固井聲幅測井及變密度測井

1、第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井聲波變密度測井（聲波變密度測井（VDL)授課內(nèi)容授課內(nèi)容CBL和和VDL兩種儀器的優(yōu)缺點兩種儀器的優(yōu)缺點 固井質(zhì)量測井評價固井質(zhì)量測井評價教學(xué)重點教學(xué)重點套管井中聲波波型分析套管井中聲波波型分析固井聲幅測井（固井聲幅測井（CBL)聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井 井是油田生產(chǎn)最重要井是油田生產(chǎn)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)施! ! 固井質(zhì)量的好壞將直固井質(zhì)量的好壞將直接影響到井的使用壽命，接影響到井的使用壽命，將影響到整個注、采期間將影響到整個注、采期間能否順利

2、進行生產(chǎn)。能否順利進行生產(chǎn)。第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井固井的主要目的固井的主要目的n封隔油、氣、水層封隔油、氣、水層n保護套管保護套管n保護生產(chǎn)層保護生產(chǎn)層第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井固井質(zhì)量不好導(dǎo)致的后果嚴重固井質(zhì)量不好導(dǎo)致的后果嚴重 采油井采油井：生產(chǎn)層間以及生產(chǎn)層與非生產(chǎn)層間竄通，如：生產(chǎn)層間以及生產(chǎn)層與非生產(chǎn)層間竄通，如果是水竄，那么采液中的含水量升高，將造成能源的浪費果是水竄，那么采液中的含水量升高，將造成能源的浪費；如果是油竄，按規(guī)劃不該采的層系被動用，將影響整個；如果是油竄，按規(guī)劃不該采的層系被動用，將影響整個

3、采油規(guī)劃的實施。采油規(guī)劃的實施。 注水井注水井：注入的目標層與非目標層竄流，影響注入效：注入的目標層與非目標層竄流，影響注入效果，還將破壞一個區(qū)域的地應(yīng)力平衡，引起大面積的套管果，還將破壞一個區(qū)域的地應(yīng)力平衡，引起大面積的套管損壞，造成巨大的浪費。損壞，造成巨大的浪費。 采氣井采氣井：安全問題?。喊踩珕栴}！第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井 固井聲幅測井及變密度測井，屬于固井聲幅測井及變密度測井，屬于水泥水泥膠結(jié)測井膠結(jié)測井。前者用來檢查。前者用來檢查套管與水泥套管與水泥的膠結(jié)的膠結(jié)情況，后者能反映套管與水泥、情況，后者能反映套管與水泥、水泥與巖層水泥與巖層的膠結(jié)質(zhì)

4、量。的膠結(jié)質(zhì)量。第四節(jié)第四節(jié) 固井聲幅測井及變密度測井固井聲幅測井及變密度測井 從最早的從最早的CBLCBL到目前先進的到目前先進的USI,USI,記錄了評記錄了評價固井質(zhì)量的聲測井方法和儀器的發(fā)展歷程價固井質(zhì)量的聲測井方法和儀器的發(fā)展歷程 TLTL、CBLCBL VDL VDLCET/SBTCET/SBT USI,CBIL,UBI USI,CBIL,UBI評價固井質(zhì)量的聲測井目前有評價固井質(zhì)量的聲測井目前有 水泥膠結(jié)測井水泥膠結(jié)測井(CBL)(CBL) 聲波變密度測井聲波變密度測井(VDL)(VDL) 水泥評價測井水泥評價測井(CET,SBT) (CET,SBT) 超聲成像測井超聲成像測井(

5、USI(USI、UBIUBI、CBIL) CBIL) 井溫測井井溫測井(TL)(TL) 一、套管井中聲波波型分析一、套管井中聲波波型分析接收器依次得到波有：套管波、地層波接收器依次得到波有：套管波、地層波水泥環(huán)波、泥漿波水泥環(huán)波、泥漿波 在套管井中聲波從發(fā)射器發(fā)在套管井中聲波從發(fā)射器發(fā)射至接收的聲射線分布情況，有射至接收的聲射線分布情況，有四種可能途徑：四種可能途徑： 沿套管傳播的套管波；沿套管傳播的套管波； 沿水泥環(huán)傳播的水泥環(huán)波；沿水泥環(huán)傳播的水泥環(huán)波； 在地層中傳播的滑行縱波與在地層中傳播的滑行縱波與滑行橫波；滑行橫波； 通過泥漿直接傳播的泥漿波通過泥漿直接傳播的泥漿波 而它們按照聲波的

