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地球物理测井 地球物理方法在钻井中的应用。工程物探中常用的有视电阻率测井、自然电位测井、天然放射性测井、声波测井等。综合分析几条测井曲线可划分钻孔地层岩性剖面。用中子-伽玛测井或声波测井方法可以测定地层的孔隙度。自然电位测井方法还可以在泥浆钻孔中分层测定地下水的矿化度。利用井液电阻率测井或井中流速仪可以研究钻井中地下水的运动。井中摄影和井中光学电视可以获得钻井剖面的实际图像,而超声电视测井则可以在泥浆中获得清晰的孔壁图像,可区分岩性、查明裂隙、溶穴、套管的裂缝等,甚至可以确定岩层的产状。不同测井方法的井下探测器各有其特点。但是所测量的参数均将转换成电讯号,通过电缆传输到地面测井仪中并记录在像纸、纸带或磁带上。

声波探测 利用声波(或超声波)对岩体进行探测的方法。由于频率高、波长短,因此分辨率高。主要用于测定岩体的物理力学参数、确定洞室岩石应力松弛范围、探测溶穴及检查水泥灌浆效果等。但是,由于岩石对高频波的吸收、衰减和散射比较严重,因而探测的距离不大。声波探测可分为主动和被动两种方式。 主动方式 由声源信号发生器(发射机)向压电材料制成的换能器发射一电脉冲激励晶片振动,产生声波向岩石发射。声波在岩体中传播,经接收换能器接收并转换成电信号送至接收机,放大之后在示波管屏幕上显示波形图。从波形图上可直接读出声波的初至时间,再根据已知的探测距离,计算出声波速度。 被动方式 观测岩体由于受力变形过程中所释放出来的应变能引起的声波。可用以了解岩体内部应力状态等。

钻孔地震波测速法 在钻孔中利用直达波测定地层波速的方法。有单孔法和跨孔法两种。单孔测速法是在孔口附近激振,在钻孔内的不同深度上安置探头测定直达波的初至时间。探头是由两个互为正交的水平检波器和一个垂直检波器组成。利用气压附壁装置,可使探头紧贴井壁。测定纵波速度(vp)时,须作垂直激振。测定横波速度(vs)时,须作水平激振,通常是在压有重物的厚木板两端作水平振击以激发横波。根据直达波穿过某地层所需的时间及该地层的厚度可算出地层速度。跨孔法(图6)是在一个钻孔中激振,在相隔一定距离的另一个钻孔中观测直达波的到达时间。对于浅孔,可用木杆插入井底,在地面敲击木杆的一端进行激振。在较深的钻孔中可用“附壁式井下锤”激发横波。已知激振点到检波器的距离以及直达波的行进时间便可算出地层波速。

折射波法 当地震波遇到上下速度v1、v2)不同的界面时,有一部分波将透过界面形成透射波,其透射角β与入射角α的关系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。对于sinα=v1/v2)的入射波可产生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。这种滑行波又引起个介质中质点的振动而产生可传到地面的折射波(也称首波)。图4是折射波的传播示意图,在B点以前不形成折射波,称为盲区。因v大于v1在C点以外,折射波可比直达波先到达检波器。根据折射波时距曲线,可算出v1及v,从而推算出界面的深度、产状等。v的变化反映了界面以下岩性的变化,配合地震波振幅衰减的资料,可确定界面以下岩层软弱带或断层破碎带。但是折射波法在盲区得不到记录,因此需要加大检波距。当下层速度v2)小于上层速度v1时,不可能形成折射波。