此时即可满足题意。
4、简单叙述声波在传播中时的衰减包括哪几个部分。
一、波前扩展造成的声能衰减—几何扩散
若声源发出的总功率为W，则由声强的定义有
，这种由于波阵面的几何扩展而造成的声强（能量）随传播距离增加而减弱的现象，习惯上称为声波的几何衰减
二、声波在介质中的吸收造成的衰减
介质对声波dp的吸收与声波在介质中的传播距离dl成正比。
三、井下声波的衰减
在井眼中，声信号强度的衰减严重受声波在传播过程中波阵面的几何扩展的影响。
在不考虑介质对声波的吸收的前提下，若从探头到井壁，声波传播的距离增加一倍时，则到达井壁时，声波信号的强度减小4倍。
此时，由于波阵面扩展引起的能量分散是不能忽略的。
四、泥浆对超声的衰减
泥浆对超声的衰减包括吸收衰减和固相颗粒散射衰减两部分
1．泥浆对超声的吸收衰减：
主要有泥浆的粘滞、热传导以及泥浆的微观过程引起的弛豫效应。
a．粘滞吸收（泥浆内摩擦）系数:
超声在泥浆中传播由于泥浆内摩擦作用，造成泥浆对超声的吸收b．热传吸收衰减系数:
超声在传播过程中，引起泥浆压缩和膨胀造成温度变化,一部分声能转化为热能，导致声能的耗散。
c．驰豫吸收：
泥浆压缩和膨胀过程中,伴有泥浆中分子的内外自由度能量的重新分配过程（驰豫过程）,这一过程需要一定时间（驰豫时间），驰豫过程中有规则的声振动转化为无规则热运动的附加能量耗散。
2.泥浆固相颗粒对超声的散射衰减
1）散射衰减系数：
泥浆中含有固相颗粒（膨润土、漂珠、硅藻土等），会引起一部分声波散射，形成散射衰减。
2）泥浆添加剂对散射系数的影响：
防止高压井喷，需要增加泥浆比重，a.增加固相含量（膨润土、重晶石等）；b.采用盐水泥浆。
5、地层速度的影响因素有哪些？
简述各种影响因素下，地层速度的变化规律。
1）岩性是影响声速的最主要因素。
2）孔隙和流体性质对声波速度的影响：
Vp
3）压力对声波速度的影响：
经分析压力对声速的影响可达35%以上。
4）温度对声波速度的影响：
温度由25℃变到120℃，波速减小最大的为8.21%，最小的为1.12%，平均误差不到3.5%，因此相对压力而言，认为温度对岩心声速的影响可以忽略
5）岩石生成的地质条件对声波速度的影响。
6）埋藏深度对岩层速度的影响。
此外，岩层速度与构造上的位置、断层特性有关。
岩性相同并属于同一地质年代的岩层，位于构造顶部的声速要大于构造翼部的声速。
但顶部风化，Vp。
7、用声波幅度和声波能量两种方式写出声波反射和折射系数，说明各字符代表的物理意义。
垂直入射时（
为反射系数，
为折射系数，
为地层纵波声阻抗，
泥浆纵波的声阻抗，
为介质密度，
为波长，μ为弹性参数。
）
幅度反射、
折射系数
能量反射、
折射系数
8、叙述声波换能所利用的两种物理效应的基本原理。
1.磁致伸缩效应：
当铁磁性材料的磁状态改变时，其尺寸也发生相应的改变。
逆磁致伸缩效应：
将铁磁性材料棒放入交变磁场中，在周期性的磁化作用下，其长度也将周期性的发生改变。
若交变电磁场的频率与棒的固有频率相等时，棒将在交变电磁场的作用下，以其固有频率振动，振幅达到极大，同时在棒的两端将发射出与棒的固有频率相同的声波。
反过来，当声波经过棒传播时，由于声波对棒的拉伸和压缩作用，使其磁化强度发生变化。
套在棒上的线圈中将产生感应电动势，利用它可以接收声波。
2.压电效应：
有些多原子分子晶体材料在应力作用下发生形变时，会在晶体表面产生电荷。
逆压电效应：
在电场的作用下，这些晶体的几何尺寸会发生变化。
声波测井仪器的声波换能器：
圆管状的压电陶瓷、压电陶瓷片。
其工作原理是：
经极化处理的压电陶瓷，沿一定方向对其施加电压时，在电场力的作用下，将发生形变，在外加电场变化范围不大的条件下，形变和外加电场成正比。
当外加电场的频率和压电陶瓷材料的固有频率相同时，材料即产生按材料固有频率发生的变形，从而在周围介质中激发声波。
9、泥浆对超声波衰减的影响有哪些？
泥浆对超声的衰减包括吸收衰减和固相颗粒散射衰减两部分
1．泥浆对超声的吸收衰减：
主要有泥浆的粘滞、热传导以及泥浆的微观过程引起的弛豫效应。
a．粘滞吸收（泥浆内摩擦）系数:
超声在泥浆中传播由于泥浆内摩擦作用，造成泥浆对超声的吸收b．热传吸收衰减系数:
超声在传播过程中，引起泥浆压缩和膨胀造成温度变化,一部分声能转化为热能，导致声能的耗散。
c．驰豫吸收：
泥浆压缩和膨胀过程中,伴有泥浆中分子的内外自由度能量的重新分配过程（驰豫过程）,这一过程需要一定时间（驰豫时间），驰豫过程中有规则的声振动转化为无规则热运动的附加能量耗散。
2.泥浆固相颗粒对超声的散射衰减
1）散射衰减系数：
泥浆中含有固相颗粒（膨润土、漂珠、硅藻土等），会引起一部分声波散射，形成散射衰减。
2）泥浆添加剂对散射系数的影响：
防止高压井喷，需要增加泥浆比重，a.增加固相含量（膨润土、重晶石等）；b.采用盐水泥浆。
第三章
1.声速测井中为什么不采用单发单收声系？
单发单收声系:
一个发射探头+一个接收探头。
对于单发单收声系，波在实际地层中滑行的距离不同，不仅与地层特性有关，还与井眼条件有关，受泥浆的影响不是固定的,很难得到地层的速度。
2.比较单发双收和双发双收声系的工作原理及优缺点。
单法双收声系测量原理
因此当井眼规则（CE=DE）时，t只与地层速度有关，实现了测量地层速度的目的。
通常通过仪器刻度，时差单位为:
t=1/V（m/s）=106/V（us/m）或用单位us/ft（1ft=0.3048m）
单发双收声系的优缺点
优点:
Ａ能直接测量岩层的声波速度或时差;在固定l上仅与岩层速度有关传播时间,在整个井眼剖面上得到的岩层速度指在l间距内平均值。
Ｂ现用间距为0.5米,使声波测井曲线能划分厚度0.5米以上岩层。
缺点：
Ａ:
井眼不规则影响；当ABCEDF时
记录的时差不仅与地层速度有关，还与泥浆速度（V1）、井径（CE,DF）大小有关。
Ｂ:
深度误差（仪器记录点与实际传播路径中点不在同一深度上）
双发双收声系的优缺点
测量原理
在一对接收探头的上方和下方对称的放置发射探头，发射探头轮流交替发射声波脉冲，每个T发射信号时，每个接收探头分别记录一次到达时间，然后取一次时间差，地面仪器取两次测量结果的平均值作为记录值。
优点:
1可消除井径变化对测量结果的影响2可消除深度误差
缺点:
1）薄层分别率差2）对于低速地层出现盲区
3.试讨论声速测井中源距和间距的选择需要考虑哪些问题？
声波测井中源距的选择原则：
a.首波特性：
要保证首波为滑行波而不为泥浆直达波，源距不能选择太小。
b.衰减问题（周波跳跃）:
为保证接收器有效接收信号，必须考虑滑行波的衰减问题，源距大会使衰减增强，容易发生周波跳跃，因此源距不能选择太大。
c.波组分（纵波、横波、全反射波）：
根据测井解释的不同目的，需要获得更多组分的波。
这是需要在发射声功率允许下适当增加源距，以保证各种波群能够在时间域内有效的分离开。
声速测井中间距的选择原则：
1）纵向分辨率，为提高底层分辨率，有效划分薄层，间距选择要小，不能太大.
