超声波成像测井技术在套管井中的应用

改善声成像仪器套管探伤效果的方法探讨【摘要】针对井周声波成像仪器（cbil）在进行套管探伤过程中存在分辨率低、探头聚焦效果差、影响因素多等问题，从探头设计、参数选择、操作方法等方面探讨改善声成像测井效果和成像质量的有效方法。

通过采用适合的探头、选择正确的参数、提高扫描速率与良好的操作方法，提高声成像测井仪器的应用水平。

为以后声成像仪器在套管探伤中的应用提供参考。

【关键词】声成像套管测井换能器井周声波成像（cbil）测井是目前最先进的测井技术之一，它是利用超声波对井壁进行扫描并根据井壁回波幅度和传播时间进行成像测井。

利用声成像测井进行套管探伤的方法可以直接获得套管图像，更直观的确定套管变形位置、射孔孔眼位置；检查对套管爆炸整形后的套管形状；确定套管断裂位置等，但由于其主要是针对裸眼井测井设计，价格昂贵，且存在图像分辨率低、探头聚焦效果差、影响因素多等缺点，目前国内利用井周声波成像仪器（cbil）进行套管探伤的应用较少。

本文以阿特拉斯公司引进的1671eb/mb cbil井周声波成像测井系统为代表简要介绍声成像系统的组成、原理和应用。

探讨了影响声成像测井效果的主要因素和改善成像质量的有效途径。

1 声成像（cbil）测井原理井周声波成像测井是由下井仪器电机带动一个旋转式半球形聚焦换能器绕井轴旋转同时向井壁发射较短的超声波脉冲，脉冲沿井眼钻井液传播，被井壁反射，且返回换能器，再利用回波的信息进行成像从而获取井壁的有关信息。

回波幅度及回波时间是测得的两个基本量：回波幅度与岩石声阻抗成正比，不同声阻抗的物质、表面的粗糙程度不同，对声波的反射也就能力不同：回波时间是换能器到井壁距离和钻井液的纵波速度的严格函数，其反映井眼形态。

因此根据超声图像就可直观地判断井壁情况。

2 影响测井效果主要因素（1）声系特性：包括换能器特性、探头旋转速率、数据采样率、声系机电结构等，这些决定了超声成象的固有分辨率；（2）井眼特性：包括测量距离变化、井壁表面结构、井眼倾斜等这些会不同程度地影响成象效果；（3）井液状态：包括洗井液性能、套管液固有吸收和固相颗粒（或气泡）情况、射孔或井漏处的地层性质等，这些往往会导致测井资料质量不合格；（4）仪器操作：包括在测井过程中参数的选择、测速的控制、通过调整声波的门坎、门延和增益来识别首波，这些决定了能否达到最佳的聚焦效果；（5）其它因素：包括仪器温度性能、电路与探头阻抗匹配性能、信号采集数字化精度以及图像处理技术等。

CAST-V测井在套管井中的应用作者：王磊来源：《管理观察》2010年第01期摘要:阐述了CAST-V测井原理及现场应用情况。

CAST-V测井适用于套管井和裸眼井测井,既能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,还可确定工具及异常井段,可检查地层构造及相应参数,识别地层裂缝,判断井壁坍塌。

关键词:CAST-V测井检测在油田开发过程,定期进行工程测井,监测井下技术状况及储层的变化,及时发现问题、解决问题是保持油田稳产,延长油井生产寿命的重要手段[1.2]。

CAST-V测井能立体直观地展示固井质量、套损及射孔情况,定量进行解释,对全井进行系统分析。

在套管井中,它能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,能确定工具及异常井段。

该仪器与电磁成像仪组合测井可较精确的进行薄层划分,能对整个测量井段进行任意方向、任意比例的三维成像,立体直观,检测精度极高,为油田监测提供可靠的依据,对油田稳产起到重要的作用。

一、CAST-V测井仪器CAST-V测井仪是从哈里伯顿引进的仪器,它是一种脉冲超声波系列的测井仪。

见图1。

它由电路、方位和探头三部分组成。

仪器底部为扫描探头,由两个既可以作为发射器也可以作为接收器的压电超声换能器组成。

第一个换能器安装在旋转的扫描头上,可根据不同的套管尺寸选择不同的扫描探头,一般5-1/2-in的套管选用3-5/8-in的探头,7in的套管选用4-3/8in的探头。

