声速测井的解释与应用

刘顺昌

（新疆维吾尔自治区煤田地质局156煤田地质勘探队 新疆 维吾尔自治区 830009）

声速测井的解释与应用

刘顺昌

（新疆维吾尔自治区煤田地质局156煤田地质勘探队 新疆 维吾尔自治区 830009）

声速测井可以测得声振动沿着钻孔的传播特征，具有轻便、快速的特点，声速测井是通过岩石声学性质进而实现钻井地质剖面的分析研究的测井技术。本文论述了声速测井方式技术原理和与之相关的工作方法、探测原理及应用范围，并结合实例介绍了声速测井在工程地质工作中的具体应用及效果，以此来表明声速测井在特定的地质问题中是行之有效的、值得推广的。

声速测井；技术解释；应用研究

1 引言

一般而言，声波在各种差异性的介质中进行传播的过程中，其速度在很大程度上是有差别的，此外声波幅度方面的衰减程度、频率变化等多种声学特性也有较大差别的，这是由自然界的岩石密度、岩石的间隙、孔隙程度以及岩石的风化程度等方面来决定的。简言之，声波测井是通过岩石声学性质来探究地质并得出固井质量的。特别是在工程地质勘察的工作中往往都会应用声速测井技术的。本文以下内容就是针对其展开的。

2 声速测井的技术原理与工作方法分析

2.1 声速测井技术的相关原理分析

声速测井技术的技术测量原理，可以从图1中形象的看出，其中声波测井仪器在井中的探测部分的关键组成部分，包括超声波发射器（T）以及接收器装置（R1、R2）。其中超声波发射器和地表面的脉冲讯号源装置是相互连接的，而且R1、R2接收器装置是与电子线路的相关记录装置精密联结的。

图1 声波测井测量原理图

由T超声波发射器所发射出来的声脉冲通过泥浆传输到井壁表层，因为声波在泥浆中传播速度v低于声波于井壁岩层传播的速度，所以声波射线在依照临界角度发射到井壁的时候，也就是沿着井壁表层滑行，这个时候产生的折射波就会穿过泥浆到达外部接收器。如果声波发射器装置和声波接收器装置彼此的距离射程高于折射波盲区所覆盖的范围，就需要利用记录装置把最初到达的折射波录出。

把声波到达R1、R2接收器装置的通过时间长各自记为t1、t2，那么就会得到：

由于R1、R2接收器装置彼此间的距离长△L通常约为0.5m，那么在这个范围之内的所测的井的直径是可以当作稳定不变的。那么CD和EE相等而，L的变化幅度也是和DE、BE-BC是相等的，此时我们可知：

上述公式中的t的变化量指的是折射波在初次抵达R1、R2接收器装置的初时间差(可以观察图1)，而△L虽然表示变化量，但此处只是一个常量。那么我们能够得出，在时间差t的范围内折射波滑行并传过井壁岩石层厚度与R1、R2接收器装置间的距离是一致的。图1中的曲线的时间差c越小，则与之对应的岩层的声波传播速度V就会更大。常量L以m作为计量单位，时间差t将μm作为计量单位，那么由第三个公式能够得出算出

2.2 声速测井技术的实际操作分析

在野外测井的实际操作中，声速测井需要在无金属套管以及存在井液的孔段进行相关测试工作。一般而言，声速测井技术的操作是在各个测试段的孔中做单孔法测试操作。通常设定为0.2米或者是0.5米的测点距离，然后再使用上发射声波下接收声波的一双收发一体的双探头装置。

3 声速测井技术在的实际工作中的应用分析

3.1 能够对地层岩性进行有效划分

因为每一种形式的岩石自身都有着独特的声波传播速度，声波的传播速度涉及到岩石和密度和弹性，按照声速测井曲线函数，能够将多种形式的岩石的地层进行科学的划分，而且还能通过该曲线函数进行地层的比对。如果其他的测井技术无法取得较好的标准地层时，此时就能够通过声波测井曲线及其函数顺利完成。例如，当处于碳酸盐剖面的时候，灰岩及其自岩的声波传播速度非常大，但是传播时差却很小，其次声波在泥灰岩的传播速度很小，然而传播时差曲线值却表现的非常高。另外，位于砂泥岩剖面的砂岩的声波传播速度大于泥岩。

3.2 获取岩体完整性系数

在岩层中的声波传播速度通常都会受到岩石的密度控制，而且如果岩体密度大的岩石，其声波传播速度也会非常大，并且传播时差也很小。而针对构成成分一样的岩石，岩体密度和孔隙度之间存在数值函数，所以能够依照声速测井的数据计算出岩石孔隙度。

一般而言，较为完整、科学的工程岩体做分级，能够让设计施工人员充分认识到对工程岩体的基本特性，同时还能达成人员之间的一致认识，这样就能够使得工程测井施工提供较为科学有效的施工方法和工艺。此外岩体一般都是非常复杂的，按照现有的钻孔资料仅仅是定性的描述岩体而已，并不能做定量性的评价指标，这也就说明了岩体等级的划分工作并没有做到有据可循，存在主观性。通过声波测井资料就能够有效的明确岩体完整性系数，从而使得隧道围岩分级获得定量评级数据支持。

除此之外，声速测井曲线及其函数变化能够有效的反映岩体破碎以及岩体节理裂隙发育程度。通常而言，声速测井曲线及其函数值的变化有较大的幅度，岩体会表现出锯齿状或者跳跃状等，而且声速的高、低值会交替呈现，然而声速的平均值非常低，导致声速“低值异常”带的出现。

4 结语

综上所诉，声速测井在地质勘察工作其他工程领域中，能够协助工作人员获取详细准确的地质资料。此外声速测井技术既能够准确判别岩层，还能够对岩层做定性、定量以及断层位置的评定和描述，准确的进行地层的划分和对比，得到地层的孔隙度的相关数据，从而指导岩石强度参数。文章相关分析对目前的地质勘测工作有相关的借鉴意义，随着声速测井技术的发展和完善，将会充分的推动我国当前的地质勘测的工作质量，促进勘测事业的发展。

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[3]彭化伟.黄锐.声速测井技术方法和应用[J]黑龙江水利科技，2010，38(6):90-91.

P631.81 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）02-0058-02