固井声幅测井及变密度测井

1、第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井声波变密度测井（声波变密度测井（VDL)授课内容授课内容CBL和和VDL两种仪器的优缺点两种仪器的优缺点 固井质量测井评价固井质量测井评价教学重点教学重点套管井中声波波型分析套管井中声波波型分析固井声幅测井（固井声幅测井（CBL)声波波型与固井质量的关系声波波型与固井质量的关系第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井 井是油田生产最重要井是油田生产最重要的基础设施的基础设施! ! 固井质量的好坏将直固井质量的好坏将直接影响到井的使用寿命，接影响到井的使用寿命，将影响到整个注、采期间将影响到整个注、采期间能否顺利

2、进行生产。能否顺利进行生产。第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井固井的主要目的固井的主要目的n封隔油、气、水层封隔油、气、水层n保护套管保护套管n保护生产层保护生产层第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井固井质量不好导致的后果严重固井质量不好导致的后果严重 采油井采油井：生产层间以及生产层与非生产层间窜通，如：生产层间以及生产层与非生产层间窜通，如果是水窜，那么采液中的含水量升高，将造成能源的浪费果是水窜，那么采液中的含水量升高，将造成能源的浪费；如果是油窜，按规划不该采的层系被动用，将影响整个；如果是油窜，按规划不该采的层系被动用，将影响整个

3、采油规划的实施。采油规划的实施。 注水井注水井：注入的目标层与非目标层窜流，影响注入效：注入的目标层与非目标层窜流，影响注入效果，还将破坏一个区域的地应力平衡，引起大面积的套管果，还将破坏一个区域的地应力平衡，引起大面积的套管损坏，造成巨大的浪费。损坏，造成巨大的浪费。 采气井采气井：安全问题！：安全问题！第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井 固井声幅测井及变密度测井，属于固井声幅测井及变密度测井，属于水泥水泥胶结测井胶结测井。前者用来检查。前者用来检查套管与水泥套管与水泥的胶结的胶结情况，后者能反映套管与水泥、情况，后者能反映套管与水泥、水泥与岩层水泥与岩层的胶结质

4、量。的胶结质量。第四节第四节 固井声幅测井及变密度测井固井声幅测井及变密度测井 从最早的从最早的CBLCBL到目前先进的到目前先进的USI,USI,记录了评记录了评价固井质量的声测井方法和仪器的发展历程价固井质量的声测井方法和仪器的发展历程 TLTL、CBLCBL VDL VDLCET/SBTCET/SBT USI,CBIL,UBI USI,CBIL,UBI评价固井质量的声测井目前有评价固井质量的声测井目前有 水泥胶结测井水泥胶结测井(CBL)(CBL) 声波变密度测井声波变密度测井(VDL)(VDL) 水泥评价测井水泥评价测井(CET,SBT) (CET,SBT) 超声成像测井超声成像测井(

5、USI(USI、UBIUBI、CBIL) CBIL) 井温测井井温测井(TL)(TL) 一、套管井中声波波型分析一、套管井中声波波型分析接收器依次得到波有：套管波、地层波接收器依次得到波有：套管波、地层波水泥环波、泥浆波水泥环波、泥浆波 在套管井中声波从发射器发在套管井中声波从发射器发射至接收的声射线分布情况，有射至接收的声射线分布情况，有四种可能途径：四种可能途径： 沿套管传播的套管波；沿套管传播的套管波； 沿水泥环传播的水泥环波；沿水泥环传播的水泥环波； 在地层中传播的滑行纵波与在地层中传播的滑行纵波与滑行横波；滑行横波； 通过泥浆直接传播的泥浆波通过泥浆直接传播的泥浆波 而它们按照声波的

6、传播速度而它们按照声波的传播速度可以计算出最早到达接收器的是可以计算出最早到达接收器的是套管波，其次是地层波及水泥环套管波，其次是地层波及水泥环波、最晚的是泥浆波。波、最晚的是泥浆波。 一、套管井中声波波型分析一、套管井中声波波型分析 （一）、套管波（一）、套管波 其波列有套管滑行波（纵波、横波），套管与水泥面的一其波列有套管滑行波（纵波、横波），套管与水泥面的一次反射波（纵波、横波），多次反射波。其中多次反射波的能次反射波（纵波、横波），多次反射波。其中多次反射波的能量很弱可以忽略不计。而套管滑行波与套管水泥界面一次反射量很弱可以忽略不计。而套管滑行波与套管水泥界面一次反射波到达接收器的时差

