声幅-变密度测井
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声波变密度测井技术及其应用目前油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。
声波变密度测井是由声幅测井发展而来的,其原理是利用水泥和泥浆(或水)声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响,来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。
井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。
声系的功能是为了进行声波测井,它包括发射探头和接收探头,仪器的源距有两种,3ft和5ft,3ft的用于声幅测量,5ft的用于变密度测量。
电子线路可以挂接连续测斜仪、高分辨率声波、双侧向和双感应等探头,实现多探头组合测井。
一、声波变密度下井仪测井仪的声系由两个压电晶体组成,一个发射,一个接收。
声源的工作频率为20KHz,重复频率15-20Hz。
测井时,声源发出的声脉冲在井内各个方向传播,当传播到两种介质的交界面时,会发生声波的反射和折射。
井下仪电路主要由4个单元电路组成,即逻辑单元、接收单元、低压电源及信号衰减单元、发射控制及换档脉冲检测单元。
逻辑信号首先进入半峰值再生电路,检测出的逻辑信号进入逻辑形成电路,产生发射、接收直流逻辑方波,并形成同步脉冲。
同步脉冲与发射逻辑共同进入逻辑控制电路,产生各种控制信号,触发脉冲送发射电路,经换能器转换成声波信号,经地层传播,被接收换能器转换成电信号而送入预放级,经隔离选择,控制晶体发射、接收,然后接收信号经增益控制、发射干扰抑制等处理,最后与发射标志脉冲经电缆传输到地面。
二、声波变密度测井能够解决的问题1、全波列分析全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息,我们主要对前12-14个波的幅度及到达时间进行分析。
一般情况下,前3个波与套管波有关,反映套管与水泥环的胶结状况;第4-6条相线与水泥环中传播的声波信号有关,它反映水泥环与地层的胶结状况。
2、声波变密度测井检查固井质量(1)套管外无水泥。
这种情况下,套管波反射能力很强,地层波较弱或没有,变密度的相线差别不大,基本均匀分布,套管接箍明显,固井声幅为高幅值。
声幅-变密度测井(张智勇编辑整理)一、测井原理声幅-变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声幅-变密度仪(CBL-VDL)组成,能够实现一次下井,测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。
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。
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首波的幅度。
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象管上,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。
※仪器测井原理(CBL)1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收,经井液折射入套管,产生套管波;2、套管波沿最短路径传播,折射入井液;3、接收器接收声波波列中首波的幅度;4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录;5、当仪器沿井身移动时,就测出一条随井深变化的声幅曲线;6、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。
※仪器测井原理(VDL)1、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);2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号,经电缆传至地面;3、电信号在显像管上被调制其光点亮度,根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带;4、测井图黑(灰)白相间的条带,以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱;5、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。
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。
声幅-变密度测井(张智勇编辑整理)一、测井原理声幅-变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声幅-变密度仪(CBL-VDL)组成,能够实现一次下井,测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。
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。
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首波的幅度。
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象管上,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。
※仪器测井原理(CBL)1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收,经井液折射入套管,产生套管波;2、套管波沿最短路径传播,折射入井液;3、接收器接收声波波列中首波的幅度;4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录;5、当仪器沿井身移动时,就测出一条随井深变化的声幅曲线;6、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。
※仪器测井原理(VDL)1、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);2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号,经电缆传至地面;3、电信号在显像管上被调制其光点亮度,根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带;4、测井图黑(灰)白相间的条带,以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱;5、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。
