井仪器在井内自下而上移动测量，便记录出一条随深度变化的时差曲线，图2-2-6给出了时差曲线实例。声波时差的单位是μs/m或μs/ft。 1.2.1.3单发双收声系的缺陷
如前所述，当两个接收器对应井段的井眼比较规则时，单发双收声系所记录的时间差才只与地层速度有关，反之，将随井眼几何尺寸的变化而变化，在变化层段，时差曲线出现异常。如图2-2-5所示。 在砂泥岩分界面处，常常发生井径变化，砂岩一般缩径而泥岩扩径。因此在砂岩层顶部（井眼扩大段的下界面）出现时差减小的尖峰，在砂岩底界面（井眼扩大段的上界面）出现时差增大的尖峰。图2-2-6是砂泥岩剖面井径变化对时差曲线影响的实例。因此，
图2-2-5 井径变化对声波时差的影响
在时差曲线上取值时，要参考井径曲线，以避开井径变化引起的时差曲线的假异常。
声波测井的输出代表厚度为一个间距的地层的平均速度，即仪器记录点上下0.25米厚地层的平均速度。分析测量及记录过程，不难发现，仪器记录点与声波在两个接收器对应地层中的实际传播路径的中点不重合，即存在一定的深度误差，声波在地层中实际传播路径的中点偏向发射器一方，二者偏移的距离为：
?h?a?tg? （2-2-6）
图2-2-6 井径扩大对时差曲线的影响实例
其中：a 为接收器到井壁的距离；θ为第一临界角。
实际测井中，第一临界角?随地层速度的变化而变化，距离a与井径、仪器倾斜程度有关。因此，深度偏移是一个随机量，无法校正。为降低井径变化、仪器记录点与实际记录点的深度误差对单发双收声系时差曲线的影响，提出了井眼补偿声速测井（双发双收声系）。
1.2.2井眼补偿声速测井
1.2.2.1声系结构
该仪器的井下声系包括两个发射器和两个接收器。它们的排列方式如图2-2-7所示。其中，两个接收器之间的距离（间距）为0.5米，T1、R1和R2、T2之间的距离为1米。 1.2.2.2井眼补偿原理
图2-2-7是这种仪器对井径变化影响的补偿示意图。测井时，上、下发射器交替发射声脉冲，两个接收器接收T1、T2交替发射产生的滑行波，得到
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图2-2-7 双发双收声系结构示意图
时间差△T1、△T2，地面仪器的计算电路对△T1、△T2取平均值，△T=(△T1+△T2)/2，记录仪记录出平均值对应的时差曲线△t=△T/l。由图2-2-7可以看出，双发双收声速测井仪的T1发射得到的△T1和T2发射得到的△T2曲线，在井径变化处的变化方向相反，所以，取平均值得到的曲线恰好补偿掉了井径变化的影响。双发双收声速测井仪还可以补偿仪器在井中倾斜时对时差造成的影响。另外，在一定程度上降低了深度误差。这是由于上发射时，测量地层的中点位于仪器记录点的上方；下发射时，测量地层的中点位于仪器记录点的下方，当接收器对应地层速度及井径变化不大时，即可保证实际记录点与仪器记录点重合，不再出现深度误差。
1.2.3长源距声波全波列测井
声速测井只利用了纵波的速度信息，而声波全波列测井则记录声波的整个波列，不仅可以获得纵波的速度和幅度信息，横波的速度和幅度信息，还可以得到波列中的其它波成分，如伪瑞利波、斯通利波等。为石油勘探和开发提供更多的信息，所以声波全波列测井是一种较好的声波测井方法。
1.2.3.1裸眼井中声波全波列成分
在裸眼井中，接收器记录到的声波全波列波形图上，包括滑行纵波、滑行横波（硬地层）、伪瑞利波和斯通利波等各类井内声波，如图2-2-8所示。
全波列波形图上各种波的速度、频率、
图2-2-8 声波全波列波形图
幅度及衰减性互不相同。滑行纵波具有传播速度快、幅度小的特点，是波列中的首波。只在硬地层才能产生滑行横波，它是波列中的次首波，其速度小于滑行纵波，但幅度大于滑行纵波。伪瑞利波是以大于第一临界角人射到井壁上，并在井壁界面上多次反射所形成的表面波，其能量集中分布在井壁附近很小的范围内，它具有频散性。其低频部分的相速度接近于地层横波速度，所以它紧跟滑行横波之后到达（且与滑行横波续至部分重叠），其幅度明显大于滑行横波。最后到达的是斯通利波，它是发射与接收器间经井内泥浆直接传播而又受到井壁地层传播的滑行横波制导的一种管波，它的速度低于井内泥浆介质的纵波速度，其幅度明显大于波列其它成分的幅度。