6、傳播速度而它們按照聲波的傳播速度可以計算出最早到達接收器的是可以計算出最早到達接收器的是套管波，其次是地層波及水泥環(huán)套管波，其次是地層波及水泥環(huán)波、最晚的是泥漿波。波、最晚的是泥漿波。 一、套管井中聲波波型分析一、套管井中聲波波型分析 （一）、套管波（一）、套管波 其波列有套管滑行波（縱波、橫波），套管與水泥面的一其波列有套管滑行波（縱波、橫波），套管與水泥面的一次反射波（縱波、橫波），多次反射波。其中多次反射波的能次反射波（縱波、橫波），多次反射波。其中多次反射波的能量很弱可以忽略不計。而套管滑行波與套管水泥界面一次反射量很弱可以忽略不計。而套管滑行波與套管水泥界面一次反射波到達接收器的時差

7、只差波到達接收器的時差只差0.20.2微秒，因此這兩種波可看作同時微秒，因此這兩種波可看作同時到達。到達。 （二）、水泥環(huán)波（二）、水泥環(huán)波 由于水泥環(huán)中存在微裂隙，或者水泥膠結(jié)不致密，水泥環(huán)由于水泥環(huán)中存在微裂隙，或者水泥膠結(jié)不致密，水泥環(huán)波能量很弱，常被其它波列所遮蓋，故可以忽略不計。波能量很弱，常被其它波列所遮蓋，故可以忽略不計。 （三）、地層波列（三）、地層波列 當(dāng)水泥與套管、地層膠結(jié)良好時，才有明顯的地層波。當(dāng)水泥與套管、地層膠結(jié)良好時，才有明顯的地層波。 （四）、泥漿波列（四）、泥漿波列 沿泥漿傳播的波，特點是它到達接收器的時間是不變的。沿泥漿傳播的波，特點是它到達接收器的時間是不

8、變的。 二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系 從全波列上來分析，為聲幅測井、變密度測從全波列上來分析，為聲幅測井、變密度測井提供方法原理。分幾種水泥膠結(jié)類型來討論。井提供方法原理。分幾種水泥膠結(jié)類型來討論。1. 管外無水泥膠結(jié)，為管外無水泥膠結(jié)，為自由套管自由套管2. 僅套管與水泥膠結(jié)，水泥與地層無膠結(jié)僅套管與水泥膠結(jié)，水泥與地層無膠結(jié)3. 套管與水泥、水泥與地層部分膠結(jié)套管與水泥、水泥與地層部分膠結(jié)4. 套管與水泥、水泥與地層膠結(jié)良好套管與水泥、水泥與地層膠結(jié)良好 二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系1 1、自由套管、自由套管(1)L=5ft(1)L=

9、5ft，T=320usT=320us出現(xiàn)套管出現(xiàn)套管波，幅度大，固井聲幅測井往波，幅度大，固井聲幅測井往往以自由套管波幅度作刻度的；往以自由套管波幅度作刻度的；(2)(2)套管波有規(guī)則，其周期可套管波有規(guī)則，其周期可以計算套管波的頻率以計算套管波的頻率(18kHz);(18kHz);(3)(3)整個波型的包絡(luò)線有高的整個波型的包絡(luò)線有高的振幅和能量振幅和能量, ,延續(xù)時間長延續(xù)時間長; ;(4)(4)無地層波無地層波, ,在在945us945us左右出左右出現(xiàn)泥漿波?，F(xiàn)泥漿波。 二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系2、僅套管與水泥膠結(jié)、僅套管與水泥膠結(jié)（僅一界面膠結(jié)好）（僅

