地声“声波测井”探秘

    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。

    通常把地层岩石中每秒钟振动20次以上（频率为20赫兹）的纵波（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。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。

    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。

    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。