第四节 固井声幅测井及变密度测井
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第四节 声波幅度测井声波在介质中传播,其幅度会逐渐衰减,声波幅度的衰减在声波频率一定的情况下,是和介质的密度、弹性等因素有关的。
测量井下声波信号的幅度的声幅测井,目前主要用于检查固井后水泥和套管的胶结情况。
它是通过测量声波幅度的衰减变化来认识地层特点以及水泥胶结情况的一种测井方法。
一、 岩石的声波幅度测井声阻抗是介质密度和传播速度的乘积ρ=Z •v ,声耦合率是两种介质的声阻抗比21/Z Z 。
两种介质的声阻抗相差越大,则声耦合率越差,声波能量就不容易透过界面,传到第二介质的能量就少。
阻抗相接近时,能量就容易透过界面在第二种介质中传播。
声波在地层中传播,能量和幅度有两种衰减形式,一是因为地层吸收声波能量而使幅度衰减,另一种是存在声阻抗不同的两种介质的界面反射,使声波幅度发生变化。
这两种变化往往同时存在,究竟哪种变化为主要跟就具体情况分析。
如在裂缝发育及疏松岩石井段,声波的衰减主要是由于地层的吸收能量所致;在下套管井中,各种波的幅度变化主要和套管、水泥环、地层之间界面所引起的声波能量分布有关。
因此在裸眼井测量声波幅度可以划分裂缝带和疏松岩石地层,在套管井中测量声波幅度变化,可以检查固井质量。
二、水泥胶结测井(CBL)在下套管的井中注水泥后,套管与井壁之间的环形空间内应充满注入的水泥。
如果固井质量不好,套管与井壁之间的环形空间会残留泥浆。
为了检查水泥与套管是否胶结良好,因此提出了水泥胶结测井。
1.水泥胶结测井基本原理CBL 下井仪器如图3-10所示,采用单发单收声系,源距为3ft(0.91m)。
可以近似认为,发射换能器发出声波,其中以临界角入射的声波,在泥浆与套管的界面上折射,产生沿这个界面在套管中传播的滑行波(即套管波),套管波又以临界角折射进入井内泥浆到达接收换能器被接收。
仪器测量记录套管波的第一峰的幅度值(以mV 为单位),即水泥胶结测井曲线。
这个幅度值的大小除了决定于套管与水泥胶结程度外,还受套管尺寸、水泥环强度和厚度以及仪器居中情况的影响。
29一、声幅-变密度测井原理 声幅-变密度测井采用单发双收声系,同时记录声波全波列和套管波首波幅度。
源距为3英尺的接收器记录沿套管滑行的套管波首波幅度,源距为5英尺的接收器用于测量并记录整个声波波列信息,可以接收到套管波、地层纵波、地层横波(或伪瑞利波)、诱导波如管波(也称为假斯通利波)等。
声波变密度测井显示全波列采用的方法是强度—时间记录:用灰色条带表示声波的正半周幅度,灰度的深浅表示信号幅度的大小,负半周用白色表示,变密度测井图就是随深度变化的黑、白相间的条纹,条带从左向右表示到达时间增加。
二、CBL-VDL测井解释方法原理实验表明,在胶结的套管,声波衰减率与套管圆周中水泥胶结良好部分所占的百分数成正比。
当衰减率降低到最大值的70~80%时,指示固井质量可能有问题。
评价水泥胶结质量的基本参数是根据CBL数据计算的胶结指数,它定义为:胶结良好井段的声衰减目的层的声衰减胶结指数=胶结指数为1表示完全胶结,小于1表示不完全胶结。
胶结指数法评价固井质量的优点是:它只取决于衰减的比值,而不取决于衰减的绝对值。
因此可将某些环境变量引起的可能误差降到最小。
三、声幅-变密度测井的影响因素分析与固井质量评价1.仪器偏心声幅测井记录来自各个方向的套管波叠加后的平均值,因此进行声幅测井时,仪器必须居中。
仪器在井眼中心,从360°方向来的声波都是同相的,测量的声幅最大。
仪器偏心时,最快到达接收器的波只是某个方向上首波叠加的结果,因而声幅测量值比仪器居中时的值小。
仪器偏心对声幅的影响程度显然这种套管波幅度的减小与固井质量无关。
2.套管偏心有时套管在井中是偏心的,牢牢地靠着地层,它使水泥不可能完全充填在套管周围,这样造成套管的一边是自由的,另一边与地层部分地耦合。
即使在没有水泥的一边,由于套管紧紧地靠着地层,套管与地层也可以直接进行声耦合。
这种情况下,声波能量一部分沿套管传播,另一部分传入地层,此时既有地层波的显示,也有套管波的显示。