4.6 Porosity logs

1. 4.6 Porosity logs ความพรุนเป็นข้อมูลที่สำคัญอันหนึ่งในการประเมินศักยภาพของชั้นหิน เนื่องจากค่าอิ่มตัวของน้ำในชั้นหินต้องอาศัยค่าความพรุนในการคำนวณ ค่าความพรุนที่คลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริงย่อมทำให้การคำนวณค่าความอิ่มตัวด้วยน้ำผิดพลาด ซึ่งเป็นผลให้การประเมินศักยภาพของชั้นหินผิดพลาดไปด้วยเช่นกัน

2. เครื่องมือที่นิยมใช้ในการหาความพรุนในหินได้แก่ sonic log, density log หรือ neutron log เครื่องมือเหล่านี้ได้รับอิทธิพลจาก ความพรุน ของเหลวในช่องว่าง และ ส่วนประกอบทางแร่ในหิน (matrix mineral) ถ้าสามารถทราบถึง ชนิดของของเหลวในช่องว่าง และ ส่วนประกอบทางแร่ในหิน ก็สามารถคำนวณค่าความพรุนที่แน่นอนได้

3. แต่เนื่องจากว่าเครื่องมือเหล่านี้ใช้เทคนิคการวัดที่แตกต่างกัน ได้รับอิทธิพลจากของเหลวในช่องว่าง และ ส่วนประกอบทางแร่ในหินที่แตกต่างกัน ชนิดของของเหลวในช่องว่าง และ ส่วนประกอบทางแร่ในหินที่แน่นอนทราบได้ยาก ค่าความพรุนที่หาได้จากเครื่องมือแต่ละชนิดอาจให้ค่าที่ไม่เท่ากันได้ ดังนั้นในการสำรวจจึงยังมีความจำเป็นที่จะต้องใช้เครื่องมือทั้ง 3 ชนิดในการหาค่าความพรุนที่เหมาะสมของชั้นหิน

4. 4.6.1 Sonic or Acoustic log Sonic tool เป็นเครื่องมือที่ออกแบบเพื่อการวัดค่าความพรุนของชั้นหิน ในหลุมเจาะที่มีของเหลวอยู่ โดยอาศัยความเร็วของคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านเข้าไปในชั้นหิน ข้อมูลที่ได้จาก sonic tool ยังถูกนำไปใช้ประกอบกับการแปลความหมายข้อมูลการสำรวจด้านคลื่นไหวสะเทือน การกำหนดความเร็วคลื่นของชั้นหิน การทำ synthetic seismogram

5. รูปแบบที่ง่ายที่สุดของ sonic tool ประกอบด้วย ตัวส่งคลื่น (transmitter) ซึ่งอาจเป็น magnetostrictive transducer หรือ piezoelectric transducer ซึ่งเป็นตัวปลดปล่อยคลื่นเสียง (sonic pulse) และ ตัวรับสัญญาณ (receiver) ซึ่งเป็น piezoelectric ทำจาก lead zirconate titanate (PZT) เป็นตัวรับคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านชั้นหินกลับมาถึงในรูปของความดัน ทำการเปลี่ยนสัญญาณที่เป็นความดันไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งสัญญาณไปตามสายไฟฟ้าเพื่อการบันทึกข้อมูล

6. sonic log บันทึก interval transit time, t, ที่คลื่นเสียงเดินทางเป็นระยะทาง 1 ฟุต แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการส่งผ่านคลื่นเสียงของชั้นหิน นำค่าที่วัดได้มาคำนวณเป็นค่าความเร็วคลื่น ค่า interval transit time ขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อหิน (lithology) และความพรุน (porosity) เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างชนิดของเนื้อหินและความพรุน หากทราบชนิดของเนื้อหินก็จะสามารถทราบค่าความพรุนได้ ดังนั้น sonic log จึงถูกประยุกต์ใช้ในการหาค่าความพรุน

7. นอกจากประโยชน์ในการหาค่าความพรุนของชั้นหินแล้ว หากใช้ข้อมูลจาก sonic log ร่วมกับเครื่องมืออื่นๆ สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานอื่นๆได้อีกเป็นจำนวนมาก เช่น งานทางด้าน seismic (ใช้ร่วมกับ check-shot survey) ทำ synthetic log (ใช้ร่วมกับ density log) แปลความหมายชนิดของหิน ใช้ร่วมกับ density log, neutron log และ log อื่นๆ