7、只差波到达接收器的时差只差0.20.2微秒，因此这两种波可看作同时微秒，因此这两种波可看作同时到达。到达。 （二）、水泥环波（二）、水泥环波 由于水泥环中存在微裂隙，或者水泥胶结不致密，水泥环由于水泥环中存在微裂隙，或者水泥胶结不致密，水泥环波能量很弱，常被其它波列所遮盖，故可以忽略不计。波能量很弱，常被其它波列所遮盖，故可以忽略不计。 （三）、地层波列（三）、地层波列 当水泥与套管、地层胶结良好时，才有明显的地层波。当水泥与套管、地层胶结良好时，才有明显的地层波。 （四）、泥浆波列（四）、泥浆波列 沿泥浆传播的波，特点是它到达接收器的时间是不变的。沿泥浆传播的波，特点是它到达接收器的时间是不

8、变的。 二、声波波型与固井质量的关系二、声波波型与固井质量的关系 从全波列上来分析，为声幅测井、变密度测从全波列上来分析，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。井提供方法原理。分几种水泥胶结类型来讨论。1. 管外无水泥胶结，为管外无水泥胶结，为自由套管自由套管2. 仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结3. 套管与水泥、水泥与地层部分胶结套管与水泥、水泥与地层部分胶结4. 套管与水泥、水泥与地层胶结良好套管与水泥、水泥与地层胶结良好 二、声波波型与固井质量的关系二、声波波型与固井质量的关系1 1、自由套管、自由套管(1)L=5ft(1)L=

9、5ft，T=320usT=320us出现套管出现套管波，幅度大，固井声幅测井往波，幅度大，固井声幅测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)套管波有规则，其周期可套管波有规则，其周期可以计算套管波的频率以计算套管波的频率(18kHz);(18kHz);(3)(3)整个波型的包络线有高的整个波型的包络线有高的振幅和能量振幅和能量, ,延续时间长延续时间长; ;(4)(4)无地层波无地层波, ,在在945us945us左右出左右出现泥浆波。现泥浆波。 二、声波波型与固井质量的关系二、声波波型与固井质量的关系2、仅套管与水泥胶结、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）（仅

10、一界面胶结好） 当套管与水泥胶结良好时，当套管与水泥胶结良好时，套管波幅度大大减少，而由于套管波幅度大大减少，而由于水泥与地层未胶结，在它们中水泥与地层未胶结，在它们中间有个环形流体层，声偶合很间有个环形流体层，声偶合很差，只有少量声能进入环行流差，只有少量声能进入环行流体层，再进入地层的声能最更体层，再进入地层的声能最更少了。因此在波形曲线中无地少了。因此在波形曲线中无地层波。层波。 最后出现的泥浆波。最后出现的泥浆波。 二、声波波型与固井质量的关系二、声波波型与固井质量的关系3 3、部分胶结、部分胶结 当套管与水泥、水泥当套管与水泥、水泥与地层部分胶结时，与地层部分胶结时，套管套管波幅度比

11、自由套管情况下波幅度比自由套管情况下的幅度小的幅度小，比套管与水泥比套管与水泥胶结良好的情况下的幅度胶结良好的情况下的幅度大大。后续有地层波，但地。后续有地层波，但地层波的幅度并不高，因为层波的幅度并不高，因为只有部分声能在地层中传只有部分声能在地层中传播的缘故。播的缘故。 二、声波波型与固井质量的关系二、声波波型与固井质量的关系地层波地层波地层纵波地层纵波地层横波地层横波4 4、套管与地层都胶结良好、套管与地层都胶结良好 在低速地层条件下在低速地层条件下，由于，由于套管、水泥、地层之间的声偶套管、水泥、地层之间的声偶合很好，大部分声波能量传入合很好，大部分声波能量传入地层中，剩下很少的能量在

12、套地层中，剩下很少的能量在套管中传播，因此套管波的幅度管中传播，因此套管波的幅度很小。地层波幅度大。很小。地层波幅度大。在高速在高速硬地层条件下，当地层速度比硬地层条件下，当地层速度比套管速度高时套管速度高时（如碳酸岩地（如碳酸岩地层），大部分声波能量传入地层），大部分声波能量传入地层中，声波在地层中滑行后折层中，声波在地层中滑行后折回到井内为接收器接收。地层回到井内为接收器接收。地层纵波比套管波先到达，套管波纵波比套管波先到达，套管波迭加在地层纵波上。迭加在地层纵波上。三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)1 1 声系：单发单收，源声系：单发单收，源 距为距为1 1米米2 2 接收到的

