声波测井课-声幅PPT文档格式.ppt

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管外是水泥还是泥浆或空气,接收套管波相差45倍。

因此套管波幅度的大小可确定第一界面水泥胶结质量。

2.1套管井中波成分,第二章套管井中声波测井,2、水泥环波:

在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或多次反射波（sin2/sin3=V2/V3,V2V3）,由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密,一般水泥环的能量很弱,常被其它波列所掩盖,忽略不计.3、地层波：

水泥地层（第二界面）胶结好时（V4V3）,一般出现地层波（滑行纵横波）,地层波到达时间约在T=Lt（裸眼井地层时差）左右,在砂岩中（V4V2）在套管波前到达,所以对套管波和地层的识别存在困难。

4、泥浆波列：

接收器接收到的泥浆波时间不变，T=189*5=945us，（变密度、全波列）,管外无水泥胶结，为自由套管仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结套管与水泥、水泥与地层部分胶结低速地层，套管与水泥、水泥与地层胶结良好高速地层，套管与水泥、水泥与地层胶结良好,2.2声波波型与固井质量的关系,第二章套管井中声波测井,从全波列上来分析，为声幅测井、变密度测井提供方法原理。

分几种水泥胶结类型来讨论。

1、自由套管,2.2声波波型与固井质量的关系,1、自由套管

（1）L=5ft，T=320us出现套管波，幅度大，固井声幅测井往往以自由套管波幅度作刻度的；

（2）套管波有规则，其周期可以计算套管波的频率（18kHz）;

（3）整个波型的包络线有高的振幅和能量,延续时间长;

（4）无地层波,在945us左右出现泥浆波。

套管幅度受套管特性影响：

（1）未胶结套管的衰减系数:

a=（10/L）LN（J0/J）（分贝/米）a=2.4分贝/米,J=0.575JO（L=1米）,源声强的57.5%

（2）套管直径的影响:

套管直径本身对套管波衰减无关,反映了泥浆对套管波的衰减影响,直径大衰减大,套管波幅度减小.（3）套管厚度的影响:

自由套管时,厚度影响不明显,当外有水泥时,套管波衰减与厚度有关,厚度大反射回井中套管幅度大,衰减系数变小.（这与声场能量分布有关,套管厚度一般）,2.2声波波型与固井质量的关系,1套管外为水2套管外为固结水泥以d=14cm测得的声幅为100%,套管直径的影响,2.2声波波型与固井质量的关系,1、自由套管,套管外有水泥,3000,1、自由套管,2.2声波波型与固井质量的关系,套管厚度的影响,a=（10/L）LN（J0/J）（分贝/米）,1、自由套管,2.2声波波型与固井质量的关系,由于泥浆、仪器测量条件影响，套管波不规则，要求记录本井自由套管幅度，用于刻度。

V1V2V3V1V4,2.2声波波型与固井质量的关系,2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）,320us,945us,2.2声波波型与固井质量的关系,2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）,此时大部分能量进入水泥环（水泥环波衰减大），套管波幅度很小，其特点：

（1）320us（L=5ft）,由于一界面胶结好,套管波幅度大大减小;

（2）套管波后为水泥环波,衰减无规则,幅度小,有时无显示;

（3）无地层波,仅少量能量环形流体层（泥浆）,进入地层更少;

（4）最后出现为泥浆波.水泥环参数对套管波幅度的影响:

（1）水泥抗压强度的影响:

水泥环抗压强度大,进入水泥环的能量就多,套管波就变小,衰减变大;

见图计算抗压强度值与出厂值比较（标定值）,两者相等为胶结好,小于出厂值可能为套管与水泥胶结不好有裂隙或窜槽、水泥不纯、水泥凝固时间不够（一般48小时）。

（2）水泥环密度或声速影响：

波阻抗Z大，进入水泥环的能量多，套管波幅度就低，衰减大；

1理论计算2纯水泥加40%水，大气压3纯水泥加40%水，800psi4加8%膨润土800psi5水泥、火山灰各50%800psi85F,L=5ft,A=16%A0,套管厚0.304,查得100PSI（1PSI=0.0704kg/cm2）;

A=2.6%A0,套管厚0.304,查得500PSI（1PSI=0.0704kg/cm2）;

水泥抗压强度的影响,2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）,2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）,（3）水泥环厚度影响：

厚度小（1.905cm变化不明显;

2.2声波波型与固井质量的关系,a=（10/L）LN（J0/J）（分贝/米）,（4）水泥凝固时间对套管波的影响,实验水泥块凝固时间,实验水泥块凝固时间,（4）水泥凝固时间对套管波的影响,2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）,水泥凝固时间长,水泥强度大,套管波愈能透射到水泥环向地层传播使套管波幅度下降,衰减系数增大.水泥凝固时间受速凝剂、水灰比、水泥中杂质等影响，实验考察3048小时进行声幅测井比较合适。

3、部分胶结,2.2声波波型与固井质量的关系,3、部分胶结（窜槽）,2.2声波波型与固井质量的关系,

（1）套管波幅度介于自由套管和仅一界面胶结好的情形，

（2）后续波有地层波,幅度不大（3600部分传播）,到达时间与地层速度有关.问题1:

泥饼影响:

泥饼存在往往使水泥地层胶结不好（固结水泥吸收泥饼水分，泥饼收缩）问题2：

窜槽影响：

固井要求套管与地层间环行空间（3600），全部被水泥占有，如一部分没有水泥或水泥没有胶结,给油水运动形成通道,造成窜槽（油层射孔出水）.是不是发生窜槽要看油水层是否被封隔开,发生窜槽就要进行补挤水泥（成本很高）.问题3:

微环影响:

