聲波測(cè)井9課件

基于實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進(jìn)仿真模型1聲波測(cè)井聲波測(cè)井Acousticlogging（BoreholeCompensateLogging）LongSourcelengthSonicLoggingCementBondLoggingVariableDensityLogging聲波幅度測(cè)井(AcousticAmplitudeLogging)BoreholeTelevisionImageNoiseLogging（SonicLogging）聲波速度測(cè)井（AcousticVelocityLogging）聲波頻率測(cè)井(AcousticfrequencyLogging)聲波測(cè)井新技術(shù)

Schlumberger，BakerHughes，Halliburton

等國(guó)際石油公司都采用了陣列聲波或聲波成像測(cè)井技術(shù)，例如：CBIL(CircumferentialBoreholeImagingLog)UBI、USICET、SBTDSIXMac

聲波成像測(cè)井1.波的傳播介質(zhì)1介質(zhì)2入射波入射角反射角折射角反射波折射波聲波測(cè)井新技術(shù)2.產(chǎn)生滑行波的條件VP2>VP1時(shí),折射角=90°折射定律:第一臨界角:1*=arcsin(VP1/VP2)聲波測(cè)井新技術(shù)聲波測(cè)井聲波測(cè)井砂巖的理論骨架時(shí)差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))灰?guī)r:△tma=156s/m白云巖:△tma=143s/m

無(wú)水硬石膏:△tma=164s/m巖鹽時(shí)差:△tma=220s/m淡水:△tmf=620s/m

鹽水:△tmf=608s/m

對(duì)膏巖剖面有很強(qiáng)的分辯力,由于巖鹽和無(wú)水石膏在時(shí)差曲線上區(qū)別很大,很容易識(shí)別.聲波測(cè)井的應(yīng)用聲波測(cè)井的應(yīng)用1、判斷氣層、確定油氣和氣水界面2、劃分地層(確定地層的巖性)3、計(jì)算孔隙度

M.R.Wyllie時(shí)間平均公式最初在計(jì)算彈性波的速度時(shí)，公式中包含了孔隙度，巖石骨架、孔隙流體彈性參數(shù)、巖石顆粒及其堆積方式的幾何特征值。但是公式過(guò)于復(fù)雜，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。1956年M.R.Wyllie提出了根據(jù)聲波測(cè)井資料估算儲(chǔ)層孔隙度的模型，公式如下：這個(gè)公式后來(lái)被稱為“威利時(shí)間平均公式”聲波測(cè)井的應(yīng)用t=tf×+

tma(1-)

b=f×+ma(1-)N=Nf×+Nma(1-)孔隙(流體)骨架純巖石聲波測(cè)井的應(yīng)用聲波幅度測(cè)井聲幅測(cè)井水泥膠結(jié)測(cè)井變密度測(cè)井扇區(qū)膠結(jié)測(cè)井CBLVDLSBT水泥評(píng)價(jià)測(cè)井CET聲幅測(cè)井

水泥膠結(jié)測(cè)井采用相對(duì)幅度來(lái)判斷固井質(zhì)量的好壞，即：通常，根據(jù)相對(duì)幅度大小，把固定質(zhì)量劃分成三個(gè)等級(jí)：膠結(jié)良好：相對(duì)幅度小于20％；膠結(jié)中等：20％小于相對(duì)幅度小于40％；膠結(jié)差：相對(duì)幅度大于40％膠結(jié)情況總結(jié)表

膠結(jié)情況套管波地層波變密度顯示自由套管強(qiáng)弱或無(wú)顯示左清晰條紋平直

I好II好弱強(qiáng)左模糊或消失右清晰

I好II差弱弱左模糊右模糊或消失

I差I(lǐng)I好強(qiáng)中強(qiáng)左清晰右有顯示

I差I(lǐng)I差強(qiáng)弱左清晰右模糊聲波變密度測(cè)井

23十五863子課題驗(yàn)收匯報(bào)

水泥評(píng)價(jià)測(cè)井CET下井儀器由8個(gè)超聲換能器和一個(gè)參考換能器組成，見(jiàn)圖2－15。它不僅能反映套管井中兩個(gè)聲學(xué)界面的膠結(jié)情況，而且對(duì)管外水泥膠結(jié)具有圓周分辨力和縱向分辨率。8個(gè)換能器按螺旋形排列，相鄰兩個(gè)之間夾角為45°，各自探測(cè)套管的45°角范圍的空間。聲波成像測(cè)井

25十五863子課題驗(yàn)收匯報(bào)

SBT能夠從每間隔60°的方位對(duì)套管井井壁周?chē)乃嗄z結(jié)情況進(jìn)行測(cè)量，其發(fā)射和接收探頭平面展布如圖2－16所示。SBT環(huán)能同時(shí)提供聲波變密度測(cè)井資料。圖2-16SBT聲系結(jié)構(gòu)平面展示圖聲波成像測(cè)井

