声幅变密度测井原理及测井解释方法.doc

声幅变密度测井原理及测井解释方法2011年第7期2011年7月化学工程与装备ChemicalEngineering&Equipment声幅变密度测井原理及测井解释方法慕智文(陕西延长石油集团有限责任公司井下作业工程公司,陕西延安717206)摘要:对利用声幅变密度测井判断固井质量的测井原理和工作方式及资料的解释处理进行了介绍,并对固井中出现的各种可能曲线反映进行了详尽的分析,阐述了资料解释中不确定因素.关键词:自由套管;胶结面;套管波;滑行波l测井原理简介声幅变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分,其中声系包括一个发射器和两个接收器,源距分别为3英尺和5英尺.最上面为发射器,中间为声幅接收器.最下为变密度接收器.对于3英尺源距接收器,声波发射器发射声脉冲.经过泥浆(或井液)折射入套管.产生套管波.套管波沿最短路径传播.折射入井里泥浆(或井液).接收器接受声波波列中酋波的幅度.经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录.当仪器沿井身移动时,就测出一条随井深变化的声幅曲线.并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏.对于5英尺源距接收器.接受到的是声波的全波列.分为三个部分,即套管波,地层波,直达波(泥浆波和井液波),接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号,经电缆传至地面,检波后只保留其正半周部分,这部分电信号加到示波器或显像管上,调制其光点亮度.波幅大,电压高,光点就亮.测井图上显示条带为黑色.而光点亮度低时,测井图上显示为灰色条带.负半周电压为零,光点不亮,测井图上显示为白色条带.变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带,以其颜色的深浅表示接收到的信号的强弱,通过对变密度测井图上显示的套管波,地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析,来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏.2仪器测井原理2.1声幅测井(CBL)声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收,由于源距,井径,套管尺寸,泥浆性能在测井状态下是固定的,故发射脉冲后套管波(即沿套管的滑行纵波,第一临界角约17141)第一正峰到达接收器的时间是固定的,因此.CBL测井是按固定的时间间隔依次发射频率为20kHz波长为27285cm的声脉冲,然后按第一正峰到达的时间对其幅度进行采样,再将它们积分放大,经积分电路平滑后输出直流电位差.套管波沿最短路径传播,折射入井液,接收器接收声波波列中首波的幅度,首波的幅度与首波的能量承正比,首波能量受套管外水泥环的胶结程度影响.胶结越好,能量损失越大,首波幅度越低,首波幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录.通过声幅曲线值的商低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏(第一胶结面).仪器在自由套管无水泥处进行刻度.最大值定为100%.解释层段的声幅与它的比值为相对声幅.2.2变密度测井原理(VDL)声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列(套管波,地层波,泥浆和井液波).它主要测量套管波的前12,l4个波的幅度和到达时间.记录方式为全波调辉,即接收器按到达时间的顺序,将套管波,水泥环波,地层波和泥浆波经电子线路变成电信号,再依次采出前l214个波的正半周,正半周幅度越大,光点越亮,反之愈暗,随仪器在井内提升,即记录出一条随深度变化的时问强度记录,即一系列颜色深浅不同,形状和颜色随深度变化的条带.以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱,通过对全波列的强弱程度分析,确定套管与水泥环,水泥环与地层的胶结质量.全部波列形成亮暗条纹显示在测井图上,对比度取决于正半周峰幅值.套管波信号显示了很有规律的竖直条纹,而地层波的条纹显得更为扭动.