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地聲“聲波測井”探秘

   2009-06-10 中國石油新聞中心中國石油新聞中心

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核心提示:地球上除了大氣層和海洋外,其余絕大部分是固體。固體地球除了是聲音傳播的介質外,也蘊藏著豐富的聲音,這

  地球上除了大氣層和海洋外,其余絕大部分是固體。固體地球除了是聲音傳播的介質外,也蘊藏著豐富的聲音,這就是地聲。

  通常把地層巖石中每秒鐘振動20次以上(頻率為20赫茲)的縱波(介質質點振動方向與聲波傳播方向一致的波動),稱為地聲。人聽到的地聲主要來自地殼,如地震發生前可以聽到的類似于雷鳴、撕裂、轟鳴的聲音就是地震地聲。另外,火山噴發,泥石流,山體滑坡,礦井的崩塌,油氣井井下有石油、天然氣或水涌出,都會發出聲音。人在承受力達到極限,吃不消或感到疲勞時,往往會大吼一聲或者發出呻吟。固體也有這種現象。固體在發生破裂前發出聲音的現象叫聲發射,這種現象最早是在巖石中發現的。

  現在,科學家已經根據固體在破裂或損壞前會發出聲音的原理,研制了材料的探傷儀器,例如,檢查鐵路鋼軌內部是否有裂縫、缺陷,是否會斷裂等。在石油天然氣井下,則可以根據井下鋼套管或巖石發出的聲音的測量記錄,預測套管或巖層是否有斷裂、破損的征兆,避免事故(如套管斷裂)發生,還可以檢查作業效果(如巖石被鉆頭破碎或壓裂的情況)。另外,鉆頭在破碎巖石時發出的聲音也會因巖石的種類不同而異,根據對這種聲音的測量記錄,可以識別井下巖層的性質和變化。

  在井下測量記錄到的地聲,可分為三類:巖層自然發出的聲音,對這種聲音的測量記錄,是“被動”的;由于井下機械作業引起的聲音;測量記錄由井下專門的發聲器件(聲學探頭)發出的、經過要研究分析的巖層時的聲音。后兩種聲音都是“主動”測量記錄的,最后一種則是現代應用最廣泛的井下巖石聲學性質測量方法,即聲波測井。



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