10、一界面膠結(jié)好） 當(dāng)套管與水泥膠結(jié)良好時，當(dāng)套管與水泥膠結(jié)良好時，套管波幅度大大減少，而由于套管波幅度大大減少，而由于水泥與地層未膠結(jié)，在它們中水泥與地層未膠結(jié)，在它們中間有個環(huán)形流體層，聲偶合很間有個環(huán)形流體層，聲偶合很差，只有少量聲能進入環(huán)行流差，只有少量聲能進入環(huán)行流體層，再進入地層的聲能最更體層，再進入地層的聲能最更少了。因此在波形曲線中無地少了。因此在波形曲線中無地層波。層波。 最后出現(xiàn)的泥漿波。最后出現(xiàn)的泥漿波。 二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系3 3、部分膠結(jié)、部分膠結(jié) 當(dāng)套管與水泥、水泥當(dāng)套管與水泥、水泥與地層部分膠結(jié)時，與地層部分膠結(jié)時，套管套管波幅度比

11、自由套管情況下波幅度比自由套管情況下的幅度小的幅度小，比套管與水泥比套管與水泥膠結(jié)良好的情況下的幅度膠結(jié)良好的情況下的幅度大大。后續(xù)有地層波，但地。后續(xù)有地層波，但地層波的幅度并不高，因為層波的幅度并不高，因為只有部分聲能在地層中傳只有部分聲能在地層中傳播的緣故。播的緣故。 二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系二、聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系地層波地層波地層縱波地層縱波地層橫波地層橫波4 4、套管與地層都膠結(jié)良好、套管與地層都膠結(jié)良好 在低速地層條件下在低速地層條件下，由于，由于套管、水泥、地層之間的聲偶套管、水泥、地層之間的聲偶合很好，大部分聲波能量傳入合很好，大部分聲波能量傳入地層中，剩下很少的能量在

12、套地層中，剩下很少的能量在套管中傳播，因此套管波的幅度管中傳播，因此套管波的幅度很小。地層波幅度大。很小。地層波幅度大。在高速在高速硬地層條件下，當(dāng)?shù)貙铀俣缺扔驳貙訔l件下，當(dāng)?shù)貙铀俣缺忍坠芩俣雀邥r套管速度高時（如碳酸巖地（如碳酸巖地層），大部分聲波能量傳入地層），大部分聲波能量傳入地層中，聲波在地層中滑行后折層中，聲波在地層中滑行后折回到井內(nèi)為接收器接收。地層回到井內(nèi)為接收器接收。地層縱波比套管波先到達，套管波縱波比套管波先到達，套管波迭加在地層縱波上。迭加在地層縱波上。三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)1 1 聲系：單發(fā)單收，源聲系：單發(fā)單收，源 距為距為1 1米米2 2 接收到的

13、信號：接收到的信號：沿套管傳播的滑行縱波沿套管傳播的滑行縱波( (套管波套管波) )p固井聲幅測井原理固井聲幅測井原理三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)3 3 管波幅度與管外介質(zhì)性質(zhì)管波幅度與管外介質(zhì)性質(zhì) 的關(guān)系和分布有關(guān)的關(guān)系和分布有關(guān) 管波幅度受套管和管波幅度受套管和管內(nèi)介質(zhì)的影響是一個管內(nèi)介質(zhì)的影響是一個定值，收到的信號幅度定值，收到的信號幅度就取決與套管外介質(zhì)的就取決與套管外介質(zhì)的性質(zhì)和分布。性質(zhì)和分布。p固井聲幅測井原理固井聲幅測井原理三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)4.4.評價水泥膠結(jié)質(zhì)量評價水泥膠結(jié)質(zhì)量 由于套管與水泥接觸，由于套管與水泥接觸，且且Z Z套管

14、套管與與Z Z水泥水泥很接近，聲耦很接近，聲耦合率好，大部分能量都被合率好，大部分能量都被折射到水泥環(huán)中，而少部折射到水泥環(huán)中，而少部分能量折回到井中被記錄，分能量折回到井中被記錄，聲幅值低。反之，水泥膠聲幅值低。反之，水泥膠結(jié)不好，則聲幅高。結(jié)不好，則聲幅高。p固井聲幅測井原理固井聲幅測井原理三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)4.4.評價水泥膠結(jié)質(zhì)量評價水泥膠結(jié)質(zhì)量 由于套管與水泥接觸，由于套管與水泥接觸，且且Z Z套管套管與與Z Z水泥水泥很接近，聲耦很接近，聲耦合率好，大部分能量都被合率好，大部分能量都被折射到水泥環(huán)中，而少部折射到水泥環(huán)中，而少部分能量折回到井中被記錄，分能量

