硬岩层区工程地球物理测井简要技术及应用.ppt

硬岩层区工程地球物理测井
简要技术及应用

杨坤彪

应用范围一、工程地球物理测井主要方法及其物理基础
（一）岩石强度分析
1岩石强度参量
2岩石强度动态测定的物理基础
3地球物理测井确定弹性模量的关系式
（二）评价岩石均一性和稳定性
1均一性评价
2稳定性评价
二工程测井的主要方法技术措施
(一)密度测井
(二)声速测井主要技术要求
三弹性模量计算程序
四、实例

一、工程地球物理测井主要方法及其物理基础
主要介绍利用测井资料进行岩石强度分析的物理基
础，和测井工作中应进行的刻度、井径校正、误点剔
除等主要方法技术措施。并列举实例介绍测井资料的
运用，进行工程地质评价的基本方法。
在工程地质勘察工作中，应用现代测井技术较为
有效可行的是：
划分井剖面，确定软弱岩层，查明并圈定裂隙破
碎带；
进行岩石强度分析提供岩石物理力学工程参量；分析岩石的均一性和稳定性。（一）岩石强度分析2岩石强度动态测定的物理基础
由岩石力学可知：固态物体的强度，取决于介
质受力产生的应力与应变的关系。在物体弹性形变
范围内，应力与应变之比值称为弹性模量。
固体物质的相对强度，是由弹性模量来定义
的，它表征固体物质在失去弹性或破碎之前，所能
承受的应力大小。因受不同的力，产生不同的应
变，而有不同的弹性模量。（1）杨氏模量E
当力F作用于弹性体长度L方向，其截面
为S，伸长△L时，纵向应力比相对弹性伸长，
称为杨氏模量，以E表示。（2）体积模量K
当力F作用于表面积为A、体积为V的弹性体表面，体积变化△V时，应力比体积相对变化，称为体积模量，以K表示。（3）切变模量G
当切力Ft作用于与作用平行的面积（S）
切变角为φ时，切变力比相对切变角的正切，称
为切变模量，以G表示。（4）泊松比μ
当弹性体在轴向应力的拉伸下，产生纵向伸长的同
时，会形成横向压缩，其横向相对压缩与其相对伸长
之比，称为泊松比，以μ表示。各弹性模量之间的关系式为：

只要得出任意两个模量，就可求得其余两个模量。3地球物理测井确定弹性模量的关系式
介质质点在不同介质中所作的弹性振动
的传播，它取决于介质的密度和弹性性质。
因此，地球物理测井方法求取钻孔岩石的弹
性模量，是以介质密度ρ、纵波速度VP、横
波速度VS等参量与弹性模量之间的关系为依
据的。根据采用的测井手段不同，而用不同
的关系式。（1）具备并采用三维速度测井和密度测井时，可利用测定的密度ρ、纵波速度VP、横波速度VS按下列各式求取弹性模量：（二）评价岩石均一性和稳定性根据完整系数KW按下列数值范围进行完整性评价：2稳定性评价
影响岩体稳定性的因素,主要是岩石的构造结构
面,和改变岩石性质的风化作用。因此,通常需分析研
究其裂隙和风化状况,分别以裂隙系数LS和风化系数
Fn来描述。（1）裂隙系数LS
硬岩层地区,造成岩石不连续面的主要因素是裂隙。裂隙的
发育状况用裂隙系数LS来评价。裂隙系数定义为完整岩纵波速与
观测岩石纵波速的平方差对于完整岩纵波速平方的比值：

根据裂隙系数,可对裂隙状况分五级进行评价：

（2）风化系数
风化作用不仅破坏岩体的完整性,而且会改变岩石的性质。
岩石的风化程度,用风化系数Fn来描述,它定义为新鲜岩纵波速
VP新与观测经风化岩的纵波速VP风之差对于新鲜岩纵波速的比值。

根据风化系数值,可将风化程度分五类进行评价：
二工程测井的主要方法技术措施（2）现场刻度
取一点源，改变点源至探管记录点的距离，例如距离为r1和r2，读数分别为J1，和J2，，用系数A与B算出对应的密度值ρ1，和ρ2，以此作为现场刻度已知密度。同样读数得出回归系数A′、B′作为测井求测点i的密度值ρi的刻度系数。
则ρi=A′lnJi+B′2井径校正
r－r（密度）测井记录的散射伽玛射线的强
度，取决于探测范围内介质的平均密度。
包括探测范围内井液（泥浆）和岩层产生的
散射伽玛射线，井径大、源距小则井液散射的强度
比例大；而源距过大邻层影响增大。因而要配合井
径测井进行井径校正。井径校正步骤如下：
(1)令刻度井的孔径为φ标标准，其刻度系数为a0、b0。
(2)在不同井径同种岩石的实验井群中观测，设井径分别为φa、
φb、φC、…,观测读数为Ja、Jb、Jc…。都按系数a0、b0计算密度值,得ρa、ρb、ρc…
(3)由于井径φi与确定系数的标准井径φ标不同,存在一个密度差Δρi,可以根据计算值建立因不同井径影响所引起
的密度差关系。即：

(4)取为纵轴,井径为横轴，绘制井径校正曲线。3现场岩芯样对比与校正
取适量的钻孔岩芯,采用高精度密度仪测定密度,作
为已知值与测井计算值对比。设井深mi处的岩芯密度为
ρi，该深度测井数据为Ji，按系数a0、b0计算的密度为
ρJi、当ρi与ρJi对比