第七章 声波井下电视、体积扫描以及其他测井方法第一节 声波井下电视除了利用滑行波，还可以利用反射波进行测量，这就是利用反射波幅度进行成像测井的声波井下电视和体积扫描测井 利用反射波的能量与反射界面的声阻抗有关的原理，通过测量反射波的能量的强度来了解井壁岩石和套管状况一：测量原理1.换能器井下用一个换能器既作发射又作接收，在两次发射的中间作接收2 换能器工作方式以恒速在井中绕仪器轴旋转并发射和接收声波3. 图象的记录换能器 转一周 ，同时垂直向井壁发射 2MHZ左右的超生脉冲，在仪器上升测量中，换能器向井壁作 螺旋状 连续声波 扫描 由于井内 泥浆性质固定 ， 反射波 的能量只与井壁 状况有关声阻抗大的井壁 R大，反射波强 反之亦然将反射波的信号放大后，送入示波管作为示波器的辉度控制信号，反射波的强弱变为扫描线的亮暗，用照相机同步照相记录二：不同岩性和裂缝在 BHTV图上的 显示1 不同岩性的显示裸眼、井壁平滑、泥浆恒定、反射波的能量取决于岩层的密度和速度高速地层或高密度地层 BHTV图上 亮区低速地层或低密度地层 BHTV图上 暗区砂泥岩剖面：砂岩亮区 泥岩 暗区2裂缝在 BHTV上的显示井壁不平、发射的声波不能垂直入射，反射波的能量与入射角有关。
增加， R减小， 反射波的能量低，在 BHTV图上为暗区或黑色的条带 孔洞孔洞三： BHTV的应用1 划分高速、低速地层裸眼井中：亮区，高速地层，暗区，低速地层2 确定灰岩剖面的裂缝、溶洞裂缝或溶洞为暗色的条带如果裂缝与井眼相交，则可确定裂缝的倾角：h斜交逢 井眼裂缝求斜交裂缝的倾角：h：黑色条带最高点至最低点的垂直距离d：井的直径3 检查套管完好的套管为白色，孔洞为黑色，断裂为黑色的条带3． 检查套管的损伤完好的套管为白色，孔洞为黑色，断裂为黑色的条带立体图井径曲线纵截面图横截面图 1、弯曲、破裂、、弯曲、破裂、错位错位3． 检查套管的损伤完好的套管为白色，孔洞为黑色，弯曲断裂为黑色的条带纵截面图2 套管弯曲套管弯曲 水泥评价测井 CET下井仪器由 8个超声换能器和一个参考换能器组成，见图 2－ 15它不仅能反映套管井中两个声学界面的胶结情况，而且对管外水泥胶结具有圆周分辨力和纵向分辨率 8个换能器按螺旋形排列，相邻两个之间夹角为 45°，各自探测套管的 45°角范围的空间1.水泥评价测井 CET和方位声波成像测井 SBT其他声幅测井方法 方位声波成像测井仪 SBT是贝克 ·阿特拉斯公司推出的水泥胶结评价测井仪。
SBT同样是根据测量回波的声幅变化来反映固井质量，但它提供 井周每60°方位的水泥胶结质量状况 SBT测井仪具有 6个推靠极板， 6个推靠极板呈间隔 60°方位排列， 每个推靠极板上有一个声波传感器测井时推靠极板将声波传感器推靠在套管壁上贴套管壁测井 SBT能够从每间隔 60°的方位对套管井井壁周围的水泥胶结情况进行测量，其发射和接收探头平面展布如图 2－ 16所示 SBT环能同时提供声波变密度测井资料图 2-16 SBT声系结构平面展示图图中最后一道中的 6条灰色面积曲线为 SBT6个声波传感器测量得到的 6个扇形区域的套管波强度衰减曲线所不同的是 CBL直接输出声波幅度曲线，而 SBT输出的是幅度衰减曲线 灰色面积曲线的幅度越高，表明套管波强度衰减越大，第一界面胶结越好 ，如图中的 X120～ X240井段，除局部井段（ X170附近）外，声波强度衰减幅度都很高，表明该井段套管与水泥环胶结好，声波藕合好，大量的声波能量都藕合进入到了水泥环中 井壁地层及套管技术状况评价测井目前用于井壁介质（井壁地层或套管）状况评价的测井方法主要有Schlumberger的 BHTV(Borehole Televiewer)和 UBI(UltraSonic Borehole Imager)以及 Baker Altlas的 CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)等井壁成像测井仪。
