声幅-变密度测井(比较好)

常见介质的声学参数
介质 钢 泥浆（缝、洞） 水泥 砂岩骨架 声速（m/s） 5347 1600 2743-488 5486 时差（us/m） 187 620 207-364 182
285.7-363.6 204-253
砂岩（φ=20-35% ）3500-2750 砂岩（φ=5-20% ） 4910-3950
声幅-变密度测井
前言 CBL-VDL测井原理 声幅变密度测井曲线 测井资料定性评价 声幅测井资料的定量解释 CBL-VDL测井的不足之处
前言
声幅-变密度测井（CBL-VDL） 是检查固井作业后，套管和水 泥环（第一界面），水泥环与 地层（第二界面）封隔情况的 常用测井方法
前言
声幅-变密度测井仪，测的是超声波；声幅接 收的是纵波的滑行波，测的是首波幅度值。 变密度接收的是全波列，包括套管波、地层 波和泥浆波（井液波）
测井时间的影响
测井时间的影响
测井时间太早，水泥浆尚未胶结，抗压强度低，与套管耦 合差，使套管幅度变大，把胶结好的井段误认为胶结不好。 如果等的时间太长，浪费钻机时间，钻井成本高。一般测 井等待时间最好选在注水泥后约48小时，水泥抗压强度达 到水泥标称抗压强度的80%时进行测井。
气侵的影响
如果注水泥井段为高压的气层，会使水泥浆气侵。套管波 幅度很大，看上去好像没有水泥胶结造成误判。
套管外径与自由套管声幅理论值
套管外径 (mm) 101.6 127 139.7 177.8 193.7 244.5 273.1 (in.) 4 5 51/2 7 75/8 95/8 103/4 自由套管声幅值
（mV）
89 76 69-72 62 59 51 48
第三部分
固井声幅测井资料定性评价
将套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。 例如，对于以“毫伏”（mV）为单位的声幅曲线， 应转换成以自由段套管为100%的相对声幅曲线： U=A/Afp*100% 式中：
高速地层的影响
高速地层的声速超过套管声速，地层波先到达接收器，或 重叠在套管波之上。
变密度测井资料的应用
检查固井质量
自由套管
CBL保持较高 的稳定值，只 在套管接箍处 有所降低。 VDL曲线显示 为黑白相间的 直条带，接箍 处呈人字纹变 化。 TT曲线保持 一恒定值，仅 在接箍处有所 升高。
在没有其它因 素影响的条件 下，CBL高反 映第一界面水 泥胶结差， CBL低反映第 一界面水泥胶 结好。
变密度测井
采用单发单收声系，源距1.524m（5英尺）。在变密 度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号， 经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电 信号加到示波管或显像管上，调制其光点的亮度。正半 周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或 灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白 色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而 判断一、二界面的胶结质量。
C3 C2
C1 J0 A T
θ θ
J1 J2
J3
J6
J5
J4
R
声波传播中幅度变化规律
声波经过透射，可由套管进入管外的介质，而后 进入地层，在地层中产生滑行波。其强度，即声幅 随管外介质和与地层相接触的介质的改变而改变。 其传播的衰减与地层的岩性有关。管外介质是泥浆 或空气时，它们与套管、地层耦合都很差， J6很小， 透射入地层的声能量很小，折射回来的声能量很小， 地层波很微弱。只有在第一界面和第二界面都胶结 的良好时，地层波才会较强，套管波却很弱或没有。
固井声幅测井曲线的作用
检查补挤水泥的效果 第一次固井声幅曲线异常的对应井段处应补挤水泥，用实线表示。 补挤水泥后，再测一次固井声幅曲线用虚线表示，两次测量结果 重叠可以检查补挤水泥的效果。 评价固井质量
相对声波幅度 ≤２０％ 良好 对应水泥胶结强度为713psi，胶结比 为0.8 ２０－４０％合格 ＞４０％差 对应水泥胶结强度为200psi，胶结比为 0.5
套管和水泥之间存在微环
检查固井质量
CBL 与 地 层 孔 渗 性 能 有 关
检查压裂效果