2）.相对误差，当一起测量系统误差一定，艰巨减小会使相对误差增大，因此间距不能太小
3）声功率，在声功率一定的情况下，艰巨过小，会使接收探头之间的相互干扰增大，间距过大，由于第二个接收探头接收的信号衰减帝过大导致周波跳跃的发生
4.声速测井中井眼补偿声系有哪几种？
1双发双收声系，2单发双收声系加地面延迟电路，3双发四收声系
5.CSU长源距双发双收声系中，如何实现10ft源距的测量。
T1发射，R1.R2接收，相当于双发双收声系中的时差t2，送到地面仪器延迟，将声系提升到10ft，如图2的位置，T1.T2同时发射，R2记录，相当于双发双收声系中的时差t1,将延迟的时差t2和图中2记录下来的时差t1送入计算机计算求得平均时差
6.写出威利时间平均公式并说明其物理意义；
M.R.Wyllie时间平均公式及体积模型
（1物理意义：
声波在单位体积岩石内传播所用的时间等于岩石骨架部分（1-）所经过时间与孔隙部分所经过时间的总和。
（2应用条件：
时间平均公式不包括任何弹性波在岩石中传播的动力学描述，不反映岩层的密度、弹性参数及孔隙结构对岩层声速的影响。
7.叙述体积模型的概念，并利用体积模型推导含气砂岩的孔隙度计算公式；
体积模型—把单位体积岩石传播时间分成几部分传播时间的体积加权值。
含气砂岩的孔隙度计算：
，
其中，
为岩层视察，
为岩层骨架时差，
孔隙中为水的时差，
为孔隙中气体时差，
为含气饱和度。
7.周波跳跃的概念及应用
周波跳跃:
在裂缝发育地层，滑行纵波首波幅度急剧减小，以致第二道接收探头接收到的首波不能触发记录波，而往往是首波以后第二个、甚至是第三或第四个续至波触发记录波。
这样记录到到时差就急剧增大，而且是按声波信号的周期成倍增加，这种现象叫周波跳跃。
应用:
它是用来识别气层和裂缝储层的特征标志。
8.比较利用体积模型和Raymer换算公式计算孔隙度的优缺点。
Raymer换算公式：
V=（1-）mVma+Vf
计算孔隙度缺点：
（1）孔隙度25～30%内合适，5～15%内偏低，>30%时偏高;
（2）骨架时差选择择存在问题,砂岩骨架用182us/m（或18000ft/s,55.5us/ft）,实际上砂岩骨架时差是在168~182us/m变化（或51.2~55.5us/ft）,石灰岩是143~156us/m（或43.6~47.5us/ft）变化,白云岩在126~143us/m（或38.4~43.6us/ft）变化。
存在选择合适骨架时差问题
（3）对欠压实地层需要压实校正及确定岩石系数
优点：
（1）在低中孔隙度地层雷尹麦公式合适（平均公式改用Vma=19500ft/s）;
（2）25~30%,两者一致;
（3）>35%,平均公式欠压实,雷尹麦公式考虑了压实校正因素;
（4）雷尹麦公式中骨架时差采用单一值,平均公式为18000~19500ft/s变化.