1.2.3.2声波全波列测井的记录方式和记录的信息 （1）记录方式
声波测井仪的探测深度与声系源距有关，源距越大，探测深度越深。由于钻井的影响，井壁周围存在低速蚀变层。为了探测原状地层（未蚀变层）的声学特性，应该选择源距较长的声系。声系源距越大，测量结果受井眼本身和井眼周围条件的影响越小。长源距声波全波列测井，就是为此目的设计
图2-2-9声波全波列测井井眼补偿变化
时差测量示意图
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的。采用长源距，还便于从时间上把速度不同的波分开。通常采用的声系是R1、R2、T1、T2。图2-2-9是井眼补偿示意图。当在图中所示位置Ⅰ时，T1、T2交替发射，R1、R2接收，记录四个首波旅行时间TT1、TT2、TT3、TT4；上提仪器9ft8in处于位置Ⅱ，T1、T2交替发射，R1、R2接收，也记录四个首波旅行时间TT1、TT2、TT3、TT4；输入计算机按下式计算，得到两接收器（位置Ⅰ）或两发射器（位置Ⅱ）对应地层的声波时差：
DT?(TT1?TT2)?(TT4?TT2)2?2 （2-2-7）
其中：TT1、TT2为位置Ⅰ处由T1发射，R1、R2 记录到的首波到时； TT2、TT4为位置Ⅱ处由T1、T2交替发射，R2 记录到的首波到时； DT：源距为8ft的时差；单位为μs/ft。
同理，也可以记录源距10ft的时差DTL，它等于：
DTL?(TT3?TT4)?(TT3?TT1)2?2 （2-2-8）
（2）记录的信息
长源距声波全波列测井图，通常给出TT1、TT2、TT3、TT4四条首波旅行时间曲线，纵波时差曲线和按一定深度间隔采样记录的T1发射R1接收的声波全波列波形图（WF）和以颜色深浅反映波幅度大小的变密度图（VDL）。还可以给出横波时差DTS等其它曲线。 声波全波列测井四道波形的记录方式：深度采样间隔为0.125米或0.1米，时间采样间隔为1、2、5微秒三种方式。在计算中心对其进行数字处理，可以得到纵、横波时差DTP、DTS以及它们的比值DTR，各道的纵波幅度AP1、AP2、AP3、AP4、平均值AP及衰减系数αp，横波幅度AS1、AS2、AS3、AS4、平均值AS及衰减系数αs和纵横波幅度比SRAT。此外，还可以得到斯通利波的时差△tst、幅度ASTST及衰减系数αst。
1.2.4测井显示和刻度
图2-2-6是一个典型的井眼补偿声波测井图头，它给出了测井曲线的标记和各自的比例尺，在测井图中也显示出刻度、仪器数据和测井曲线。声波时差是用线性比例尺以微秒/英尺或微秒/米为单位记录的。一般情况下，声波测井都附加自然伽马和井径曲线。测井曲线上典型比例尺是：
自然伽马 0～150API单位 井径 6～16英寸 井眼补偿声波时差 140～40微秒/英尺 声波全波列首波到时 1200～200微秒 声波全波列波形图 200～1200微秒
声波测井仪器的刻度，主要包括地面设备的校准和井下仪器的检查。井下仪器的检查通常是在充满水的铝管或在井中的钢套管内进行（铝管和钢套管的时差约为57微秒/英尺）。测井前后都应对仪器进行刻度，以保证测井曲线的准确性。
采用铝刻度槽作为检查仪器测量精度的标准刻度器，由于材料不同，标准值有所不同，
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但应在55?s/ft～58?s/ft范围内。对同一刻度槽，所有仪器测得的同一声波时差值误差应小于0.5?s/ft。
测前、测后应在没有水泥胶结的套管中测量至少18米曲线，且测后进套管与曲线连续，套管声波时差的数值应在57?2?s/ft。
渗透层的声波时差数值应符合地区规律，利用声波时差计算的地层孔隙度值与补偿中子、补偿密度或岩性密度计算的地层孔隙度值基本一致。渗透层不得出现与地层无关的跳动，如有周波跳跃，测速应降至1200m/h以下重复测量。