15、折回到井中被記錄，聲幅值低。反之，水泥膠聲幅值低。反之，水泥膠結(jié)不好，則聲幅高。結(jié)不好，則聲幅高。p固井聲幅測井原理固井聲幅測井原理三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)p影響水泥膠結(jié)測井的因素影響水泥膠結(jié)測井的因素1 1、測井時間：最好在注水泥后、測井時間：最好在注水泥后20-4020-40小時進行測小時進行測量量, ,因為水泥有個凝固過程因為水泥有個凝固過程, ,過早或過晚過早或過晚, ,都會都會造成錯誤解釋；造成錯誤解釋；2 2、水泥環(huán)的厚度：水泥環(huán)的厚度水泥環(huán)的厚度：水泥環(huán)的厚度2cm2cm時，對套管時，對套管波的衰減是個定值波的衰減是個定值, ,水泥環(huán)的厚度水泥環(huán)的厚度2cm2

16、cm時時, ,水泥水泥環(huán)越薄環(huán)越薄, ,對套管波的衰減越小對套管波的衰減越小, ,測得的聲幅值高測得的聲幅值高. . 3 3、氣侵泥漿：氣侵泥漿的吸收系數(shù)大氣侵泥漿：氣侵泥漿的吸收系數(shù)大, ,使聲波的使聲波的衰減很大衰減很大, ,此時測得的聲幅低此時測得的聲幅低, ,造成誤解造成誤解. .三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)p影響水泥膠結(jié)測井的因素影響水泥膠結(jié)測井的因素4 4、套管厚度：套管對聲波的吸收是固定的、套管厚度：套管對聲波的吸收是固定的, ,但套管但套管厚度越小厚度越小, ,對聲波的衰減越大對聲波的衰減越大, ,測得的聲幅值低測得的聲幅值低. .5 5、微環(huán)：固井時、微環(huán)：固

17、井時, ,因熱效應(yīng)和壓力的影響因熱效應(yīng)和壓力的影響, ,套管膨脹套管膨脹, ,注完水泥后注完水泥后, ,又可能收縮又可能收縮, ,在套管和水泥環(huán)間有在套管和水泥環(huán)間有一環(huán)形空間一環(huán)形空間, ,間隙間隙0.1mm,0.1mm,它使聲耦合率變差它使聲耦合率變差, ,使使測得的聲幅值增加測得的聲幅值增加. .6 6、儀器偏心和竄槽：不同方向到達的管波相位不同、儀器偏心和竄槽：不同方向到達的管波相位不同, ,相互抵消相互抵消, ,測得的聲幅值低測得的聲幅值低. .三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)p固井聲幅測井評價水泥膠結(jié)質(zhì)量固井聲幅測井評價水泥膠結(jié)質(zhì)量 以以“自由套管自由套管”（未（未固水

18、泥的套管）處得偏轉(zhuǎn)固水泥的套管）處得偏轉(zhuǎn)幅度為幅度為A，凡固井聲幅曲，凡固井聲幅曲線的幅度線的幅度小于小于20%A者為固者為固井質(zhì)量良好，凡曲線幅度井質(zhì)量良好，凡曲線幅度（20%40%）A者，固井者，固井質(zhì)量中等，凡曲線幅度質(zhì)量中等，凡曲線幅度大大于于40%A者，為固井質(zhì)量差者，為固井質(zhì)量差的井段，即存在水泥竄槽的井段，即存在水泥竄槽的井段。的井段。三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)p固井聲幅測井評價水泥膠結(jié)質(zhì)量固井聲幅測井評價水泥膠結(jié)質(zhì)量三、固井聲幅測井（三、固井聲幅測井（CBL)p固井聲幅測井的優(yōu)缺點固井聲幅測井的優(yōu)缺點優(yōu)點：聲幅測井能在一定程度上快速、優(yōu)點：聲幅測井能在一定程度