这些测井仪器既可应用于裸眼井中研究井壁表面特征，也可应用于套管井观察套管内壁，仪器都包含声系、信号采集、信号传输与地面处理及显示 4个组成部分声系部分由一个能旋转的声波探头构成，该声波探头兼作发射探头和接收探头测井时，声波探头以固定速率旋转，对井眼的整个井壁进行 360°扫描测量由于声波探头旋转测量的过程中，仪器也以一定的速率在井中上提，因此，仪器的记录点都为螺旋上升 1 井周声波成像测井仪 CBILCBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)是 Baker Atlas公司的井周声波成像测井仪，仪器结构、测量原理与 UBI等超声成像仪相似，在不同的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作，以适应复杂的测井环境不同的是 CBIL的声波发射器由两个直径分别为 1.5in和 2.0in的半球组成，声波发射器的发射频率为 250～ 400kHz测井过程中，换能器以顺时针方向旋转，对整个井壁进行 360°扫描测量，其垂向分辨率可达 0.762cm CBIL资料主要用于确定地层的构造特征、沉积环境，描述原生孔隙度和次生孔隙度（如孔、洞、缝等），以及确定井眼的几何形态和井壁崩落情况。
此外，它还能 在套管井中确定套管厚度，了解套管是否变形和损伤图为某井段的 CBIL输出的时间图像和幅度图像，由图可见，幅度图像比时间图像具有更高的分辨率 CBIL井壁成像测井资料包含的地层信息通过成像图上的颜色、形态等反映出来按图像颜色可分为 浅色、暗色及杂色三类 ，分别代表了不同的地质意义，如高声阻抗、低声阻抗及声阻抗非均质地层因此，凭借成像图上颜色的深浅变化可以对岩性、裂缝等进行识别按图像形态分类，可分为块状、线状、条带状、斑状等模式，它们也分别表示不同的地质意义 （ 1） 块状模式 指颜色较单一的均质块状结构，代表一种块状沉积结构，表明沉积中不发育裂缝、层理、孔洞等亮色块状指示岩性较致密的地层，如致密碳酸盐岩、致密火成岩、块状砂岩等；暗色块状指示典型的泥岩及缝洞发育的碳酸盐岩和火成岩等 2） 条带状模式 图像上显示为明暗相间的条带状，指示为砂泥岩互层沉积环境 （ 3） 线状模式 图像上显示为线状，指在一定范围内由于声阻抗或电阻率的变化，而导致图像颜色突变线状模式可指示裂缝、人工诱导缝、层面、冲刷面、缝合线、不整合面、断层等不同特征各种特征容易混淆，因此，正确识别它们是裂缝识别和计算的关键。
（ 4） 斑状模式 成像图呈现为斑状，多为溶蚀孔洞或井壁地层剥落（对声成像）等当地层有角砾或砾石存在时，图像呈亮色斑状 各种井下声波成像测井仪都可以同时输出一张反射回波幅度成像图和一张反射回波到达时间图，反射回波幅度成像图比反射回波到达时间图具有更高的精度反射回波幅度成像图一般通过颜色的明暗变化来反映测量介质的表面特征： 井壁声阻抗大，反射波强，颜色亮；井壁声阻抗小，反射波弱，颜色暗反射回波到达时间图一般也通过颜色的明暗变化来反映测量介质的表面特征：井径大，颜色暗；井径小，颜色亮输出图像资料的特点处理成果 :• 声波回波幅度图像• 声波回波时间图像• 详细井眼形状图• 声波回波幅度、时间平均值曲线主要应用 :• 识别椭圆井眼、确定椭圆长轴方向• 井眼形状描述 ,推算地应力方向• 裂缝、溶洞的识别• 识别薄层• 地层评价• 套管内径和厚度评价纵向分辨率 1-3cm, 探测深度 30cm 左右天然裂缝井眼崩落 与 BHTV相比， UBI和 UST具有更高的测量精度和更好的图像质量， UBI的垂向分辨率变化范围 0.2～ 0.4in（ 0.508-1.016cm） UBI和 USI的探头结构相似，（图中的探头适用于不同井眼，根据井眼大小， UBI和 USI仪器的声波探头可以拆换）。