当它发射一超声脉冲后马上开关到接收方式,接收的信号经电路处理后上传到地面。

第二个换能器是泥浆壳换能器(Mud-Cell Transducer),用来测量井眼中流体的声速。

换能器正对固定靶,由于靶与换能器之间的距离已知,所以通过记录换能器传播时间,就可以确定井眼流体的传播时差(FTT-Fluild Transit Time)。

它可以被用来确定井眼或套管中的内径及椭圆度。

二、CAST-V测井资料应用(1)检查射孔质量。

声波测井在测井中的应用研究【摘要】随着我国经济和技术手段的不断发展和进步，声波测井技术已被广泛应用。

声波测井技术是指，技术人员依据声波在岩层中的传播特点，来探测井下的地质状况。

为了更好的发挥声波测井的作用，笔者对声波测井技术在测井中的工作原理与方法进行了阐述，并分析了该技术的现实应用情况，探讨了声波测井技术的主要发展趋势。

【关键词】声波测井测井应用20世纪60年代，声波测井方法已开始被应用于测井工作中。

目前，该技术已发展成最流行的物理测井方法之一。

由于在不同的介质中，声波会展现出不同的传播特性，同时，声波还不受泥浆侵入的影响。

因此，技术人员可利用声波技术，来探测井下的地质情况。

＜b＞ 1 声波测井技术工作方法＜/b＞由于声波是声音借于机械振动所产生的运动形式，因此，声波的传播情况与介质的弹性有密切关系。

因声波具有作用快、能量小等特点，所以技术人员在运用声波测井时，可将岩石作为弹性主体，并依据其传播特点来研究井下的地质情况。

目前，声波测井技术主要包括声幅测井技术与声速测井技术。

同时，声波测井技术采用的设备称作声波测井仪，通过该仪器发出的声波，工作人员可估算井下岩层的空隙度，从而探测井下岩层的性质。

声波测井体系由地面控制器、记录处理设施及井下换能器三部分组成。

其中，记录处理设施用于记录接收换能器时产生的时间差，而非声波信号抵达该技术系统时的初始时间，这种测量方法有助于减小测量误差，从而提高结果的精密度。

此外，声波测井技术还引入了信号网络，从而将声波测井过程转变为网络信号传输模型，以便更加精确的探测出井下以及井眼周围的地质情况。

＜b＞ 2 声波测井技术在测井中的应用＜/b＞近年来，声波测井技术经历了快速的发展：声幅测井、声速测井—长距声波测井—超声波测井、多极子列阵声波。

因此，声波测井技术已不再单纯依靠声学技术，而是在其基础上还融入了声学理论、电子信息技术、计算机网络信息处理模型等现代测量技术。

目前，声波测井技术在测井工作中的应用主要表现在以下几方面。

中原油田浅层套管堵漏技术1套管漏失检测技术对于套管漏失井，可选用机械法（双级压差式封隔器加节流器）进行找验漏，结果较准确可靠，但施工时间长，工序繁杂，作业费用高，可借用工程测井法。

1.1井温与连续流量计测井先测一条井温基线，向井内连续注水的同时，分别测出不同压力的连续流量，再测井温曲线对比，可判断套管漏失井段。

1.2彩色超声波电视成像测井利用超声波不同声抗介质界面处传播反射特性，根据接收到的反射波到达时间和首波到达的首波幅度信息，用一旋转的超声换能器，在先进的电子技术和计算机成像技术辅助下，直观和形象地获得套管损坏类型和程度。

1.3放射性同位素找漏向井筒注入含放射性的液体，测得放射性曲线，与该井自然放射性曲线作比较，若曲线在某处放射性强度异常剧增，说明该处吸收了放射性液体，可确定套管漏点位置。

工程测井找漏后，对可疑井段，再采用机械法核实，即可准确验证套管漏失位置和漏失量。

2堵漏液类型的确定2.1水泥浆体系在水泥浆堵漏施工中，水泥浆必须满足低粘度、易泵入、稠化时间适当、控制失水、早期强度发展快、后期强度稳定等理化性能。

因此，在水泥中添加粉煤灰、膨润土、石棉、增强剂和膨胀剂等合适的添加剂，确定了膨胀、分散、高密度的水泥浆体系（见表1）。

表1水泥浆体系性能评价适于温度（℃）抗压强度（Mpa）水泥级别水泥浆密度（g/cm3）稠化时间（min）0.689Mpa水泥石渗透性（x10—3μm2）水泥石体积变化（%）35～7010～42G 1.90～1.9790～1600.1～0.2+ 1.25注：API失水（0.689Mpa/30min）100mL。

（1）水泥级别。

根据油井水泥API标准，选择C级油井水泥，满足浅层套管井温低30～70℃，井深0～2450m的特殊要求。

（2）凝固时间。

选用水泥稠化凝时间为90～160min，水泥浆堵漏时，必须加入适量的速凝剂，使早期水泥强度发展快，减少水泥浆用量，后期水泥凝固时间相对时间延长，水泥与地层充分胶结，强度稳定。