19、上快速、簡單、直觀用于評價第一界面的簡單、直觀用于評價第一界面的膠結(jié)質(zhì)量。膠結(jié)質(zhì)量。缺點：對二界面及高速地層固井質(zhì)量的缺點：對二界面及高速地層固井質(zhì)量的評價無能為力。評價無能為力。四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL) 聲幅測井只記錄聲波波列中聲幅測井只記錄聲波波列中首波的幅度首波的幅度，因，因而，只能檢查第一界面的膠結(jié)封固情況，但地層而，只能檢查第一界面的膠結(jié)封固情況，但地層的串槽有可能是由于第二界面膠結(jié)封固不好引起的串槽有可能是由于第二界面膠結(jié)封固不好引起的。因而發(fā)展了變密度的。因而發(fā)展了變密度( (變厚度變厚度) )測井，對井下測井，對井下接接收到的聲波波列的前收到的聲波波列的

20、前12121414個波的幅度與到達時個波的幅度與到達時間進行記錄間進行記錄。聲系與常規(guī)聲幅測井相同，源距。聲系與常規(guī)聲幅測井相同，源距1m1m或或1.5m1.5m。四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL)1 1、聲系：單發(fā)單收，源距為、聲系：單發(fā)單收，源距為1.5m1.5m2 2、目的：、目的：全面評價水泥膠結(jié)質(zhì)量全面評價水泥膠結(jié)質(zhì)量, ,了解套管了解套管與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層的膠結(jié)情與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層的膠結(jié)情況。況。四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL)3 3、 記錄波的定義及順序記錄波的定義及順序 套管波：聲波信號是在套管內(nèi)傳播的縱波，速套管波：聲波信號是在套管內(nèi)傳播

21、的縱波，速度快，最先到達。度快，最先到達。 地層波：是在地層內(nèi)傳播的縱波、橫波、視瑞地層波：是在地層內(nèi)傳播的縱波、橫波、視瑞利波的組合，幅度值高。利波的組合，幅度值高。 泥漿波：通過泥漿直接到達接收探頭的波，它泥漿波：通過泥漿直接到達接收探頭的波，它到達最晚、幅度穩(wěn)定且幅度變化不大、頻率低。到達最晚、幅度穩(wěn)定且幅度變化不大、頻率低。四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL)4 4、變密度記錄方式、變密度記錄方式 調(diào)輝記錄調(diào)輝記錄 調(diào)寬記錄調(diào)寬記錄井下信號井下信號削波放大削波放大調(diào)輝方波調(diào)輝方波掃描線段掃描線段調(diào)寬方波調(diào)寬方波掃描線段掃描線段四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL)

22、5 5、變密度圖的解釋變密度圖的解釋 自由套管：管外無水泥、形成套管泥漿界面，自由套管：管外無水泥、形成套管泥漿界面， Z Z套管套管/Z/Z泥漿泥漿大，耦合率差，大，耦合率差，R R大大T T小，管波強、地層小，管波強、地層波弱或全消失，在變密度圖上出現(xiàn)平直的條紋，波弱或全消失，在變密度圖上出現(xiàn)平直的條紋，越靠近左邊，越明顯，在套管接頭的地方有人字紋。越靠近左邊，越明顯，在套管接頭的地方有人字紋。套管接頭套管接頭的人字紋的人字紋自由套管的自由套管的變密度圖變密度圖四、聲波變密度測井（四、聲波變密度測井（VDL)5 5、變密度圖的解釋變密度圖的解釋 第一、二交界面膠結(jié)好第一、二交界面膠結(jié)好，聲耦合率好：套管波弱、，聲耦合率好：套管波弱、地層波很強地層波很強( (很大部分能量透射到地層中去了很大部分能量透射到地層中去了) )。變密度圖：變密度圖：左邊條紋模糊或消失，右邊的條紋色左邊條紋模糊或消失，右邊的條紋色深，反差大。深，反差大。 第一界面交界面差，第二界面膠結(jié)好第一界面交界面差，第二界面膠結(jié)好；一界面的聲；一界面的聲耦合率差，管波強，二界面聲耦合率好地層波中耦合率差，管波強，二界面聲耦合率好地層波中等。等。變密度圖：左邊條紋明顯，右邊也有顯示變密度圖：左邊條紋明顯，右邊也有顯示；四、聲波變密度測井