用体积公式
计算孔隙度的缺点
把地层结构简单化了，把地层的测井参数简化成各结构成分的测井参数的体积权衡值，抹杀了各岩层之间的结构差别
9.简述声速测井的应用。
1、地层对比—划分地层
根据不同岩层的声速不同进行岩层的划分。
2.判断气层
3.确定岩层孔隙度
时差曲线能有效地区分渗透性砂岩和致密砂岩。
能有效地确定砂岩地层的孔隙度。
但要进行油气、泥质、钙质校正及压实校正。
4.确定断层力学性质断层按力学性质可以分为压性断层和张性断层
5.地震标定和地球化学指示
6.估算地层压力
10.叙述利用声速测井资料估算地层异常压力的原理，并画图说明。
估计地层异常压力。
估算地层压力的方法
原理:
对于高压异常井段，地层孔隙内液体压力大于地层静水柱压力，他承担了一部分上部覆盖地层的压力，使岩石骨架承受的压力减小，反映在孔隙度和声波时差上出现了异常段
异常点B垂直地应力与正常点A地应力相同，
A点正常地应力为
B点的孔隙流体压力
第四章
1、套管井中声波类型有哪些？
简单叙述各自的特征。
1）、套管波：
首波传播服从费马原理。
最先到达的是套管滑行纵波。
套管波到达接收器时间只与源距，套管、仪器尺寸有关，所以其到达时间在全井段是不变的，可以采用单发单收声系。
因此套管波幅度的大小可确定第一界面水泥胶结质量。
2）、水泥环波：
在第一界面上不会出现滑行波，有一次或多次反射（sin2/sin3=V2/V3,V2>V3）,由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密,一般水泥环的能量很弱,常被其它波列所掩盖,忽略不计.
3）、地层波：
水泥—地层（第二界面）胶结好时（V4>V3）,一般出现地层波（滑行纵横波）,地层波的出现说明二界面胶结良好，进而可以利用地层波信息（幅度、能量）反映二界面胶结情况。
4）、泥浆导波：
接收器接收到的泥浆波时间不变，T=189*5=945us
2.套管波的影响因素有哪些？
1）套管的直径的影响
套管直径实际上对套管波的衰减无影响。
它是反映泥浆对声波衰减的影响，也即对套管波原始振幅有影响。
2）套管厚度的影响
自由套管的厚度对衰减系数影响不明显,当套管外有水泥固结时,衰减系数与套管厚度有关。
在水泥抗压强度一定时，随着套管厚度增大，衰减系数减小，即声幅度增加。
3）水泥环对套管波幅度的影响
a.水泥抗压强度的影响
水泥会使套管波能量减少，实验研究表明，水泥对套管波衰减系数与水泥的抗压强度有关，抗压强度增大，衰减系数也跟着增大
b水泥环密度的影响
水泥环的密度越大，水泥环的声阻抗更接近钢质套管的声阻抗值，声波在套管—水泥界面上反射波幅度越小，也即套管中声波幅度衰减越大。
c.水泥环的厚度的影响
水泥环的厚度增加，也将使套管波的幅度减小。
实验表明水泥厚度小于3/4英寸（1.905cm）时，随着水泥环厚度增大，套管波的衰减系数也增大。
当水泥环厚度大于3/4英寸时，衰减系数保持不变。
d.水泥窜槽的影响
固井质量要求套管与地层之间的环行空间全部水泥占有，如有一部分没有水泥或水泥没有胶结，给油水运动形成通道，称为窜槽。
水泥窜槽会给油井生产带来不良后果，水层中的水会窜到油层中，影响油层的产油量。
4）地层特性对套管波幅度的影响
地层特性对套管波没有明显的影响.