26十五863子課題驗(yàn)收匯報(bào)孔洞低速地層井壁崩落：井壁崩落主要發(fā)生在致密層，其方向代表最小水平主應(yīng)力的方向，在圖象上表現(xiàn)為180度對(duì)稱的暗色或黑色條帶或斑塊，在暗色區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)特征不清楚，邊界模糊，F(xiàn)MI的對(duì)稱井徑表現(xiàn)為一條井徑值與鉆頭直徑接近，對(duì)應(yīng)的極板為圖象清晰的兩個(gè)臂，另一條井徑值則大于鉆頭直徑，對(duì)應(yīng)的極板為圖象模糊的兩個(gè)臂；在井壁崩落段，儀器不旋轉(zhuǎn)，F(xiàn)MI方位曲線值較穩(wěn)定。同樣，我們也可以根據(jù)誘導(dǎo)裂縫和應(yīng)力釋放縫來(lái)確定地應(yīng)力方向。裂縫：為構(gòu)造作用、成巖作用或鉆井誘導(dǎo)作用形成的暗色線條，當(dāng)有充填作用導(dǎo)致方解石、石英等高阻物質(zhì)充填裂縫時(shí)，多表現(xiàn)為亮色。天然縫（低角度）天然縫（高角度）基于實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭鉆進(jìn)仿真模型32放射性測(cè)井主講：劉紅岐（博士后）放射性測(cè)井放射性測(cè)井放射性測(cè)井放射性測(cè)井放射性測(cè)井放射性測(cè)井放射性測(cè)井NuclearLogging

核測(cè)井是通過(guò)探測(cè)巖石及其孔隙流體的核與電磁學(xué)物理性質(zhì)，研究鉆井地質(zhì)剖面，勘探石油、天然氣、煤以及鈾等有用礦藏的地球物理方法。

核測(cè)井的適用條件：一般的泥漿井、油基泥漿井、高礦化度泥漿井、空氣鉆井（裸眼井、套管井）放射性測(cè)井放射性測(cè)井核測(cè)井放射性測(cè)井核磁共振測(cè)井：通過(guò)測(cè)量核子在外加磁場(chǎng)作用下的特征，識(shí)別巖性和流體。如MRIL,CMRNaturalGamma：通過(guò)測(cè)量放射性元素自然衰變產(chǎn)生的伽馬射線強(qiáng)度，研究鉆井地質(zhì)剖面上地層巖性變化。GR&SGRGR-GR：通過(guò)測(cè)量伽馬射線與地層相互作用后誘發(fā)產(chǎn)生的次生伽馬射線的強(qiáng)度來(lái)研究地層物性的一類測(cè)井方法，如DEN，Pe3)N-GR

通過(guò)測(cè)量中子射線與地層相互作用后誘發(fā)產(chǎn)生的伽馬射線的強(qiáng)度來(lái)研究地層物性的一類測(cè)井方法，如NGR放射性測(cè)井地層中的放射性元素

40K－－－1.46Mev

238U－－－1.76Mev

232Th－－－2.62Mev2.射線的種類

α：2He4：帶電，質(zhì)量大，易吸收，穿透能力小

β：e：帶電，質(zhì)量小，易吸收，穿透能力小

γ：光子，不帶電，質(zhì)量小，穿透能力強(qiáng)。1.76

能在衰變時(shí)發(fā)射光子的元素稱為伽馬輻射體。地層中能發(fā)射伽馬光子的核素主要是U、Th及其衰變產(chǎn)物和鉀的放射性同位素K-40。伽馬光子與物質(zhì)發(fā)生相互作用的過(guò)程中，能量逐漸降低。如果射線的能量<30Mev,伽馬光子與接觸物質(zhì)間將可能逐級(jí)產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)。3.射線與物質(zhì)的相互作用放射性測(cè)井放射性測(cè)井3.1電子對(duì)效應(yīng)：electronpaireffectgenerally，theenergyofγisbetween0.5to5.3Mev,accordingtothe

lawofconservationofenergy,ifelectronpaireffectoccurs,thelowestenergyofγmustbe2×Ee,thatisfollowingequation:2m0C2=2×0.51Mev=1.02Mev.能量大于1.02Mev的光子在通過(guò)原子核附近時(shí)，與核的庫(kù)侖場(chǎng)相互作用，可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，而本身被全部吸收。放射性測(cè)井3.1電子對(duì)效應(yīng)：electronpaireffect

Where:K:constantNA:Avogadroconstant6.02×1023mol-1ρ：densityg/cm3Z:atomicnumberA:molarmassEr:energyofγMeve+e-γ3.1ElectronPairEffectEγ≥1.022Meve+e-放射性測(cè)井放射性測(cè)井3.2康普頓效應(yīng):Comptoneffect

Withtheattenuationofγenergy,theimpactioncapabilityofγisdecayed,whenitsenergyisbetween0.51Mevto1.022Mev,theComputoneffectoccurs.e-γγ康普頓電子(Comptonelectron)γ光子(Photon)σ：康普頓效應(yīng)導(dǎo)致的光子在穿過(guò)單位距離物質(zhì)時(shí)的減弱3.2ComptonEffecte-γγ放射性測(cè)井放射性測(cè)井3.2光電效應(yīng):photoelectriceffect

ifenergyofγraylessthan0.51Mev,photoelectroneffectoccurs,whichisfirstexplicitlyexplainedbyAlbertEinsteine-γ