由于注水泥加压,套管膨胀,撤去压力套管收缩,造成水泥与套管间形成微裂隙或水泥与地层间（往往在碳酸盐岩中）产生微裂隙,微裂隙不会造成窜槽,但影响声耦合,测得的波形类似部分胶结.区分微裂隙还是窜槽,要加压测量与未加压测量比较.若幅度变小为微裂隙,无变化为窜槽.,3、部分胶结（窜槽）,2.2声波波型与固井质量的关系,胶结程度=窜槽部分衰减系数/完全胶结衰减系数,2.2声波波型与固井质量的关系,4、完全胶结（砂岩）,由于套管、水泥、地层之间声耦合好，进入套管的大部分能量透射到地层，地层波幅度大，套管波幅度很小（与水泥抗压强度有关），泥浆波叠加在地层波末端,地层纵波,2.2声波波型与固井质量的关系,4、完全胶结（碳酸岩）,2.2声波波型与固井质量的关系,影响套管波大小除了套管特性、水泥胶结情况、地层特性外，还与测量仪器性能有关（例偏心倾斜、声功率、频率等因素）。

考虑到衰减，一般采用3、5ft短源距，频率20kHz。

2.3声幅测井（CBL）,1、确定水泥面2、检查固井质量（一界面胶结情况）3、检查套管接箍，间隙对能量衰减大，负峰6070%4、测定套管断裂位置（在无水泥胶结地方，裂缝处套管波衰减大，出现负尖峰）5、判别管外气层6、检查补挤水泥效果,2.3.1声幅测井应用,半幅点,相对幅度,2.3声幅测井（CBL）,2.3.1声幅测井应用,第一次固井质量不好，出水,第二次固井质量好，封堵上部水层，产油,水层,油层,泥岩层,2.3.2声幅测井定量解释,mv,1、水泥抗压强度法考虑到套管尺寸、厚度、源距影响，采用抗压强度来衡量固井质量，计算值与出厂值相等，胶结良好。

2.3.2声幅测井定量解释,2、胶结指数法,2、胶结指数法胶结指数=目的层衰减系数/完全胶结段衰减系数一般大于80%，可认为胶结好。

问题：

用相对幅度消除仪器的影响，用胶结指数可消除井中环境参数及井下条件引起的误差。

3、最小封隔长度法固井胶结的水泥要有足够的强度才能有效封隔地层，水泥胶结强度与封隔长度有关。

最小封隔长度与套管尺寸有关，实验与实际观察表明：

在胶结指数为0.8时,可根据套管直径确定最小封隔长度。

13ft=4米,10ft=3米,2.3.3声幅测井存在问题,2.3声幅测井（CBL）,1、仪器偏心影响：

（1）套管波幅度减小;

（2）到达时间提前;

（3）后续波失真;

在井剖面上套管波到达时间不是固定的.采用扶正器来实现。

2、记录套管波的局限（头半周）:

仅评价一界面,不能评价二界面情况,窜槽有可能水泥地层胶结不好引起的。

利用地层波来解决。

3、水泥环间隙影响：

间隙一般小于0.1mm,不足以引起流体窜流,但对声耦合有影响,造成套管波幅度与部分胶结相同。

解决办法：

（1）加压再测量依次可能造成压裂套管、水泥环,

（2）采用反射脉冲反射法测井。

2.4变密度测井VDL,2.4.1变密度测井原理,变密度测井是为了解决二界面胶结情况而提出的。

其井下仪器为单发单收系统，L=5ft（一般与声幅测井一起测量CBL：

L=3ft），以调辉方式记录整个波形（模拟信号），通过对波形按幅度大小以灰度等级来显示的（数字信号）。

显示只保留波形正半周（或负半周），幅度大以黑色显示，幅度小以灰色显示，去掉的半周以白色显示，这样以黑白间互线条组成了变密度测井。

1、套管波：

直线条（320us）2、地层波：

曲线条，变化的3、泥浆波：

近直线条,2.4.1变密度测井原理,地层波包括纵波、横波，由于VPVS横波到达时间晚TS=1.51.8TP,2.4.1变密度测井原理,2.4变密度测井VDL,2.4.2变密度测井资料解释,2.4变密度测井VDL,

（1）自由套管大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入地层中。

全波列波形中套管波幅度很大，地层波非常弱或没有。

变密度曲线左端套管波为黑白反差明显呈整齐直线条；

右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，没有地层波为套管波后续波，右端呈灰白间隔的直线条。

声幅曲线为高幅值,1、检查固井质量,2.4.2变密度测井资料解释,2.4变密度测井VDL,1、检查固井质量,

（2）仅一界面胶结好大部分能量通过套管透射到水泥环中，很少进入地层中。

全波列波形中套管波幅度弱，地层波也非常弱或没有。

变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失；

右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，泥浆波呈灰白间隔的直线条。

声幅曲线为低幅值,2.4.2变密度测井资料解释,2.4变密度测井VDL,1、检查固井质量,（3）部分胶结一部分能量在套管中传播，也有相当大能量透射到地层中。

全波列波形中套管波幅度中等，地层波也呈中等强度变密度曲线左端套管波为灰白间隔直线条；

右端地层波为灰白间隔的曲线条。

声幅曲线为中等幅值,2.4.2变密度测井资料解释,2.4变密度测井VDL,1、检查固井质量,（4）两个界面都胶结好套管、水泥和地层连成一体，大部分能量通过套管透射水泥，再透射到地层中。

全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失；

右端地层波为黑白反差明显的曲线条。

声幅曲线为低幅值,2.4.2变密度测井资料解释,2.4变密度测井VDL,2、检查窜槽CBL对一界面窜槽现象评价是有效的，但二界面窜槽是无能为力的，例上下两层CBL都为低幅值，但油