13、信号：接收到的信号：沿套管传播的滑行纵波沿套管传播的滑行纵波( (套管波套管波) )p固井声幅测井原理固井声幅测井原理三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)3 3 管波幅度与管外介质性质管波幅度与管外介质性质 的关系和分布有关的关系和分布有关 管波幅度受套管和管波幅度受套管和管内介质的影响是一个管内介质的影响是一个定值，收到的信号幅度定值，收到的信号幅度就取决与套管外介质的就取决与套管外介质的性质和分布。性质和分布。p固井声幅测井原理固井声幅测井原理三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)4.4.评价水泥胶结质量评价水泥胶结质量 由于套管与水泥接触，由于套管与水泥接触，且且Z Z套管

14、套管与与Z Z水泥水泥很接近，声耦很接近，声耦合率好，大部分能量都被合率好，大部分能量都被折射到水泥环中，而少部折射到水泥环中，而少部分能量折回到井中被记录，分能量折回到井中被记录，声幅值低。反之，水泥胶声幅值低。反之，水泥胶结不好，则声幅高。结不好，则声幅高。p固井声幅测井原理固井声幅测井原理三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)4.4.评价水泥胶结质量评价水泥胶结质量 由于套管与水泥接触，由于套管与水泥接触，且且Z Z套管套管与与Z Z水泥水泥很接近，声耦很接近，声耦合率好，大部分能量都被合率好，大部分能量都被折射到水泥环中，而少部折射到水泥环中，而少部分能量折回到井中被记录，分能量

15、折回到井中被记录，声幅值低。反之，水泥胶声幅值低。反之，水泥胶结不好，则声幅高。结不好，则声幅高。p固井声幅测井原理固井声幅测井原理三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)p影响水泥胶结测井的因素影响水泥胶结测井的因素1 1、测井时间：最好在注水泥后、测井时间：最好在注水泥后20-4020-40小时进行测小时进行测量量, ,因为水泥有个凝固过程因为水泥有个凝固过程, ,过早或过晚过早或过晚, ,都会都会造成错误解释；造成错误解释；2 2、水泥环的厚度：水泥环的厚度水泥环的厚度：水泥环的厚度2cm2cm时，对套管时，对套管波的衰减是个定值波的衰减是个定值, ,水泥环的厚度水泥环的厚度2cm2

16、cm时时, ,水泥水泥环越薄环越薄, ,对套管波的衰减越小对套管波的衰减越小, ,测得的声幅值高测得的声幅值高. . 3 3、气侵泥浆：气侵泥浆的吸收系数大气侵泥浆：气侵泥浆的吸收系数大, ,使声波的使声波的衰减很大衰减很大, ,此时测得的声幅低此时测得的声幅低, ,造成误解造成误解. .三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)p影响水泥胶结测井的因素影响水泥胶结测井的因素4 4、套管厚度：套管对声波的吸收是固定的、套管厚度：套管对声波的吸收是固定的, ,但套管但套管厚度越小厚度越小, ,对声波的衰减越大对声波的衰减越大, ,测得的声幅值低测得的声幅值低. .5 5、微环：固井时、微环：固

17、井时, ,因热效应和压力的影响因热效应和压力的影响, ,套管膨胀套管膨胀, ,注完水泥后注完水泥后, ,又可能收缩又可能收缩, ,在套管和水泥环间有在套管和水泥环间有一环形空间一环形空间, ,间隙间隙0.1mm,0.1mm,它使声耦合率变差它使声耦合率变差, ,使使测得的声幅值增加测得的声幅值增加. .6 6、仪器偏心和窜槽：不同方向到达的管波相位不同、仪器偏心和窜槽：不同方向到达的管波相位不同, ,相互抵消相互抵消, ,测得的声幅值低测得的声幅值低. .三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)p固井声幅测井评价水泥胶结质量固井声幅测井评价水泥胶结质量 以以“自由套管自由套管”（未（未固水