8. 4.6.1.1 Principle การเดินทางของคลื่นเสียงในหลุมเจาะเป็นปรากฏการณ์ที่มีความซับซ้อนมาก โดยมีส่วนเกี่ยวข้องกับ สมบัติของชั้นหิน ของเหลวที่อยู่ภายในหลุมเจาะ และตัวเครื่องมือ คลื่นเสียงที่ถูกปล่อยออกจากแหล่งกำเนิดคลื่นที่ความถี่ระหว่าง 10 ถึง 40 kHz จะประกอบด้วย compressional waves และ shear waves ซึ่งเดินทางอยู่ในชั้นหิน surface waves ที่เดินทางอยู่ที่ผนังของหลุมเจาะ และ guided waves ที่เดินทางอยู่ในของเหลวในหลุมเจาะ

9. Guided waves หรือ Interface waves ประกอบด้วยคลื่น 2 ชนิดคือ 1. Reyleigh waves เป็นคลื่นที่เดินทางอยู่ระหว่างรอยต่อของชั้นหินและน้ำโคลน ทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ทั้งในแนวขนานและตั้งฉากกับชั้นหิน โดยมีความเร็วเฉลี่ยน้อยกว่า shear waves

10. 2. Stoneley waves เป็นคลื่นที่เดินทางอยู่ในน้ำโคลน ซึ่งเกิดเนื่องจากการกระทำระหว่างน้ำโคลนและชั้นหิน ค่า amplitude ลดลงเมื่อห่างจากผนังบ่อมากขึ้น ในกรณีที่คลื่นมีความถี่ต่ำจะเรียกว่า tube waves ความเร็วของคลื่นช้ากว่า compressional waves ที่วิ่งอยู่ในน้ำโคลน

11. เนื่องจากผนังหลุมเจาะ ชั้นหิน ความขรุขระของหลุมเจาะ รอยแตกในชั้นหิน ถูกพิจารณาให้เป็นความไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลุมเจาะ จึงมีทั้งการหักเห การสะท้อน ทำให้เกิดคลื่นเสียงขึ้นมากมายในหลุมเจาะเมื่อมีการทำ sonic log จึงไม่เป็นที่สงสัยที่จะพบคลื่นเสียงหลายชนิดเดินทางมายังตัวรับสัญญาณ

12. คลื่นที่เดินทางมาถึงตัวรับสัญญาณเป็นตัวแรกคือ compressional waves โดยเกิดการหักเหที่ผนังของหลุมเจาะในรูปของ fluid pressure waves เดินทางผ่านชั้นหินในรูปของ compressional waves และ หักเหกลับเข้ามายังตัวรับสัญญาณในรูปของ fluid pressure waves อีกครั้ง ส่วน shear waves ซึ่งเดินทางได้ช้ากว่า compressional waves ก็เกิดขึ้นในทำนองเดียวกัน

13. 4.6.1.2 Equipment sonic tool ที่มีใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ประกอบด้วยตัวส่งคลื่นและตัวรับสัญญาณมากกว่า 1 คู่ จัดเรียงตัวในลักษณะต่างๆ ตามแต่ชนิดของเครื่องมือ ซึ่งมักออกแบบให้เครื่องมือสามารถแก้ไขค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากปัจจัยต่างๆ ภายในหลุมเจาะระหว่างที่ทำการวัด โดยเฉพาะในสภาพที่หลุมเจาะไม่เหมาะสม ทำให้ค่าที่วัดได้มีความถูกต้องแม่นยำมากขึ้น

14. 1.Conventional sonic tool Conventional sonic tool เป็นเครื่องมือที่ประกอบด้วยตัวส่ง compressional waves และรับสัญญาณด้วยตัวรับสัญญาณ 2 ตัว ที่ระยะห่างจากตัวส่งคลื่น 3 ฟุต และ 5 ฟุต ตามลำดับ เทคนิคการวัดจะหาความแตกต่างของเวลาที่คลื่นใช้เดินทางจากตัวส่งคลื่นมายังตัวรับสัญญาณทั้ง 2 ตัว ค่าความแตกต่างของเวลาถูกหารด้วยระยะห่างระหว่างตัวรับสัญญาณ 2 ตัว ได้ค่าที่เรียกว่า interval transit time, t,

15. อย่างไรก็ดี การใช้ตัวรับสัญญาณ 2 ตัว ที่ระยะห่างจากตัวส่งคลื่น 3 ฟุต และ 5 ฟุต เกิดปัญหาในด้านความละเอียด (resolution) เมื่อชั้นหินมีความหนาน้อยและค่าความเร็วคลื่นแตกต่างไปจากบริเวณข้างเคียง รวมทั้งปัญหาขนาดของหลุมเจาะที่ใหญ่มากเกินไป

16. 2. Borehole compensated sonic tool (BHC) sonic tool ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นและเรียกว่า borehole compensated sonic tool โดยการใช้ตัวส่งคลื่น 2 ตัวอยู่ด้านบนและด้านล่างของเครื่องมือ และ ตัวรับสัญญาณ 2 คู่ (4 ตัว) วางอยู่บริเวณตอนกลางของเครื่องมือ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ในแต่ละกลุ่มจะประกอบด้วย ตัวส่งคลื่น 1 ตัว และ ตัวรับสัญญาณ 2 ตัว ระยะห่างระหว่างตัวส่งคลื่นและตัวรับสัญญาณตัวใกล้ที่สุดเท่ากับ 3 ฟุต และ ระยะห่างระหว่างตัวรับสัญญาณแต่ละตัวเท่ากับ 2 ฟุต

17. เครื่องมือนี้สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากความไม่คงที่ของขนาดของหลุมเจาะได้ดีขึ้นอีก นอกจากนั้นยังสามารถใช้ได้ดีกับหลุมเอียงที่ไม่อยู่ในแนวดิ่ง และไม่จำเป็นที่จะต้องให้เครื่องมืออยู่ที่ตำแหน่งศูนย์กลางของหลุมเจาะ คลื่นจะถูกส่งออกจากตัวส่งคลื่นเป็น 2 ทิศทางสวนทางกันคือในทิศขึ้นและลง (up-going และ down-going) นำเวลาที่วัดได้ 2 ครั้งมาหาค่าเฉลี่ย

18. ในการส่งคลื่นออกจากตัวส่งคลื่นแต่ละครั้งจะใช้เวลาระหว่าง 100 ถึง 200 ไมโครวินาที (microseconds, s) และช่องว่างระหว่างการส่งครั้งถัดไปเท่ากับ 50 มิลลิวินาที (milliseconds, ms)

19. อย่างไรก็ดีในบางครั้งสัญญาณที่เดินทางมายังตัวรับสัญญาณตัวแรกมีความแรงพอ แต่ไม่แรงพอที่จะเดินทางไปตัวรับสัญญาณตัวที่สอง ในขณะที่ตัวรับสัญญาณตัวที่สองรับสัญญาณจากสัญญาณที่ตามมาภายหลัง ทำให้ค่า interval transit time มีค่ามากกว่าความเป็นจริง เรียกปรากฏการณ์ในลักษณะนี้ว่า cycle skipping มักพบได้มากในบริเวณที่คลื่นถูกดูดกลืนมาก เช่นชั้นหินยังไม่แข็งตัว ชั้นหินที่มีรอยแตกมาก ชั้นหินที่มีก๊าซ หลุมเจาะที่ผนังขรุขระมากหรือมีโพรงขนาดใหญ่

20. 3. Long-spaced sonic tool (LSS) sonic tool อีกชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่า long-spaced sonic tool หรือ depth-derived borehole compensated ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดเนื่องจากสภาพแวดล้อมภายในหลุมเจาะ เครื่องมือประกอบด้วย ตัวรับสัญญาณ 2 ตัวอยู่ที่ส่วนบนของเครื่องมือ และตัวส่งคลื่น 2 ตัวอยู่ด้านล่างของเครื่องมือ ระยะห่างระหว่างตัวส่งคลื่นเท่ากับ 2 ฟุต ระยะห่างระหว่างตัวส่งคลื่นและตัวรับสัญญาณเท่ากับ 8 และ 10 ฟุต หรือ 10 และ 12 ฟุต สามารถวัดค่าได้ที่ความลึกมากกว่า BHC sonic tool มีสัญญาณรบกวนน้อย

21. เทคนิคของเครื่องมือนี้ทำการวัด 2 ครั้ง ที่ความถี่ต่ำกว่าปกติคือ 11 kHz โดยครั้งแรกส่งคลื่นโดยใช้ตัวส่งคลื่นตัวบนและวัดค่าความแตกต่างของเวลาที่คลื่นใช้เดินทางจากตัวส่งคลื่นมายังตัวรับสัญญาณทั้ง 2 ตัว หลังจากนั้นเลื่อนเครื่องมือโดยให้ตำแหน่งของตัวส่งคลื่นทั้งสองอยู่ในตำแหน่งเดิมของตัวรับสัญญาณ ส่งคลื่นโดยตัวส่งคลื่นทั้งสองตัวและรับสัญญาณด้วยตัวรับสัญญาณตัวล่าง สัญญาณที่รับเข้ามาจะอยู่ในรูปของ digital ซึ่งมีทั้งส่วนที่เป็น compressional waves, shear waves และ fluid waves ซึ่งสามารถที่จะแยกเป็นส่วนต่างๆมาศึกษาได้ในภายหลัง

22. 4. Array-sonic tool sonic tool อีกชนิดหนึ่งที่ถูกออกแบบให้ spacing มีค่ามากขึ้น เรียกว่า array-sonic tool สามารถวัดได้ทั้งแบบ BHC log และ LSS log ใน open hole และ cement bond log (CBL) และ variable density log (VDL) ใน cased hole

23. เครื่องมือประกอบด้วยตัวส่งคลื่น 2 ตัว วางอยู่ห่างกัน 2 ฟุต ส่งคลื่นที่ความถี่ 5 ถึง 18 kHz ตัวรับสัญญาณ 2 ชุด ชุดแรกประกอบด้วยตัวรับสัญญาณ 2 ตัว ห่างจากตัวส่งคลื่นตัวบน 3 และ 5 ฟุต ชุดที่สองประกอบด้วยตัวรับสัญญาณ 8 ตัว วางห่างกันตัวละ 6 นิ้ว ตัวรับสัญญาณตัวล่างสุดห่างจากตัวส่งคลื่นตัวบน 8 ฟุต สามารถบันทึกสัญญาณได้ทั้งในส่วนของ compressional wave, shear waves และ Stonley waves สามารถตัดสัญญาณรบกวนออกได้

24. 4.6.1.3 Depth of investigation ความลึกในการวัดค่าของเครื่องมือกำหนดได้ยาก ในกรณีของ BHC log ความลึกที่ศึกษาได้อยู่ในระดับ 2 ถึง 3 cm เนื่องจากสัญญาณที่รับได้จากตัวรับสัญญาณเป็นสัญญาณที่ใช้เวลาเดินทางที่น้อยที่สุด นั่นคือคลื่นที่เดินทางขนานกับผนังของหลุมเจาะและใกล้กับผิวของผนังหลุมเจาะมากที่สุด ในส่วนของเครื่องมืออื่นอาจอยู่ในช่วง 20 ถึง 100 cm ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ที่สำคัญได้แก่ชนิดของเครื่องมือที่ใช้ ระยะห่างของตัวรับสัญญาณและตัวส่งคลื่น ความถี่ของคลื่นที่ส่งผ่านเข้าไปในชั้นหิน และลักษณะทางกายภาพบางประการของชั้นหิน

25. 4.6.1.4 Some typical problems ปัญหาหนึ่งที่อาจเกิดขึ้นได้จากการใช้ sonic tool คือ กรณีที่ทำการวัดในหลุมเจาะขนาดใหญ่และมีชั้นหินที่ค่าความเร็วคลื่นต่ำอยู่ สัญญาณที่บันทึกได้ที่ตัวรับสัญญาณของ conventional sonic tool อาจไม่ได้มาจากในชั้นหิน แต่อาจได้จากคลื่นที่เดินทางในน้ำโคลน แต่เนื่องจากความแตกต่างของความเร็วคลื่นในชั้นหินและในน้ำโคลน ดังนั้นการแก้ไขทำได้โดยการเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวส่งคลื่นและตัวรับสัญญาณ

26. อีกปัญหาหนึ่งคือ วัสดุ (material) ที่ผุหรือมีการเปลี่ยนแปลงได้ง่าย (damage or alteration) ทั้งทางกายภาพหรือทางเคมี ที่อยู่ใกล้ผนังหลุมเจาะ เช่น swelling clay ที่อมน้ำและมีการขยายตัว ทำให้ค่าความหนาแน่นเปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นสาเหตุให้ความเร็วคลื่นเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย หรือ ในกรณีที่ชั้นหินมีการเปลี่ยนแปลงและทำให้เกิดรอยแตกขึ้นในบริเวณรอบหลุมเจาะ เช่น shale alteration ทำให้สมบัติความยืดหยุ่นของวัตถุเปลี่ยนแปลงไป ค่าความเร็วคลื่นก็เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย

27. 4.6.1.5 Log presentation ค่า interval transit time ของ sonic log มักแสดงไว้ที่ trace 2 และ 3 เป็น scale แบบเชิงเส้น.ในหน่วยของ s/ft โดยที่ค่า interval transit time ที่เพิ่มขึ้นอยู่ทางด้านซ้ายของ trace ซึ่งหมายความถึงการเพิ่มขึ้นของค่าความพรุนด้วย ค่าของ interval transit time โดยปกติอยู่ในช่วงระหว่าง 40 ถึง 140 s

28. นอกจากผลที่ได้จาก sonic tool แล้ว ยังมีข้อมูลอีกชุดหนึ่ง แสดงเป็นชุดของขีดเล็กๆ (series of pips) อยู่ในบริเวณด้านซ้ายของ trace 2 ซึ่งแต่ละขีดเล็กแสดง 1 msec ของ integrated travel time (TTI) ขีดใหญ่แสดง 10 msec ซึ่งแสดงถึงเวลาที่ได้จากค่าเฉลี่ยของความเร็วของชั้นหินพล็อตเปรียบเทียบกับความลึกในแนวดิ่ง มีประโยชน์สำหรับหาความสัมพันธ์ระหว่างเวลาและความลึกในภาพตัดขวางทางคลื่นไหวสะเทือน (seismic section)

29. 4.6.1.6 Sonic porosity determination การประยุกต์ใช้ sonic log ที่สำคัญอันหนึ่งได้แก่การทำ correlation พบว่า interval transit time และ ความพรุนในหินเนื้อแน่นมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก

30. ความพรุนที่คำนวณได้จาก sonic log, S, ในหินทรายเนื้อแน่นหรือหินคาร์บอเนต สามารถหาได้จาก Wyllie time-average formula หรือ

31. เมื่อ tlog = ค่าที่อ่านได้จาก sonic log มีหน่วยเป็น s/ft tma = ค่า interval transit time ของ matrix material tf = ค่า interval transit time ของ saturating fluid (ประมาณ 189 s/ft สำหรับ fresh mud และ 185 s/ft สำหรับ salt mud)

32. โดยปกติหินทรายเนื้อแน่นที่มีค่าความพรุนระหว่าง 15 ถึง 25 % sonic log ที่วัดในชั้นหินนี้ไม่ขึ้นกับของเหลวที่อยู่ภายในช่องว่าง แต่เมื่อความพรุนมีค่าเพิ่มขึ้น (30 % หรือ มากกว่า) อิ่มตัวด้วยไฮโดรคาร์บอน (high hydrocarbon saturation) และ shallow invasion ทำให้ค่า t มีค่ามากกว่าบริเวณที่อิ่มตัวด้วยน้ำ (high water saturation formation)

33. เนื่องจากค่าความอัดแน่น (compaction) มีผลต่อค่าความพรุน ดังนั้นในกรณีของชั้นทรายที่ยังไม่อัดแน่น (uncompacted sands) ซึ่งเป็นชั้นทรายอายุน้อย อยู่ในระดับตื้น ค่าความอัดแน่นน้อย ค่าความพรุนจาก sonic tool, S, สามารถได้จากสมการ เมื่อ C = ค่าคงที่ มีค่าอยู่ระหว่าง 0.625 ถึง 0.7 ขึ้นอยู่กับผู้ใช้เป็นผู้พิจารณา ปกติจะใช้ค่าเท่ากับ 0.67 ในกรณีของชั้นกักเก็บก๊าซ (gas-saturated reservoir rock) กำหนดค่า C มีค่า 0.6

34. ในกรณีที่มี laminated shale อยู่ในชั้นหิน ค่าความพรุนปรากฏที่ได้จาก sonic log (apparent sonic porosity) จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของ laminated shale ความพรุน, S, ในหินทรายที่มี laminated shale อยู่สามารถหาได้จากสมการ

