声音传播速度有三条规律:1 声音在空气中的传播速度与温度有关。
一般情况下,声音在空气中的传播速度随着温度的增加而增加。
由于声音在空气中的传播速度与介质中分子的平均热运动速度有关,而温度的增加会增加分子的热运动速度,因此声音在空气中的传播速度也会增加。
2 声音在固体和液体中的传播速度比在空气中快。
由于固体和液体中分子之间的相互作用力较大,分子的平均距离较小,因此声音在固体和液体中的传播速度较高。
根据实验观察,声音在固体中的传播速度大约是空气中的15倍,声音在液体中的传播速度大约是空气中的4倍。
3 声音在密度较大的介质中的传播速度较快。
声音的传播速度与介质的密度有关,密度越大,分子之间的相互作用力越大,分子振动的能量传递速度越快,因此声音在密度较大的介质中的传播速度也较快。
声音受介质的种类改变而改变。
传播速度由大到小是:固体>液体>气体
声音受介质的密度改变而改变。
密度是0即真空),传播速度就是0,密度越大,传播速度也越快。
声音受介质的温度而改变。
越高温越快。
声音传播速度是受介质密度、温度和压强的影响。
根据这些影响,可以总结出三条规律:第一,介质密度越大,声音的传播速度就越快。
因为介质越密集,分子之间的碰撞频率增加,使得声波传递更快。
第二,随着温度的升高,声音传播速度会变快。
因为高温会使介质分子运动更加快速和激烈,加强声波传递能力。
第三,压强的变化也会影响声音传播速度。
压强越小,声波传播速度越慢。
因为低压会导致分子运动相对较慢,阻碍声波传递。
(1)声音传播速度与温度有关,一般来说,在同一介质中,温度越高,声音传播速度越快。
(2)声音传播速度与介质种类有关,一般情况下,温度一定时,声音在固体中传播速度比液体和气体中快。
3)在同一温度下,声音的频率与声速无关 声音的传递靠媒介 媒介的密度越大,速度越快 声音在真空中没有办法传播
声波时差
中文名声波时差
定义接收声波的时间差值
应用领域确定物体位置、测量钻井等
单位1/V
基本含义声波时差,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。[1]
作为一种物理学方法,它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。
应用声波时差方法在确定物体位置、测量钻井、检测地层震动等方面有着重要作用
单位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
常见岩石声波时差如下:砂岩为555μs/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)。
Wyllie时间平均公式计算孔隙度1956年Wyllie提出时间平均公式,认为声波在单位体积岩石内传播所用的时间由两部分组成:岩石骨架部分(1-φ)以速度Vma传播所经过的时间与充满流体的孔隙部分φ以速度Vf传播所经过的时间的总和。
其中△t—实测时差;
△tma、△tf—岩层骨架时差与流体时差,可由实验室测量确定;
压实校正:当地层没有承受足够大的上复地层压力时,此地层的压实程度较低,声波时差偏大,计算孔隙度偏高,需要进行压实校正。压实系数一般在1-13,可由声波孔隙度与岩心孔隙度对比精确的确定,也可由邻近泥岩地层简单的确定。
二、利用体积模型计算孔隙度
在时间平均公式的基础上发展的岩石体积模型,即把声波在单位体积岩石中传播的时间分成几部分传播时间的体积加权值,比如砂岩地层可看作砂岩骨架、泥质和孔隙油、水组成,同样满足Wyllie时间平均公式。需要针对砂岩、泥质砂岩、钙质砂岩特征进行讨论
三、Raymer换算公式计算孔隙度
由于Wyllie公式的孔隙度在25-30%内是适合的,在5-25%内时偏低,在大于30%则偏高,Raymer(1980)在岩样分析的基础上提出了一个非线性经验换算公式:
Martin等(1986)在此基础上提出了声波地层因素公式: