声波|超声波|次声波|声波测井|声波时差

　　次声波又称亚声波，是一种人耳听不到的声波，频率范围为10-4Hz～20Hz。在大自然的许多活动中，我们都可以感觉到它的存在。人类可闻声波的频率范围为20Hz～20000Hz，可是现代声学研究的声的频率范围不断向高端和低端扩展。2×104Hz～5×108Hz的声波称为超声波，5×108Hz～1010Hz的声波称为特超声波，而1012Hz～1014Hz则是分子热运动的范畴。目前，整个声学研究的频率范围跨越1016，是物理学各分支里少有的。

一、次声波的产生

　　在自然界中，次声波到处都有。蝴蝶飞舞时，由于其翅膀振动很慢，它发出的就是次声波，人在挥手时也会产生次声波，不过其强度较小。许多自然现象都能发出次声波，如雷电、龙卷风、台风、海啸、地震、磁暴、火山爆发、陨石落地等，就连流星以及极光等也可发出次声波。

　　我们每个人的心脏，除了大家熟悉的脉动之外，也可发出频率为1.2Hz左右的次声波;人的肺也同样如此，它在呼吸的同时，也会发出频率在0.25Hz-0.3Hz的次声波。此外，人类的许多活动，如火箭的发射、核实验、超音速飞机的飞行、人工爆破、机器的运转、桥梁的振动、奔驰的汽车等都会产生相当强的次声波。

二、次声波的性质

　　1、易衍射

　　我们知道，发生明显衍射的条件是孔或障碍物的宽度比波长小很多或相差不大。由于次声波频率低、波长长，很容易发生衍射现象，它在传播过程中，不能被一般的障碍物挡住。在某些情况下，次声波还能轻松绕过庞大的建筑物和山峦。

　　2、频率低

　　次声波的频率很低，在0.0001～20Hz之间，声波在大气中传播的衰减主要是由分子吸收、热传导和粘滞效应引起的。此外，湍流作用也会引起次声波的衰减，但是它们的影响都很小，通常可略去不计。大气对次声波的吸收系数也很小，因而其穿透力极强。

　　3、能量衰减小

　　我们知道声波在传播过程中，频率越高，其能量衰减越快，传播距离也就越短。次声波是

　　在我国项目人员进行石油开采的过程当中，往往会对井下的数据进行详细的采集，例如井下横波、纵波的波速，岩石的弹性以及非弹性参数，各种应力、压力，地层的孔隙率等等。

　　声波测井技术就能够对此进行准确的测量，在声、光、电、热、力等各个领域中都有与之相匹配的指导理论，并且不同类型的理论都能够和实际情况很好地融合在一起。这种现代化的测井技术(声波测井技术)在诸多领域都能够被良好的应用，其价值不言而喻，被称之为与电法，放射性并列的第三大测井技术。

一、单极子声波测井技术

　　声波测井仪器的声系组成部件包括声波发射探头、接收探头和隔声体等。

　　单极子声波测井技术也称为对称声波测井技术，是通过单极子技术和单极子声源的声波测井方式。井下单极子声源采用的压电振子为圆管状，在径向收缩和膨胀的振动中保持不变的圆管状对称外形。在圆管状压电振子辐射声波波长远超压电振子的情况下，可将圆管状压电振子看做水平指向性曲线接近源泉、辐射指向性接近球面的脉动球源。单极子声源能将声波能量均匀地朝各方向井壁辐射，圆周上井壁介质性质的综合信息就会混入到声波信号传输到接收器。

　　在硬地层井孔中，单极子声源激发的首波为滑行纵波，全波列顺序为滑行横波、伪 Rayleigh 波以及Stoneley 波，以此顺序逐渐增大幅度，降低主频。地层横波在软地层井孔中的速度低于井内液体速度，对称声源并不会产生滑行横波模式包，应用在软底层时不能对横波信息进行测量。

　　单极子声波测井技术在随钻声波测井和套管井、裸眼井的电缆声波测井中有着GX的应用。我国在该技术上取得了较好的成绩，正致力于研发随钻单极子声波测井。

二、多极子声波测井技术

　　地层横波波速是一个很重要的参数来评价地层，但单极子声波测井技术应用于软地层充液井孔中，并不能获取这一数值。

　　从 20 世纪 80 代开始开始研发非对称声源测井技术，包括四极子声源和偶极子声源。研发的多极子声波测

　　声波时差，指接收声波的时间差值。时差就是速度的倒数，1/v，其单位为s/m，常用单位包括μs/m，μs/ft等，1s/m=10的6次方μs/m。利用这个差值可以进行相关运算，求解各种量值。测井曲线符号缩写：AC。

　　常见岩石声波时差如下：

　　砂岩为55.5μs/ft(182μs/m);

　　灰岩为47μs/ft(155μs/m);

　　白云岩为43μs/ft(141μs/m);

　　淡水为189μs/ft(620μs/m)。

一、声波时差的类型

　　声波时差作为一种物理学方法，主要可以分为以下三类：

　　1、对指定的物体发射一列声波，记录发射时间和反射后的接收时间，根据声波波速、声波时差、多普勒效应可以计算出该物体到发射处的距离以及物体运动速率。此法已用于检测车速。

　　2、在不同地点(两个或以上)同时向某一物体发射两列相同的声波，分别记录发射时间和反射后的接收时间，可以确定该物体的具体坐标位置。此法广泛用于声纳测量。

　　3、对同一物体发射两列不同的声波，探测相关物理数据。

二、不同岩性的岩石的声波时差

　　砂泥岩剖面：

　　一般情况是砂岩显示为低时差：400-180(高声速：2500-5500);泥岩显示为高时差：548-252(低声速：1810-3960);页岩介于砂岩与泥岩之间，砾岩一般具有低时差(高声速)，且愈致密时差愈低。

　　碳酸盐岩剖面：

　　灰岩156-144、白云岩125时差Z低;泥灰岩和泥岩时差较高。当石灰岩和白云岩为孔隙性或裂溶性时，声波时差就明显地增大。在纯石灰岩或白云岩井段，可以利用时差曲线划分出储集层(孔隙性或裂缝性层段)。

　　膏盐剖面：

　　其中的岩盐和石膏层，用电测无能为力，用声速可获得良好效果。岩盐时差为高值217-193，无水石膏时差显示为低值164-193。

　　泥岩在时差曲线上显示为高值，当其致密程度增加时，时差降低。由于在各类岩石中声波不同，因此使声波时差