35. เมื่อ Vsh = ปริมาตรของ laminated shale tsh = ค่า interval transit time ของ laminated shale tmsh = ค่า interval transit time ของ matrix shale (ประมาณ 82.0 s/ft)

36. ส่วนในกรณีของชั้นทรายที่ยังไม่อัดแน่น ที่มี laminated shale สามารถคำนวณได้จากสมการ

37. 4.6.1.8 Applications

38. 1. Lithology and pore fluid identification การศึกษาชนิดและลักษณะของหินจากข้อมูล sonic log อาศัยความแตกต่างระหว่างสมบัติความยืดหยุ่นของหินแต่ละชนิด โดยจะสะท้อนออกมาในรูปความแตกต่างของความเร็วของ compressional waves และ shear waves ทำการ plot ค่า compressional transit time, tc และ shear transit time, ts ทำให้สามารถจำแนกส่วนประกอบทางแร่ในหินและของเหลวที่อยู่ในช่องว่างได้ แต่อย่างไรก็ดี มีข้อพึงระลึกด้วยว่า หินแต่ละชนิดมีช่วงของความเร็วคลื่นที่อาจซ้อนทับกันได้ด้วย

39. เนื้อหิน ลักษณะของชั้นหิน รวมถึงโครงสร้างของชั้นหิน เป็นอีกส่วนหนึ่งที่มีผลกับค่า sonic log ที่อ่านได้ หินชนิดเดียวกันที่ไม่แสดงลักษณะที่เป็นชั้นและไม่แสดงลักษณะของนื้อหินชัดเจนจะมี่ค่า interval transit time มากกว่าหินที่แสดงลักษณะที่เป็นชั้น หรือในชั้นหินชนิดเดียวกันที่มีคว่ามหนาที่แตกต่างกันก็อาจให้ค่า interval transit time ที่แตกต่างกันได้ เช่นกัน

40. ในกรณีของ gas-bearing zone จะสามารถสังเกตเห็นได้จากการลดลงของความเร็วของ compressional waves ทำให้เวลาที่คลื่นใช้ในการเดินทางเพิ่มขึ้น ค่า interval transit time มากขึ้น

41. 2. Formation fluid pressure การประยุกต์ใช้ sonic log ประการหนึ่งคือการตรวจสอบ overpressure shale zone เนื่องจากว่าโดยปกติ ค่า interval transit time ของ shale เพิ่มขึ้นเมื่อความลึกมากขึ้น เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของ shale เนื่องจาก confining pressure ทำให้ pore pressure มีค่ามากกว่า hydrostatic pressure เกิด overcompaction ขึ้นใน shale ทำให้แนวโน้มของความเร็วคลื่นเปลี่ยนแปลงไป

42. 3. Elastic constant, mechanical properties and fractures เนื่องจาก elastic constants เช่น bulk modulus หรือ shear modulus ของวัตถุเป็นตัวกำหนดความสามารถในการเดินทางของคลื่นทั้ง compressional waves และ shear waves ดังนั้นจาก sonic log ซึ่งสามารถนำค่ามาคำนวณหาค่าความเร็วของ compressional waves และ shear waves ได้ ก็สามารถนำมาใช้คำนวณค่า elastic constants ของชั้นหินได้ด้วย

43. compressive strength เป็น stress ที่ทำให้เกิดการแตกขึ้นในหิน โดยจะขึ้นอยู่กับค่า shear modulus และ ความดันที่ให้กับชั้นหิน ค่าความแตกต่างระหว่าง overburden pressure และ pore pressure เรียกว่า effective confining pressure เป็นสมบัติเชิงกล (mechanical properties) ที่สำคัญในหิน ส่วน tensile strength ก็เป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของ compressive strength โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของหินทรายที่มีการเชื่อมประสานไม่ดี (poorly cemented sandstones) รอยแตกในหินสามารถเกิดขึ้นได้จากการให้ความดันในหลุมเจาะ