压裂就是用相当大的压力向井内注入带有支撑剂的压 裂液，压裂低渗透层。在压力取消后，由于支撑剂的存 在，裂缝依然保持，从而提高裂缝的渗透率。由于裂缝 的存在，传播时间增大，衰减增大，地层波幅度减小。 变密度测井图上，地层波条带颜色浅。在压裂前、后各 测一次变密度测井，通过对比就能确定压裂效果。
固井声幅测井曲线的作用
确定水泥上返高度 水泥面在固井声幅测井曲 线上由低幅度到高幅度过 渡的半幅点处。 检查套管接箍 及套管断裂位置
声幅测井曲线在水泥面以上显示的 负尖峰为套管接箍位置；在套管断 裂处，由于套管波严重的衰减，出 现负尖峰，以此来判断套管的断裂 位置。但这方法不能用来判别垂直 裂缝。
A——计算深度点的声幅值，单位为毫伏（mV）； Afp——自由段套管的声幅值，单位为毫伏（mV）； U——相对声幅值，单位为分数（%）。
地层
套管
流体
0
CBL
（％） 100
固井质量评价指标
自由套管
部分胶结
胶结差
无水泥 对于密度为
水泥
胶结 良好
15％ 30％
1.3g/m31.75g/m3低密度 水泥用以上相对 声幅幅度评价， 也可用胶结比来 评价
CBL曲线幅度很低相 对幅度＜２０％.
VDL曲线缺少套管波, 出现明显的地层波, 显示为黑白相间的 起伏条带.
检查固井质量 局部胶结
指套管、水泥、地层之间只 有部分胶结，部分没有胶结的 情况，在实际井中出现的机会 较多，如图所示２２３５－２ ２4２米井段是局部胶结的情 况，曲线特征： （１）TT与自由套管基本一致 （２）ＣＢＬ比自由套管的低， 且不稳定。 （３）ＶＤＬ显示的套管波比 自由套管的弱，套管波的右边 出现明显的地层波。
固井声幅测井
采用单发单收声系，源距1m或0.9m（3英尺），声发 射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按 照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。 接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。 然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿 井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。
发射器
水泥
地层
泥 浆
套管
接收器
声波传播中幅度 变化规律
声波在套管中传波明的能量分配
声波J1由声源T发出,入射到套管壁上, 产生套管波J2和反射波J3,在传播中, 套管使J3产生的衰减很小,不予考虑。 在套管波J2传播中，不断向两边介质 发散子波J5、 J6。由于水泥的声阻抗 （39*106kg/m2.s）和泥浆的声阻抗 （1.5-4.9 *106kg/m2.s相差较大，耦 合情况差，故J5很小。接收器接收的 套管波J4的幅度变化反映套管外介质 的变化。套管外是水泥时，其声阻抗 （10.5 *106kg/m2.s)与套管耦合好， J6 较大，使J2产生的衰减大，接收器 接收的套管波J4就很小。透射入地层 的能量就很大，地层波就很强。反之， 套管波就很强，地层波就很弱。
第二部分
声幅-变密度测井曲线
传播时间
在套管波明显的条件下，传播时间主要反映测井仪器 的居中情况，如果测井仪器居中，在VDL套管波清晰的 井段，套管波传播时间稳定，且与垂直井段的套管波传 播时间的差异在±５μs范围内。 水泥胶结质量：仪器居中时，传播时间比正常值增大 或出现“周跳”表示水泥胶结良好。 仪器偏心：传播时间减小，此时CBL代表的仍然是套管 声幅，但比正确值大幅度减小。
变密度测井
采用单发单收声系，源距1.524m（5英尺）。在变密 度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号， 经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电 信号加到示波器或显像管上，调制其光点的亮度。正半 周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或 灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白 色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而 判断一、二界面的胶结质量。
检查固井质量
曲线特征如下： （１）TT主要为泥浆波 传播时间，一般比地层 波慢，随深度有所变化 （２）ＣＢＬ幅度很低 （３）ＶＤＬ缺少套管 波，地层波较弱，最右 边出现直条带的泥浆波。