声波测井技术及其在井壁稳定性中的应用声波测井技术是一种常用的地质勘探方法，通过测量声波在地层中传播的速度和频率，可以获取地下岩石的物理性质和地层结构等信息。

声波测井技术在石油勘探和开发过程中有着重要的应用，特别是在井壁稳定性评价和控制方面具有广泛的应用价值。

声波测井技术基本原理是利用声波在地层中传播的速度和频率受地层岩石性质和结构的影响，通过测量声波传播时间和反射波形等参数，推导出地层的密度、泊松比、弹性模量等物理性质。

声波传播的速度与地层的压力、应力状态、孔隙度等因素相关，因此可以通过声波测井数据来评估地层的稳定性。

井壁稳定性是指在钻井作业过程中，井壁的稳定性能够满足工程要求，不发生塌方、裂缝和泥浆污染等问题。

井壁稳定性的评价对于钻井安全和油气勘探开发具有关键的影响。

传统的井壁稳定性评价方法主要依靠实际钻井过程中的直观观察和经验判断，但这种方法存在主观性强、难以准确评估地层稳定性等问题。

声波测井技术在井壁稳定性评价中的应用主要体现在以下几个方面：1. 孔隙度和饱和度评估声波测井技术可以通过测量声波在地层中传播的速度，推算出地层的孔隙度和饱和度等参数。

孔隙度是指地层中的孔隙空间的比例，是衡量地层储集性能的重要指标。

饱和度是指地层孔隙中含有的地层流体（如水或油气）的比例。

通过声波测井数据分析，可以评估地层的孔隙度和饱和度，为井壁稳定性的评价提供参考依据。

2. 岩石力学参数评估声波测井技术可以推算出地层的弹性模量和泊松比等岩石力学参数，这些参数是评估地层稳定性的重要参考指标。

弹性模量是指地层岩石在受力作用下的应变能力，而泊松比是指岩石在受到应力作用时会发生体积收缩的程度。

通过声波测井数据的分析，可以评估地层的岩石力学参数，进而判断地层的稳定性。

3. 地震监测和预警声波测井技术可以实时监测地下岩体的变化，包括地震活动、裂缝扩展等情况。

这对于评估井壁稳定性和采取相应的控制措施具有重要意义。

声波测井技术可以用于地震监测和预警，提前预测可能出现的地震风险，及时采取措施保障井壁的稳定。

油田套损井超声波成像检测技术研究的开题报告一、选题背景和意义近年来，随着全球经济和能源需求的增长，石油行业的发展愈发重要。

然而，石油开采是一项复杂的工作，需要不断改进和提高技术。

而套损井现象是石油工业中的一个严重问题，指的是生产井周围的裂缝、漏洞、腐蚀等导致原油外泄、水进入等问题。

传统的套损井检测方法主要是通过井下探伤设备进行，但是这种方法存在着检测范围狭窄、灵敏度不高、成本较高等问题。

因此，有必要引入新的检测方法来解决以上问题。

超声波成像技术在工程领域中得到了广泛应用，其主要原理是通过超声波的传播和反射来获取被检测对象的形态和内部结构信息。

在石油工业的应用中，超声波成像技术可以被用来检测套损井。

本研究旨在探索超声波成像技术在油田套损井检测方面的应用，为石油工业解决套损井问题提供有效的技术手段。

二、研究内容及方法本研究将针对油田套损井超声波成像检测技术进行研究。

主要包括以下内容：1. 超声波成像检测原理及技术：介绍超声波成像技术的原理，研究超声波成像仪器的类型和参数，分析超声波成像技术在套损井检测中的应用和优势。

2. 套损井超声波成像参数确定：结合油井的实际情况、物性参数和油管的尺寸进行超声波成像参数的选取和优化，以达到检测效果最优化。

3. 套损井超声波成像数据处理：对采集到的数据进行处理，进行信号处理、图像处理和模型拟合，提高数据的可视性和准确性。

4. 套损井超声波成像实验：在实验室中进行套损井超声波成像实验，通过对不同情况下的成像数据进行分析，验证该技术在套损井检测方面的可行性和有效性。

三、预期成果和应用价值预计通过该研究，可以深入探究超声波成像技术在油田套损井检测方面的应用，进一步提升套损井检测的准确性和效率。

具体的预期成果和应用价值如下：1. 套损井超声波成像检测技术的建立：通过研究，建立套损井超声波成像检测技术，并提出相应的操作规范和具体步骤，可供石油工业相关人员参考。

2. 套损井检测效率的提高：超声波成像技术作为一种快速、灵敏的检测方法，在套损井检测方面可以较传统方法提升检测效率，大大减少生产井的损失。