44. ในชั้นหินที่ทราบสมบัติความยืดหยุ่น sonic log สามารถนำไปใช้ทำนายถึงบริเวณที่เหมาะสมสำหรับทำ hydrofracturing เทคนิคนี้ทำได้โดยให้ความดันบริเวณที่ต้องการจนกระทั่งเกิดรอยแตกในหิน ซึ่งเป็นที่ใช้กันมากในวงการปิโตรเลียมเพื่อเพิ่มความสามารถในการผลิตสำหรับชั้นกักเก็บที่มีค่าความพรุนและสัมประสิทธิ์ความซึมได้ต่ำ ในการศึกษาถึงบริเวณที่มีรอยแตกในหินจาก sonic log ทำได้โดยพิจารณาถึง amplitude ของ shear waves ซึ่ง รอยแตกที่เกิดขึ้นจะไปลดความสามารถในการเดินทางของ shear waves

45. 4. Compaction เมื่อตะกอนเกิดการอัดตัวกันเป็นผลให้ความเร็วคลื่นมีค่าเพิ่มขึ้น จะสังเกตเห็นได้ง่ายจากชั้นหินดินดานที่มีความหนามากๆ ซึ่งจะพบว่าในชั้นหินดินดานตอนล่างซึ่งมีการอัดตัวที่ดีกว่า จะมีความเร็วคลื่นมากกว่าชั้นหินดินดานตอนบน ความพรุนของชั้นหินดินดาน (sh) สามารถหาได้จากสมการของ Magara (1980) ดังนี้

46. เมื่อ 0 = ความพรุนเริ่มต้นที่ผิวดิน (initial poroity at Z = 0) Z = ความลึกที่ชั้นหินจมตัว (depth of burial) C = ค่าคงที่ของการสลายตัว (decay constant)

47. แนวโน้มของการอัดตัวของชั้นหิน สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการศึกษาถึงการผุกร่อนในบริเวณรอยผิดวิสัยหรือการยกตัวของแผ่นดินได้ โดยอาศัยหลักการที่ว่าชั้นหินจะเกิดการอัดตัวกันแน่นมากขึ้นเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น หากว่าหินที่อยู่ในที่ตื้นเกิดการอัดตัวกันแน่นมากกว่าปกติอาจแสดงให้เห็นว่าเกิดการยกตัวของแผ่นดินในบริเวณนั้น หรืออาจมีการกระโดดของแนวโน้มของการอัดตัวของชั้นหิน ซึ่งอาจบ่งบอกว่า อาจเกิดรอยผิดวิสัยหรือรอยเลื่อน อาจมีการสูญหายไปของชั้นหินบางส่วน อย่างไรก็ดีในการศึกษาควรพิจารณาเฉพาะลำดับชั้นหินหนึ่งๆในช่วงเวลาหนึ่งๆหรือในช่วงของเฟซีส์หนึ่งๆเท่านั้น และต้องใช้ด้วยความรอบคอบ

48. 5. Source-rock identification. ถึงแม้ว่า sonic log จะไม่สามารถบ่งชี้ถึงศักยภาพของหินต้นกำเนิดปิโตรเลียมได้โดยตรง แต่เมื่อนำมาใช้ร่วมกับค่าความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ อาจช่วยให้สามารถกำหนดศักยภาพของหินต้นกำเนิดปิโตรเลียมได้ โดยอาศัยสมการของ Meyer and Nederlof (1984) ที่ใช้เป็นตัวแบ่งหินต้นกำเนิดปิโตรเลียมดังนี้ เมื่อ = ค่าความต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 75OF (24OC)

49. 4.6.2 Density log ความหนาแน่นเป็นสมบัติของชั้นหินอันหนึ่งที่สำคัญสำหรับการประเมินศักยภาพของชั้นหิน ซึ่งใช้เป็นดัชนีเบื้องต้นที่บ่งบอกถึงความพรุนของชั้นหินด้วย

50. Density log ถูกใช้เป็นเครื่องมือวัดค่าความหนาแน่นของชั้นหิน (bulk density) ความพรุนของชั้นหิน จำแนกชนิดของแร่ประกอบหิน ตรวจสอบการสะสมตัวของก๊าซในชั้นกักเก็บ หาค่าความหนาแน่นของไฮโดรคาร์บอน ประเมินสมบัติของชั้นทรายที่มี shale ปนอยู่ (shaly sands) และ เนื้อหินที่ซับซ้อน (complex lithology) คำนวณค่าความดันที่เกิดจากตะกอนที่ปิดทับอยู่ด้านบน (overburden pressure) ประเมินค่าของ oil-shale และตรวจสอบสมบัติทางกลของหิน