套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结较 差
检查固井质量
曲线特征如下： （１）TT主要为泥浆波 传播时间，一般比地层 波慢，随深度有所变化 （２）ＣＢＬ幅度很低 （３）ＶＤＬ缺少套管 波，地层波较弱，最右 边出现直条带的泥浆波。
固井声幅测井
采用单发单收声系，源距1m或0.9m（3英尺），声发 射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按 照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。 接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。 然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿 井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。
套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结差
检查固井质量
2800
快速地层井段的 CBL/VDL响应 TT比自由套管略高 一些；CBL曲线幅度 比胶结好的高；VDL 曲线缺少套管波， 有明显的黑白相间 的波纹起伏条带状 的地层波（与岩性 剖面相关）。
检查固井质量 水泥和地层胶结好， 套管和水泥之间存在微 环，一般只有气体才能 通过，加压后微环消失。 曲线的特征与胶结良好 相似。(1)TT和自由套管 的相同（２）CBL幅度一 般为２０－４０MV； （３）VDL显示出较强的 套管波和地层波。
测井资料质量控制
（1）测量速度小于10米/分钟。
（2）在自由套管中测量50米，曲线变化平稳，波列显示与
套管特征相符。 （3）测量井段必须包含5个以上自由套管接箍信号。
（4）自由套管CBL值为相应套管尺寸规定值的95Βιβλιοθήκη Baidu100％。
（5）在5 ½英寸套管悬挂4英寸套管时，必须测出悬挂器以 上5根节箍。悬挂器在井口时，应该测到水泥返高以上200米。
固井声幅测井曲线的影响因素
CBL测井仪 偏心的影响
声幅曲线幅度不稳 定，与变密度曲线 不匹配。使套管波 传播时间变短，套 管波幅度减小
水泥环微间隙的影响
由于水泥凝固时的压力， 新套管上的油漆或套管 上的油脂，使套管之间 产生微间隙，间隙一般 宽1/10mm左右，不会造 成窜槽，却使套管波幅 度偏大，就像胶结不好 一样，VDL显示出较强的 套管波和地层波
第一部分
套管井中声波传播路径
CBL-VDL水泥胶结评价测井原理
根据几何声学的原理：套管井中 的声波由发射器发出，经过泥浆入 射到套管壁，再经过套管壁入射到 第一界面，而后入射到第二界面。 传播路径大致是：套管波、水泥 环波、地层波、泥浆波 最早到达接收器的是套管波（又 叫滑行波），其次是地层波，最后 泥浆波（又叫直达波） 在水泥环中产生的滑行波,由于水泥 存在大量微孔隙,波在水泥中传播时很 快衰减,接收器收不到这种信号
检查固井质量
/ ft
胶结良好井段的地层波和 裸眼井声波时差对比 TT曲线随深度变化，比自由 套管高一些；CBL曲线幅度 较低，；VDL曲线缺少套管 波，有明显的地层波，黑白 相间的起伏条带，之所以起 伏与岩性有关，不同岩性的 地层其波的传播速度不同。
检查固井质量
胶结良好井段 的CBL/VDL
TT曲线随深度变化, 比自由套管高一些;
第二部分
声幅-变密度测井曲线
磁定位 自然伽马:用于校正深度 传播时间:指同步信号和首波正脉冲之间的时间间隔。 可以用来辅助判断水泥胶结质量，判断仪器是否居中 声幅曲线：判断套管和水泥的胶结质量，一般 CBL测井的声源主频为２0kHz（超声波） 变密度曲线：判断套管和水泥、水泥和地层之间的 胶结质量，记录方式有两种： 调辉记录：以颜色的深浅变化反映声波能量的变化 调宽记录：以记录条带宽度的变化反映声能的变化
泥岩 空气
1800 330
555.5 3000
源距的选择
CBL采用３英 尺的源距是为了 尽可能提高声波 幅度曲线对水泥 胶结变化的敏感 性。
声 波 幅 度 ， 毫 伏
源距
VDL源距５英 尺地层波更明显， 易于评价水泥环 第二界面的交接 情况
声波衰减率dB/ft
CBL刻度
CBL/VDL测井仪器需要在与目的层同尺 寸的自由套管井段进行刻度。若声幅曲线的 单位为百分数（%），则自由套管的声幅值 应当为95～100%。若声幅曲线的单位为毫伏 （mV），则不同外径的套管的自由套管声 幅值必须符合该仪器规定的理论值。