法之一，是通过测量井壁介质的声学性质来判断井壁地层的地质特征及井眼工程状况的一类测井方法。

通常是采用单发—双收或双发—双收的探头设计，用于补偿井眼扩径造成的对纵波幅度影响。

这类声波测井仪的测量数据主要用来估算地层的孔隙度。

这里介绍的声波测井就是指声波速度测井，声波速度测井曲线上记录的是地层的声波时差（单位：μs/ft或μs/m）。

一、声波曲线的应用
1、划分地层
由于不同的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的岩性地层。

砂泥岩剖岩中砂岩声波速度大，时差小；泥岩声波速度小，时差大；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。

常用岩石骨架值如下：砂岩为55.5μs/ft(182μs/m)，灰岩为47μs/ft(155μs/m)，白云岩为43μs/ft(141μs/m)，淡水为189μs/ft(620μs/m)。

2、确定岩石孔隙度
声速测井是最常用的岩性—孔隙度测井方法之一。

要用声速测井
确定孔隙度，就必须建立声速测井响应方程，即时间平均公式Δt=φΔtf+(1-φ)Δtma，其物理意义是声波在单位厚度岩层上传播所用的时间，等于其在孔隙中以流体声速经过全部孔隙所用时间，以及在孔隙外岩石骨架部分以岩石骨架声速经过全部骨架所需时间的总和。

若考虑地层压力，则孔隙度
Δt—测量的纯岩石声波时差，μs/ft或μs/m；
Δtma—岩石骨架的声波时差，μs/ft或μs/m；
Δtf—岩石孔隙流体的声波时差，μs/ft或μs/m；
CP—压实系数；
φ—纯岩石孔隙度，%。

3、识别气层和裂缝
声速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，可判断为气层；当地质上不可能含气时，可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得到证实。

（3）井眼严重扩大的盐岩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。

4、研究断层和检测压力异常
断层是岩层在地应力作用下发生破裂变形的结果。

它可使岩石成分、结构、孔隙性和渗透性发生明显变化。

按断层的力学性质可分为压性断层和涨性断层。

压性断层主要受压性应力作用产生的断层，常发生重结晶作用或形成变质矿物，使岩石变硬、致密，孔隙性和渗透性变差，从而使声波时差和幅度衰减变小。

张性断层是主要受涨性应力作用产生的断层，岩石多为疏松的角砾岩，裂隙发育，孔隙性和渗透性变好，从而使声波时差和幅度衰减变大。

一般来说，断层落差越大、形成时间越早、埋藏越深，断裂带声波时差异常幅度越大、异常段越长。

同一断层，在倾角较大段，声波时差异常的井段；倾角较小的部位，声波时差异常井段短。

二、声波曲线的影响因素
1、岩石的矿物成份不同，是造成岩石声速有差异的主要原因，即岩性是造成岩石声速的最主要因素。

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，其含水时声速高于其含油时的声速，而且砂岩孔隙度越大，砂岩骨架的声速越高，孔隙度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、埋藏深度对声速也有影响，随深度的增加，岩层所受的上覆地层压力增加，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有规律减小，这就使岩层声速增加，即相同岩性的地层的声波时差减小。

三、油、气、水层在测井曲线上显示不同的特征
1、油层
声波时差值中等，曲线平缓呈平台状。

自然电位曲线显示正异常或负异常，随泥质含量的增加异常幅度变小。

微电极曲线幅度中等，具有明显的正幅度差，并随渗透性变差幅度差减小。

长、短电极视电阻率曲线均为高阻特征。

感应曲线呈明显的低电导(高电阻)。

井径常小于钻头直径。

2、气层
在自然电位、微电极、井径、视电阻率曲线及感应电导曲线上气层特征与油层相同，所不同的是在声波时差曲线上明显数值增大数值增大数值增大数值增大或周波跳跃周波跳跃周波跳跃周波跳跃现象，中子、伽玛曲线幅度比油层高。

3、油水同层
在声波时差、微电极、井径曲线上，油水同层与油层相同，不同的是自然电位曲线比油层大一点，而视电阻率曲线比油层小一点，感应电导率比油层大一点。

4、水层
自然电位曲线显示正异常或负异常，且异常幅度值比油层大；微电极曲线幅度中等，有明显的正幅度差，但与油层相比幅度相对降低；短电极视电阻率曲线幅度较高而长电极视电阻率曲线幅度较低，感应曲线显示高电导值感应曲线显示高电导值感应曲线显示高电导值感
应曲线显示高电导值，声波时差数值中等，呈平台状，井径常小于钻头直径。

四、定性判断油、气、水层
油气水层的定性解释主要是采用比较的方法来区别它们。

在定性解释过程中，主要采用以下几种比较方法：
1、纵向电阻比较法
在水性相同的井段内，把各渗透层的电阻率与纯水层比较，在岩性、物性相近的条件下，油气层的电阻率较高。

一般油气层的电阻率是水层的3倍以上。

纯水层一般应典型可靠，一般典型水层应该厚度较大，物性好，岩性纯，具有明显的水层特征，而且在录井中无油气显示。

2、径向电阻率比较法
若地层水矿化度比泥浆矿化度高，泥浆滤液侵入地层时，油层形成减阻侵入剖面，水层形成增阻侵入剖面。

在这种条件下比较探测不同的电阻率曲线，分析电阻率径向变化特征，可判断油、气、水层。

一般深探测电阻率大于浅探测电阻率的岩层为油层，反之则为水层，有时油层也会出现深探测电阻率小于浅探测电阻率的现象，但没有水层差别那样大。

3、邻井曲线对比法
将目的层段的测井曲线作小层对比，从中分析含油性的变化。

这种对比要注意储集层的岩性、物性和地层水矿化度等在横向上的变化。

4、最小出油电阻率法
对某一构造或断块的某一层组来说，地层矿化度一般比较稳定，纯水层的电阻率高低主要与岩性、物性有关，所以若地层的岩性物性相近，则水层的电阻率相同，当地层含油饱和度增加，地层电阻率也随之升高。

比较测井解释的真电阻率与试油结果，就要以确定一个电性标准(最小出油电阻率)，高于电性标准是油层,低于电性标准的是水层。

从而利用地层真电阻率(感应曲线所求的电阻率)和其它资料，可划分出油(气)、水层。

但是应用这种方法时，必须考虑到不同断块、不同层系的电性标准不同，当岩性、物性、水性变化，则最小出油电阻也随之变化。

5、判断气层的方法
气层与油层在许多方面相似，利用一般的测井方法划分不开，只能利用气层的“三高”特点进行区分。

所谓“三高”即高时差值（或出现周波跳跃）；高中子伽马值；高气测值(甲烷高，重烃低)。

根据油、气、水层的这些曲线特征和划分油、气、水层的方法，就可以把一般岩性、简单明显的油、气、水层划分出来。

声波测井在含气裂缝性地层处的典型响应特征；裂缝和气显示强烈，声波会周波跳跃；当遇到气层时候，声波时差会引起周波跳跃。

李宇涛
二○一三年二月二十日。