(b) 标准测量模式 （ c）流体性质测量模式仪器有两种工作状态，即流体性质测量和标准测量，如图2－ 22(b)、 (c)所示探头逆时针旋转用于测量套管和井壁的声波性质，为标准测量模式；探头顺时针旋转测量井内流体的声学特性，为流体性质测量模式 UBI可以在 250kHz和 500kHz两种声波频率下工作； USI可以在 195kHz、 650kHz两种声波频率下工作根据钻井液类型、密度不同，可选取不同的工作频率在高分散相钻井液体系中，采用较低频率的超声波能够得到更好的图像效果 UBI has two operation frequencies, 250kHz and 500kHz. And USI, 195kHz, 650kHz. Based on mud type, density to select available frequency. 右图示意地给出了 UBI幅度资料和井径 (Borehole Radius)资料在井眼应力垮塌 (Breakout)、键槽(Keyseat)等研究中的应用从图上可见，应力垮塌出现在井壁的对称方位上；而键槽仅在井壁的一个方位上出现。
井眼垮塌和键槽的 UBI显示Corresponding to the ellipse borehole, breakout, keyseat and etc. UBI image shows dark points or black lines采集短节采集短节阵列接收器阵列接收器单极发射器单极发射器偶极发射器偶极发射器处理成果• STC— 纵波、横波、斯通利波时差提取• NDE— 声波能量损失处理• STFRAC— 斯通利波裂缝分析• STPERM— 斯通利波渗透率分析• ANISOTROPY— 地层各向异性分析主要应用• 确定孔隙度• 地层渗透性指示• 气水判别• 裂缝识别及有效性评价• 地层各向异性预测主裂缝走向及地应力方向四、声波成像测井资料应用四、声波成像测井资料应用1. 探测气层探测气层 ：利用纵横波速度比在气层变大的特：利用纵横波速度比在气层变大的特点进行2. 识别裂缝识别裂缝 ：斯通利波在裂缝段具有反射系数增：斯通利波在裂缝段具有反射系数增大的特点，反射系数越大，说明裂缝的渗透性越大的特点，反射系数越大，说明裂缝的渗透性越好 3. 估算地层渗透率估算地层渗透率 ：利用斯通利波的幅度和速度：利用斯通利波的幅度和速度来估算，虽然没有切实可行的计算公式，但定性来估算，虽然没有切实可行的计算公式，但定性指示已得到实际应用，斯通利波能量衰减越大，指示已得到实际应用，斯通利波能量衰减越大，表示渗透率越高，反之越低。
表示渗透率越高，反之越低四、声波成像测井资料应用四、声波成像测井资料应用4. 判断地层各向异性判断地层各向异性 ：通过分析两个正交偶极：通过分析两个正交偶极发射器压力脉冲到达接收器时产生的两列波形的发射器压力脉冲到达接收器时产生的两列波形的时间差和相位差，可以判断地层的各向异性，评时间差和相位差，可以判断地层的各向异性，评价垂直微裂缝和地应力状态价垂直微裂缝和地应力状态 5. 分析岩石机械特性分析岩石机械特性 ：通过偶极横波成像仪测井：通过偶极横波成像仪测井资料和体积密度，可以计算出地层条件下的岩石资料和体积密度，可以计算出地层条件下的岩石力学参数，从而进行出砂分析、水压裂缝高度和力学参数，从而进行出砂分析、水压裂缝高度和。