也可以用下图加以解释,全部波列形成亮暗条纹显示在胶片上,对比度取决于正峰幅值。
波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。
套管波信号显示了很有规律的条纹,而地层波的条纹显得更为扭动。
二、测井资料质量控制自由套管: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。
声幅曲线要根据套管外径尺寸的大小在自由套管处进行刻度检查,且有30-50米连续曲线,曲线变化平稳,符合质量要求,声幅重复曲线误差小于10%。
不同套管外径刻度值如下:变密度门坎合适,灰度清晰,在第一、第二交接面均好的井段,波列变化与岩性具有相关性;测速1800ft/h;变密度曲线在自由套管处应反映出套管波信号,呈现一条条黑白相见的直条带;声幅-变密度测井时,必须带扶正器,以保证仪器居中;测井一般在固井后36-48小时进行。
三、测井资料解释方法2、定量解释①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) * 100%当相对幅度≤20%时,确定为胶结良好;当相对幅度20-30%时,确定为胶结中等;当相对幅度≥30%时,确定为胶结差。
②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,曲线粗而黑,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。
③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。
四、补充规定1、对于新钻井挂尾管、套损管部分悬挂小套管等测量井段内出现套管内径不同的情况,进行CBL-VDL 测井时,在不同直径的套管内实行“分别刻度,分段测量”。
2、CBL刻度值必须和所在刻度井段自由套管CBL理论响应值一致。
3、若无自由套管,在进行刻度时,可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
4、对于全井段悬挂小套管且无自由套管的情况,可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
5、“分别刻度,分段测量”时,两段都必须测量出悬挂器位置,且重复井段不得少于50米。
五、CSU配接便携式CBL-VDL测井仪1、设备连线测量时,便携式机箱上的接线孔下排的1、7、10分别连线对应于电缆缆芯的1、7、10,上排的10连线对应于电缆缆芯的3,未列出的接线孔没有用到。
如图:便携式机箱电缆各缆芯的功能如下表,未列出的没有用到:2、仪器连接注意:下井前一定要检查上下扶正器的销子,防止滚轮处脱开,造成卡仪器的后果。
4、软件操作①CCS置于测RFTA位置,启动便携式机箱的WinMe系统,进入CBL/VDL测井程序。
②填写【W井场数据表】,其中的文件名一般填井名,测井时存储文件的就为文件名.0**。
③【C仪器串选择】声波变密度VCBL。
④【O输出参数】选择第二组,深度采样率为32,太少不能保证CCL曲线的完整,太大导致测井数据量过大。
时间采样率为0.2,只是在时间驱动时有用。
横线1米,深度25米。
④【U曲线参数】输出表P,输入表I。
关于零长的计算:⑤【D深度设置】关于每米脉冲数的设置:默认的393.7表示编码轮送给393.7个脉冲数,测井程序驱动1米的深度。
如果实际深度是1000米,而系统给出的深度为1005米,则需要校正每米脉冲数,此时输入脉冲数应为:1005*393.7/1000=395.67;如果系统给出的深度为990米,也需要校正每米脉冲数,此时输入脉冲数应为:990*393.7/1000=354.33。
校正了每米脉冲数后,系统深度就和实际深度一致了。
便携系统深度长了,脉冲数需要加大,即需要更多的脉冲数才走1米;系统深度短了,脉冲数需要减小,即让更少的脉冲数才走1米;深度信号无用。
⑥【E系统接口设置】选择磁定位、声波变密度、单芯传输、自动逻辑;不能选择电极恒流源;其他的无用。
③输出参数选择:第二组,深度采样率应为32,时间采样率为0.1,每米脉冲数为393.8。
④接口控制选择:磁定位,声波变密度,单芯传输,自动逻辑。
⑤给仪器供电。
通过供电器由电缆4、6芯给声幅仪器供电。
电压175-180V,电流50mA。
供电正常后关掉供电器电源,下次给仪器供电时直接开启供电器开关快速供电。
⑥仪器刻度采用“VBL测试”。
根据套管外径(英寸)选择合适的套管CBL值(mV),寻找“清水段”,即未固井段,使监视波形达到最大,可以进行“测试”,然后进行测前刻度。
⑦测试完成后,即可按照测量时的连线方式进行正常测井了。
4、测井步骤①供电180V,电流大小视井下仪器不同而不同;②在自由套管处刻度,声幅刻度值与套管外径(见下页)对应;③下井过程中监视VBL值,使其不超过刻度值;④在水泥返高处测重复曲线;⑤下至凡尔位置,测主曲线。
关于卫古1井:关于卫古1记号井的备忘录卫古1井位于濮阳县柳屯公社土领大队北约300米处。
1978年3月14日开钻,1978年12月3日完钻,井深4102.51米,基础套管157毫米下至3659.02米。
套管钢级v80,厚壁10.36毫米,补心3.55米。
基础套管在3500米、3000米和2500米附近分别选4.34米、4.32米、4.34米三根短套管的底界作为标准深度。
另外在1950米附近选9.87米套管作为标准节箍,下数第四根套管底界,作为2000米附近的标准深度。
在1500米附近选9.88米套管作为1500米处的标准深度。
在1000米附近选9.01米套管底界作为1000米处的标准深度。
在520米附近选10米套管底界作为500米处的标准深度。
1982年10月22日-10月27日有三个测井队采用手工记号的方法对上述标准深度进行标定,结果如下:卫古1记号井标准节箍及标准深度表表1井口珐琅盘顶面为标准深度的起始点。
计磁器高度为:1.95米 + 25米 + 2.6米 = 29.55米; 钢丝套绳为0.5米; 磁定位零长为0.4米。
现在以3500米大记号为例,说明电缆零长的计算方法。
设电缆零长为L ,则: 3500 + L + 0.5 + 0.4 - 29.55 = 3481.86(由标准深度推导出的深度) 则L = 3481.86 + 29.55 - 3500.9 = 10.51做记号质量检查误差范围 表2说明:计磁器高度:1.95 + 25 + 1.1 = 28.05米 套绳+磁定位零长:0.5 + 0.4 = 0.9米 零长计算:电缆零长 + 0.9 - 28.05。