声波时差计算孔隙度的基本原理

井下声波仪器一端发射声脉冲,另一端的一个或多个接收器接收回波。声波在地层中传播比在井内泥浆中快, 因此最先到达接收器的是穿过地层的首波。两个接收器之间那段地层,声波穿过它所用的时间差即为 声波时差 Δt(interval transit time,单位 μs/ft 或 μs/m)。
声波在固体骨架中传播快(Δt 小),在孔隙流体中传播慢(Δt 大),因此岩石的 Δt 落在"纯骨架"与 "纯孔隙流体"两个端点之间,孔隙越多、流体越多,Δt 越大。

Wyllie 时间平均公式

φ = ( Δt − Δtma ) ÷ ( Δtf − Δtma )
φ:孔隙度(本工具输出百分数 %)
Δt:声波测井读到的时差
Δtma:骨架时差,即 φ = 0 的纯矿物值
Δtf:孔隙流体时差(淡水或油取 189 μs/ft = 620 μs/m)
公式来源即"按体积加权的时间平均":Δt = (1 − φ)·Δtma + φ·Δtf, 整理后得上面的形式。φ = 0 时 Δt = Δtma, φ = 100% 时 Δt = Δtf,两者之间是直线关系。

常用骨架时差(Selley, 1998, Table 3.1)

岩性(纯矿物,φ = 0) 速度 ft/s Δt(μs/ft) Δt(μs/m)
砂岩(石英)18,000 ~ 21,00055.5182
石灰岩(方解石)21,000 ~ 23,00047.5156
白云岩(白云石)23,00043.5143
硬石膏(硫酸钙)20,00050.0164
岩盐(氯化钠)15,00067.0220
流体(淡水或油)5,300189.0620
换算关系:1 μs/ft = 3.28084 μs/m,1 μs/m = 0.3048 μs/ft。

使用步骤

1. 确认井段为裸眼、未下套管(声波测井不能在套管内使用);
2. 由岩性选择骨架时差 Δtma(本工具按岩性自动填入,可手动修改);
3. 确认时差单位:us/ft 是北美与国际服务公司、英文教材通用的写法; us/m 是公制体系(国内、俄罗斯、欧洲)通用的写法,两者只差一个常数。 实际取值以测井图头、曲线道头或 LAS 文件里 DT 曲线的单位字段为准;
4. 填入孔隙流体时差 Δtf,淡水或油取 189 μs/ft(620 μs/m);
5. 填入测井读数 Δt,点击"开始计算"得到孔隙度。
默认按 μs/ft 输入;若直接填入 μs/m 量级的读数(如 262),页面会自动切换到 μs/m, 并把骨架时差与流体时差一起换算成 μs/m,再按同一单位计算,避免三者混用。 手动切换单位时,只有骨架时差与流体时差会换算,声波时差读数保持你输入的数字不变 (切换单位相当于声明"这个读数属于哪个单位"),读数区间提示也随之切换到新单位的口径。
6. 每次点击"开始计算"都会在下方新增一张结果卡(岩性指标、孔隙度、代入过程、φ–Δt 图), 各次计算的参数与图形互不影响,可以单独删除,也可以用"导出图片"把该次的图存成 PNG。

关于输出指标

岩性指标:按本次实际传入的骨架时差 Δtma 反查表内岩性(含单位换算容差); 若手动改过骨架时差且该值不在表中,则显示"用户自定义"。
孔隙度:同时给出小数与百分数,形如 0.13(13%);小数形式便于后续代入含水饱和度等公式。

注意事项

Δt、Δtma、Δtf 必须为同一单位,这是最常见的出错原因;
周波跳跃(cycle skipping)会使 Δt 偏大、孔隙度偏高,常见于欠压实地层、含气层、裂缝段与扩径井段;
声波法是三种孔隙度测井中受岩性影响最大的一种,建议与密度、中子测井配合,并用岩心孔隙度刻度。

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指导老师,陈冬副教授:[dong.chen@cup.edu.cn]
学生,顾正扬:[2733348117@qq.com]
参数名称 参数值 参数名称 参数值
岩性(骨架时差常用预设值)
时差单位
骨架时差 Δtma
孔隙流体时差 Δtf(默认淡水或油,可修改)
声波时差 Δt(测井读数)
提示:Δt、Δtma、Δtf 必须为同一单位;切换单位时只有 Δtma 与 Δtf 会换算,Δt 读数保持你输入的数字不变。


计算结果:

# 状态 计算结果 耗时(ms)
1.