5）测量时间对套管波幅度的影响
水泥灌入套管外的环形空间，将逐渐凝固，一般水泥侯凝时间越长，固结越好。
因此测量时间对套管波幅度的影响，实际上是水泥固结侯凝时间对套管波幅度的影响。
3．对比分析水泥胶结测井（CBL）、声波变密度测井（VDL）、以及分区水泥胶结测井（SBT）的工作原理（声源频率，声系，源距，记录波形，评价对象）及其在评价固井质量方面的优缺点。
水泥胶结测井（CBL）
声波变密度测井（VDL）
分区水泥胶结测井（SBT）
声源频率
压电陶瓷晶体，20kHz
100kHz
声系
单发单收声系
单发单收声系
双发双收补偿声衰系
源距
3ft或1m
5ft
6in
记录波形
首波幅度
全波幅度
首波幅度
评价对象
第一界面胶结情况
第一、二界面胶结情况
第一界面胶结情况
优点
1、结构简单不复杂。
2、评价第一界面的胶结情况的技术成熟。
1、快速直观、处理简单。
2、可以对第二界面进行评价。
1、360°全方位，高分辨率。
2、对仪器居中要求不高
3、对微环不敏感，受泥浆影响小
4受快速地层影响小
缺点
1、受仪器偏心影响大。
2、不能评价第二界面。
3、受微环隙影响大
4、不能评价水泥胶结的周向差异状况
5、没有周向分辨能力
1、无方位分辨率
2、仪器居中要求高
3、纵向分辨率低
4、受微环隙影响大
5、不能评价水泥胶结的周向差异状况
1、无法评价第二界面
4．叙述如何利用VDL测井资料评价固井质量（工作原理、分四种情况评价）。
工作原理：
以调辉方式记录整个波形（模拟信号），通过对波形按幅度大小以灰度等级来显示的（数字信号）。
显示只保留波形正半周（或负半周），幅度大以黑色显示，幅度小以灰色显示，去掉的半周以白色显示，这样以黑白间互线条组成了变密度测井。
1）自由套管
大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入地层中。
全波列波形中套管波幅度很大，地层波非常弱或没有。
变密度曲线左端套管波为黑白反差明显呈整齐直线条；右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，没有地层波为套管波后续波，右端呈灰白间隔的直线条。
声幅曲线为高幅值
2）仅一界面胶结好
大部分能量通过套管透射到水泥环中，很少进入地层中。
全波列波形中套管波幅度弱，地层波也非常弱或没有。
变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失；右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，泥浆波呈灰白间隔的直线条。
声幅曲线为低幅值
3）部分胶结
一部分能量在套管中传播，也有相当大能量透射到地层中。
全波列波形中套管波幅度中等，地层波也呈中等强度
变密度曲线左端套管波为灰白间隔直线条；右端地层波为灰白间隔的曲线条。
声幅曲线为中等幅值
4）两个界面都胶结好
套管、水泥和地层连成一体，大部分能量通过套管透射水泥，再透射到地层中。
全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强
变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失；右端地层波为黑白反差明显的曲线条。
声幅曲线为低幅值
5.简述声幅测井CBL的影响因素。
1、仪器偏心影响：
（1）套管波幅度减小;
（2）到达时间提前;（3）后续波失真;在井剖面上套管波到达时间不是固定的.采用扶正器来实现。
2、记录套管波的局限（头半周）:
仅评价一界面,不能评价二界面情况,窜槽有可能水泥—地层胶结不好引起的。
利用地层波来解决。
3、水泥环间隙影响：
间隙一般0.1mm,不足以引起流体窜流,但对声耦合有影响,造成套管波幅度与部分胶结相同。
解决办法：
（1）加压再测量依次（可能造成压裂套管、水泥环）,
（2）采用反射脉冲反射法测井。
6.简述超声成像测井（USI）的工作原理及应用。
工作原理：
超声脉冲反射法测井测量采用门记录方式，在门电路中用第一个门记录（旅行时间）套管-水泥界面（第二界面）的反射波，用第二个门记录水泥-地层界面（第三界面）的反射波。
由于套管、水泥、地层的声阻抗不同，更主要的是水泥胶结好坏大大影响水泥声阻抗，使得超声波在第二、第三界面反射回的声能是不同的，根据接收器接收的各界面反射声能就可以判断水泥胶结的好坏。
应用：