在第一,第二胶结面均好的井段,波列变化与岩性具有相关性.3测井资料质量控制几个基本概念自由套管:未胶结的套管.第一胶结面:套管与水泥的胶结.第二胶结面:水泥与地层的胶结.测速600ln/h:声幅变密度测井时.必须带扶正器,以保证仪器居中:测j:时间一般在嗣井后3648h进行测90幕智文:声幅变密度测井原理及测井解释方法量.4测井资料解释方法4.1定量解释4.I.1声幅测井曲线定量解释实验确定三级固井质量(第一胶结面):根据声幅曲线的幅度值,采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量即:相对幅度C=(目的层段的声幅值/自由套管井段的声幅值)V100%当相对幅度#20%时,确定为胶结良好:当相对幅度2040%时,确定为胶结中等:当相对幅度340%时,确定为胶结差.4.1,2变密度测井资料的定量解释根据变密度图上套管波显示的强弱来确定第一胶结面的胶结级别,套管波信号微弱或缺失定为第一胶结面胶结良好:套管波显示清晰,曲线租而黑,套管接箍明显,定为第一胶结面胶结差:套管波显示较弱时定为第一胶结面胶结中等.根据声幅变密度测井资料解释规程,依据变密度图上显示的地层波的强弱来确定第二胶结面的胶结级别.对同一口井的不同井段,变密度地层波显示强确定为胶结良好:地层波微弱或缺少,确定为胶结差:地层波可以辨认出,但地层波信息不清晰,确定为胶结中等.4.2定性解释自由套管处:大部分声能通过套管传到接收器,很少投到地层中去,声幅相对幅度高(100%),套管接箍明显,变密度响应特征为套管波很强,为黑白相间的直条带,黑白线条平行(显现摆动则是仪器居中不佳),几乎无地层波,接箍处出现人字纹.如图1.圈1自由套管的声幅变密度曲线第一第二胶结面胶结都好:声能将极有效地由套管传到水泥环再到地层,此时,声幅值低(o%),变密度显示套管波弱,为灰白相间的条带,甚至缺失:而地层波很强,变密度左端模糊不清,右端为黑白分明的曲线条带,可以辨别纵波,横波和视瑞利波(或假瑞利波,是一种面波,纵波和横波的合成,只在固体介质表面传播),甚至速度不变得泥浆波(右端的黑白直线条带).如图中间的凹进部分.如图2.套管与水泥胶结良好,而水泥与地层胶结不好.(即第一界面胶结好.第二界面胶结差).声幅值低,变密度套管波微弱或缺失.记录的地层波极弱或根本没有,最右边出现直iii-._0套管与水泥胶结不好,水泥与地层胶结好.即第一胶结面差,第二胶结面好.这种情况目前在测井资料上还很难解释分析清楚,因第一胶结面不好,大部分声能留在套管中,直接传到接收器,投射到地层的很少,这就给测井资料认识带来困难.实际中以为套管与水泥胶结不好.就已直接造成上下段串通.声幅显示高值,变密度呈现明显的套管波,地层波较难.图4第一胶结面差,第二胶结面好的声幅变密度曲局部胶结,即套管,水泥,地层相互之间只有一部分胶结,而一部分没有胶结,在实际测井中常常遇到.声幅幅度略低于自由套管幅度值,即幅度值较高,且不稳定.变密度套管波比tl由套管时显示的弱,能显示出一些地层波信息.如图5.如果套管一侧注满水泥,胶结良好,一侧无水泥,或胶结差,则套管波和地层波都有慕智文:声幅变密度测井原理及测井解释方法9l图5局部胶结好的声幅变密度曲线中等幅度,变密度左为灰白分明的直线条带.右为灰白分明的曲线条带.水泥串槽的显示与此同,而胶结良好的水泥环与套管间存在微间隙时,套管波幅度中等,地层波一一一.ra幅度很强,若井内施加足够的压力使微闻隙在闭合时测量,则套管波会变弱.当高压气层侵入井内时,气层部位为气体充蟪可能完全无水泥或很少,声幅幅度接近自由套管,变密度套管波很强,而地层波很弱.对胶结良好的地层实行水力压裂后.压裂产生的裂隙使地层波衰减增大,传播时间增加.因此,压裂前后两次测量的变密度,地层波会有强变弱,到达时间推迟,两者差别越大,压裂效果越好.5应用实例固井质量的好坏,直接影响油井的后期开发.下面是某区的实际声幅变密度测井成果图.图6某区固井质量实测成果图图6a为实测固井质量好的测井成果图.从图中可以看出.深度从140190m为套管悬空,声幅曲线和变密度曲线对应良好,套管接骨反应明显:从190,320m为固井质量良好段.从声幅曲线和变密度曲线可以看出,由于固井质量良好,且第一第二胶结面都好,在变密度曲线上套管波弱,地层波强,反映在成果图上就是套管波缺失,地层波放映较好.图6b为实测固井质量差的测井成果图.从图中可以看出.深度从455582m之间.固井质量差.几乎为空管.曲线上反映为套管波强,几乎看不见地层波