声波速度测井最主要的用途是确定机场噪声岩层的孔隙度。此外,有一些岩层的声波曲线或具有一定的形状特征,或具有一定的Δt值,这些往往可以用来判断岩性和作为地层对比的标志。
(一)确定岩层孔隙度
根据实验室对岩样的研究,对于固结的(压实的)纯岩石,声波传播速度、孔隙度和孔隙中液体性质之间存在下列关系:
地球物理测井
或者写成:
地球物理测井
式中:v、vf、vma分别为岩石、孔隙流体和“岩石骨架”的声波速度;φ为孔隙度;Δt、Δtf和Δtma分别为,表示在相应物质中声波每传播1 m所需要的时间(声波传播时间或时差)。
(2-29)式还可改写成:
地球物理测井
或
地球物理测井
当岩石骨架成分(岩性)和孔隙中流体性质已知时,Δtf和Δtma则为常量,所以(2-30)式为一直线方程:
地球物理测井
这种关系在很多油田和地区为大量实际资料所证实。在不同地区,由于岩石成分、颗粒大小、胶结程度以及孔隙中流体性质不同,(2-31)式中的系数将不同。通过实验室岩心分析和时差之间建立起的关系,是这些地区根据声波曲线确定岩层孔隙度的依据。
对胶结或实压不够的疏松地层,孔隙直径较大,骨架颗粒接触不紧密,声波传播时要在颗粒之间多次反射使声波时差大于孔隙度相同的地层。从而,计算的孔隙度偏大。为此,要进行压实校正。
地球物理测井
其中:Cp为压实校正系数,可用以下方法之一确定其大小。
1)地层岩石的压实程度与其深度有一定关系。因此,可寻找Cp与地层岩石埋深的关系。例如,我国某油田有:
地球物理测井
其中:H为地层岩石的深度,m。
2)中子孔隙度、密度孔隙度与地层岩石压实与否无关。因此,把声波孔隙度与中子或密度孔隙度对比,也可确定压实校正系数。例如,当φS>φD或φN时:
地球物理测井
这里:φD、φN、φS分别为密度、中子和声速测井孔隙度。
3)把解释地层岩石附近泥岩的时差与已知压实好的泥岩时差进行对比,而压实好的泥岩时差一般可取300 μs/m,因此:
图2-9 声波测井资料识别岩性
图2-10 声波测井实际曲线
地球物理测井
式中:Δtsh为解释地层附近的泥岩时差,μs·m-1。
有的地区,根据岩心分析得到的有效孔隙度和测井时差,利用数理统计方法,建立它们的关系,这时
地球物理测井
其中:A、B为依地区改变的常数(A=Δtf-Δtma;B=Δtma)。
声波分析(二)识别岩性
声速测井资料可以用于识别岩性,特别是纵、横波互相配合,用其比值ΔtS/ΔtP识别岩性的效果尤佳(表2-4)。
表2-4
图2-9是几种岩性的统计资料,当孔隙度为0~20%时,石灰岩和白云岩的ΔtS/ΔtP与孔隙度无关;当孔隙度为15%~25%时,孔隙中充满液体的砂岩,ΔtS/ΔtP从1.6~1.8,并随孔隙增加而增加。实测资料表明,当砂岩中含有泥质或粉砂时,ΔtS/ΔtP也会增加,这可从图2-10中看出。
图2-11 气层在声波测井曲线上的显示
(三)判断气层
天然气与油水的声波速度差别很大。当岩层孔隙中含气时,时差将显著增大。此外由于声波在气层中能量衰减显著,有可能出现周期跳跃现象。气层的典型声波时差曲线,如图2-11所示。