水泥胶结质量评价、360°方位的套管质量检查。
第五章
1.叙述偶极子和多极子声源测井的基本原理。
1、脉动球源
右图表示一个中心位于原点的球状稳态声源，
球表面做球对称的周期膨胀和收缩运动，表面径向速度为，球源的体积变化速度的幅度为，这里。
球源的作用相当于向空间注入介质，注入的体积速度是，常作为声源强度的度量。
脉动球源辐射的声场是
当，则得到点源辐射的声场
2.叙述偶极子波、四极子波的特点。
a）随频率降低，弯曲波和旋转波的速度都变大，并在某个特定的频率（即截至频率）上速度趋近于井壁地层的横波速度；
b）相速度都比群速度快；
c）有爱瑞相
d）软地层中，频率变化都与快地层相似。
但截至频率低，且在截至频率附近速度随频率变化（即频散效应）明显。
3叙述裸眼井中声波全波列及其类型（硬地层、软地层分别考虑）。
一、滑行纵波
1）滑行纵波是一种体波（c），沿井壁附近滑行传播，速度为Vp，轻微频散（在测井频率段可忽略），是PPP波。
2）一种非均匀波，在地层中，离井壁距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3p（即Vp/f）范围内，在Z=p内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个p左右。
3）在井中传播方式:
滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥面；若源距选择适当，滑行纵波在全波中为首波，幅度小，传播速度快。
4）对于井内接收点，滑行波的振幅随源离L增加是衰减的.直达波A1/Z滑行纵波A1/Z（lnZ）2。
对于Z>e=2.72m,滑行波衰减快，对于Z5）存在共振频率，a为井径；i为贝塞尔函数J１（i）的零点，为3.83、7.01….;对于一般砂岩频率为10、20kHz左右。
二、滑行横波
1）滑行横波是一种体波（S），沿井壁附近滑行传播，速度为Vs，轻微频散（在测井频率段可忽略），是PSP波。
2）一种非均匀波，在地层中，离井壁距离增加按负指数规律衰减，能量集中在3s（即Vs/f）范围内，在Z=s内集中了滑行波能量63%，因此探测范围在一个s左右。
3）在井中传播方式:
滑行波在传播过程中不断向井中辐射能量,在井壁上传播其波阵面是圆锥面；若源距选择适当，滑行横波在全波中为次首波，幅度较纵波幅度大。
原因:
横波波长较纵波短,因此靠近井壁附近滑行横波幅度较滑行纵波幅度有更多能量。
横波反射系数远小于纵波，即有更多能量进入地层，在相同的情况下有更多的能量转换为滑行横波。
4）对于井内接收点，滑行波的振幅随源离L增加是衰减的。
直达波A1/Z滑行横波A1/Z2。
不像纵波滑行横波始终比泥浆直达波衰减快。
5）存在共振频率，a为井径；i为贝塞尔函数J0（i）的零点，为2.4、5.52….;对于一般砂岩频率为8、18kHz。
6）当Vs
三、伪瑞利波
伪瑞利波是表面波。
表面波是瑞利勋爵于1885年首次提出的。
他研究了弹性材料接触真空后在平面的响应，发现一种波沿表面传播，并且质点运动的幅度随距表面的距离减小。
瑞利的发现预测了沿地球表面传播的波的存在，这种波引起地震时毁灭性的震动。
1）是界面波,当入射角时产生,沿井壁界面传播.其相速度介于泥浆波速度和地层横波速度之间.
2）是复合模式波,存在多种模式,是无几何衰减的高频散波,存在截止频率.
3）随着频率增加,其相速度和群速度都逐渐减小.
4）当频率趋于无穷大时,相速度等于井内流体纵波速度,而此时群速度存在极小值（比泥浆速度还小）,此时伪瑞利波幅度达到最大,称为艾里相,即伪瑞利波能量主要集中在艾里相处.
四、斯通利波
1924年，斯通利对波在两个固体界面的传播进行了研究，发现了表面波的类似形式。
在流体-井筒表面传播的波被称为斯通利波。
1）是界面波,当波数时产生,沿井壁界面传播.其相速度小于泥浆波速度.
2）单一模式波,有轻微的频散特性.
3）在硬地层中,无截止频率,低频时相速度接近流体声速的0.9倍,随频率增高速度稍增大,高频时约为流体声速的0.96倍.
4）低频率斯通利波对地层渗透率非常敏感。
当波遇到渗透性裂缝或地层时，流体相对于固体震动，在这些地层中产生粘滞扩散，使波产生衰减，而且速度变慢.开启裂缝也能导致斯通利波反射回发射器。
反射波能量与入射波能量之比与裂缝开度有关。
对于快地层（地层横波速度大于
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