18、泥的套管）处得偏转固水泥的套管）处得偏转幅度为幅度为A，凡固井声幅曲，凡固井声幅曲线的幅度线的幅度小于小于20%A者为固者为固井质量良好，凡曲线幅度井质量良好，凡曲线幅度（20%40%）A者，固井者，固井质量中等，凡曲线幅度质量中等，凡曲线幅度大大于于40%A者，为固井质量差者，为固井质量差的井段，即存在水泥窜槽的井段，即存在水泥窜槽的井段。的井段。三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)p固井声幅测井评价水泥胶结质量固井声幅测井评价水泥胶结质量三、固井声幅测井（三、固井声幅测井（CBL)p固井声幅测井的优缺点固井声幅测井的优缺点优点：声幅测井能在一定程度上快速、优点：声幅测井能在一定程度

19、上快速、简单、直观用于评价第一界面的简单、直观用于评价第一界面的胶结质量。胶结质量。缺点：对二界面及高速地层固井质量的缺点：对二界面及高速地层固井质量的评价无能为力。评价无能为力。四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL) 声幅测井只记录声波波列中声幅测井只记录声波波列中首波的幅度首波的幅度，因，因而，只能检查第一界面的胶结封固情况，但地层而，只能检查第一界面的胶结封固情况，但地层的串槽有可能是由于第二界面胶结封固不好引起的串槽有可能是由于第二界面胶结封固不好引起的。因而发展了变密度的。因而发展了变密度( (变厚度变厚度) )测井，对井下测井，对井下接接收到的声波波列的前收到的声波波列的

20、前12121414个波的幅度与到达时个波的幅度与到达时间进行记录间进行记录。声系与常规声幅测井相同，源距。声系与常规声幅测井相同，源距1m1m或或1.5m1.5m。四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL)1 1、声系：单发单收，源距为、声系：单发单收，源距为1.5m1.5m2 2、目的：、目的：全面评价水泥胶结质量全面评价水泥胶结质量, ,了解套管了解套管与水泥环、水泥环与地层的胶结情与水泥环、水泥环与地层的胶结情况。况。四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL)3 3、 记录波的定义及顺序记录波的定义及顺序 套管波：声波信号是在套管内传播的纵波，速套管波：声波信号是在套管内传播

21、的纵波，速度快，最先到达。度快，最先到达。 地层波：是在地层内传播的纵波、横波、视瑞地层波：是在地层内传播的纵波、横波、视瑞利波的组合，幅度值高。利波的组合，幅度值高。 泥浆波：通过泥浆直接到达接收探头的波，它泥浆波：通过泥浆直接到达接收探头的波，它到达最晚、幅度稳定且幅度变化不大、频率低。到达最晚、幅度稳定且幅度变化不大、频率低。四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL)4 4、变密度记录方式、变密度记录方式 调辉记录调辉记录 调宽记录调宽记录井下信号井下信号削波放大削波放大调辉方波调辉方波扫描线段扫描线段调宽方波调宽方波扫描线段扫描线段四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL)

22、5 5、变密度图的解释变密度图的解释 自由套管：管外无水泥、形成套管泥浆界面，自由套管：管外无水泥、形成套管泥浆界面， Z Z套管套管/Z/Z泥浆泥浆大，耦合率差，大，耦合率差，R R大大T T小，管波强、地层小，管波强、地层波弱或全消失，在变密度图上出现平直的条纹，波弱或全消失，在变密度图上出现平直的条纹，越靠近左边，越明显，在套管接头的地方有人字纹。越靠近左边，越明显，在套管接头的地方有人字纹。套管接头套管接头的人字纹的人字纹自由套管的自由套管的变密度图变密度图四、声波变密度测井（四、声波变密度测井（VDL)5 5、变密度图的解释变密度图的解释 第一、二交界面胶结好第一、二交界面胶结好，声耦合率好：套管波弱、，声耦合率好：套管波弱、地层波很强地层波很强( (很大部分能量透射到地层中去了很大部分能量透射到地层中去了) )。变密度图：变密度图：左边条纹模糊或消失，右边的条纹色左边条纹模糊或消失，右边的条纹色深，反差大。深，反差大。 第一界面交界面差，第二界面胶结好第一界面交界面差，第二界面胶结好；一界面的声；一界面的声耦合率差，管波强，二界面声耦合率好地层波中耦合率差，管波强，二界面声耦合率好地层波中等。等。变密度图：左边条纹明显，右边也有显示变密度图：左边条纹明显，右边也有显示；四、声波变密度测井