地声探密和声波测井

   2010-03-02 oilmee.com石油小子6840
核心提示:    地球上除了大气层和海洋外,其余绝大部分是固体。固体地球除了是声音传播的介质外,也蕴藏着丰富的声音,这就是


    地球上除了大气层和海洋外,其余绝大部分是固体。固体地球除了是声音传播的介质外,也蕴藏着丰富的声音,这就是地声。固体的地球并不是一块死寂的石头,而是在不停的运动当中,因此,也会发出声音。

    通常把地层岩石中每秒钟振动20次以上(即频率为20赫兹)的纵波(即介质质点振动方向与声波传播方向一致的波动),称为地声。人听到的地声主要来自地壳,如地震发生前可以听到的类似于雷鸣、撕裂、轰鸣的声音就是地震地声。另外,火山喷发、泥石流、山体滑坡、矿井的崩塌,油气井井下有石油、天然气或水涌出,都会发出声音。

    人在承受力达到极限,吃不消或感到疲劳时,往往会大吼一声或者发出呻吟。固体也有这种现象:1969年12月,一架美国的超音速战斗机在穿云飞行中,突然从机身右侧传来“劈啪”的声音,紧接着,一声巨响,飞机坠毁在地。后来的事故调查证实,飞机坠毁的原因是机身金属材料“疲劳”产生了损伤,坠毁前听到的“劈啪”声,就是右侧机身产生裂缝时发出的。固体在发生破裂前发出声音的现象叫声发射,这种现象最早是在岩石中发现的。公元前27年,古埃及发生的一次地震使一尊由花岗岩雕成的石像被拦腰折断,从此,每天清晨,石像的断裂处都会发出清晰可闻的哼声,好像在“呻吟”。后来,人们将石像的两截对好,填堵了裂缝,用胶结物粘好,此后,石像再也不“呻吟”了。按照现代物理学的解释,岩石一类的固体在产生了裂缝后,由于移动或冷缩热胀,裂缝还会扩大,在岩石裂缝扩大时,使原来的岩石结构改变,岩石的分子产生振动,因而发出声音。每天清晨,是一天中温度变化最明显的时刻,由于岩石的冷缩热胀,裂缝在扩展,也就发出了声音。把裂缝填上胶结物,使之不再扩大,当然也就不再发出声音了。

    现在,科学家已经根据固体在破裂或损坏前会发出声音的原理,研制了材料的探伤仪器,例如,检查铁路钢轨内部是否有裂缝、缺陷,是否会断裂等。在石油天然气井下,则可以根据井下钢套管或岩石发出的声音的测量记录,预测套管或岩层是否有断裂、破损的征兆,避免事故(如套管断裂)发生,还可以检查作业效果(如岩石被钻头破碎或压裂的情况)。另外,钻头在破碎岩石时发出的声音也会因岩石的种类不同而异,根据对这种声音的测量记录,可以识别井下岩层的性质和变化。

    大体上说,在井下测量记录到的地声,可分为三类:岩层自然发出的声音,对这种声音的测量记录,是“被动”的;由于井下机械作业引起的声音;测量记录由井下专门的发声器件(声学探头)发出的、经过要研究分析的岩层时的声音。后两种声音都是“主动”测量记录的,最后一种则是现代应用最广泛的井下岩石声学性质测量方法,即声波测井。

 
 

 
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