重复曲线形状相同，渗透层测量的值重复误差应在?10?s/m以内，CLS3700系列仪器在?2.5?s/m以内。声波时差曲线数值不得低于岩石的骨架值。
1.3声速测井的影响因素 1.3.1地层厚度
地层厚度的大小是相对声速测井仪的间距来说的，厚度大于间距的称为厚层；小于间距的称为薄层。由于声速测井的输出（时差）代表0.5米厚地层的平均时差，因此它们的声速测井时差曲线存在一定差异。 1.3.1.1厚层
对于较厚的地层，其声波时差曲线具有以下特点：
①对着厚地层的中部，声波时差不受围岩的影响，时差曲线出现平直段，该段时差值为该地层的时差值。当地层岩性或孔隙性不均匀时，曲线有小的变化，则取厚地层中部时差曲线的平均值作为它的时差值。
②时差曲线由高向低和由低向高变化的半幅点处对应于地层的上、下界面。所以可以用半幅点划分地层界面。
实际测的声波时差曲线由于受井径、岩性及仪器状态的影响，实际曲线与理论曲线稍有差异。 1.3.1.2薄层
目的层时差受相邻地层时差影响较大。若相邻地层时差高于目的层的时差，则目的层时差增加；反之，目的层时差减小。不能应用曲线半幅点确定地层界面。
1.3.2“周波跳跃”现象的影响
在一般情况下，声速测井仪的两个接收换能器是被同一脉冲首波触发的，但是在含气疏松地层情况下，地层大量吸收声波能量，声波发生较大的衰减，这时常常是声波信号只能触发路径较短的第一接收器的线路。而当首波到达第二接收器时，由于经过更长的路径的衰减不能使接收器线路触发。第二接收器的线路只能被续至波所触发，因而在声波时差曲线上出现“忽大忽小”的幅度急剧变化的现象，这种现象就叫周波跳跃，如图2-2-10所示。在泥浆气侵的井段、疏松含气砂岩、井壁坍塌及裂缝发育的地层，由于声波能量的严重衰减，经常出现周波跳跃现象。实际工作中，常利用“周波跳跃”现象，判断裂缝发育地层和寻找气层。
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1.3.3余波干扰
由于碳酸盐岩地层和井内泥浆声阻抗差别较大，声波在井内泥浆和井壁上反射较强。声波在井筒内的多次反射形成混响声场，而且接收探头附近的混响声场不易弥散，往往可能使前一次发射形成的混响声场延续到下一次发射以后，甚至叠加在第二次发射后接收到的首波上，这就使首波辨认极为困难，甚至不可能。特别是在首波幅度小的层段（裂缝发育段、破碎带、含气层段），经常得不到能用于估算储集层孔隙度的声速（时差）测井资料。
图2-2-10 周波跳跃现象
1.3.4盲区
双发双收声系测量的地层时差是在上、下两个发射器分别工作时，由两个接收器记录的首波到达时间的平均值计算得到的。在低速地层，上发射时声波实际传播距离与下发射时声波实际传播距离出现完全不重合。此时，在仪器记录点附近一定厚度的地层对测量结果没有任何贡献，称之为“盲区”。即所测时差与记录点所在深度处地层速度无关。盲区厚度为：
h?0.5?2ltg??1 （2-2-9）
其中：l ----接收器到井壁的距离； θ----第一临界角。
1.4声波速度测井资料的应用 1.4.1判断气层
从表2-2-2看出，油、气、水的声速不同，气和油水的声速差别很大。因此在高孔隙度和泥浆侵入不深的条件下，声波测井可以较好的确定含气疏松砂岩。气层在声波时差曲线上显示的特点有： ①产生周波跳跃
它常见于特别疏松的砂岩气层中，如图2-2-11所示。这是由于含气疏松砂岩具有较高的孔隙度，且孔隙内含声吸收强的天然气，致使声波能量衰减大，产生周波跳跃。 ②声波时差增大
图2-2-11所示气层的声波时差值明显大于油层，比一般砂岩时差值大30μs/m以上。成岩较好、岩性纯净的砂岩气层都具有这一特点。另外，在泥浆侵入不深的高孔隙度疏松砂岩地层中，油层声波时差也相应增大，一般比水层大10～20％，可以利用这种特点判断高孔隙性地层所含流体性质，确定油、气和气、水接触面。图2-2-11是上气、下油的测井曲线解释实例。
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图2-2-11 气层周波跳跃实例