生产测井仪器介绍

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四、声波全波列曲线以及VDL图
地面将接受的信号，只记录声波波列中首波 的幅度，即是声幅测井。记录声波回波的整个 波列并显示录相，即为声波全波列测井。 将井下仪送来的随时间变化的声波波列，经 过电子线路转换，把声波的正半周幅度转换成 相应的亮度，波形的负半周不显示（暗光）。 显示的宽度和亮度的变化取决于信号的频率和 电压幅度。因此，在测井图上形成一条条亮度 不同，间距不同的相线。即谓：“声波变密度 测井曲线”。简称VDL图。 15
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§ 2.4 CBL井下仪介绍
一、概述：
我公司从美国哈里伯顿公司引进的 水泥胶结组合仪（CBL）主要用于水泥 胶结测井，它一次下井可同时测得套管 节箍曲线、自然伽玛曲线、中子曲线和 声波全波列测井曲线。另外，外径43mm 的CBL仪还可用于水平井固井质量的检 查。与之相配接的地面测井设备是DDLIII 或EXCELL-2000。
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2.
测量原理：
每个换能器发射频率为 450kHz 段脉冲超声波，该 超声波垂直入射到套管内壁，大部分由套管与接触面 反射回换能器，这样就可测得套管内径大小。另有一 小部分超声波能折射进入套管壁，并在其中来回反射。 在套管与水泥环接触面上的每一次反射，都有部分能 量向外传播。套管壁厚决定了在套管内回波的传播时 间，因此，测得了套管壁厚。 另外，由于仪器可探测到套管外壁与水泥环界面上 的信号，乃至能接受到水泥环与地层分界面上的信号， 可估算出水泥环的声阻抗数值，并根据水泥声阻抗与 抗压强度的实验关系，还可对水泥环与地层的胶结情 况作一些估价。
§2.2 声幅曲线的应用
现场试验表明，在注入水泥的20~40小时进行固井 声幅测井效果最好。 声波曲线主要是作对固井质量的定性判断。实际 中用于检查固井质量。 水泥和套管的胶结情况不同，在固井声幅曲线上的 显示也不同。 1. 水泥面以上曲线幅度最大。 2. 声幅曲线显示由“自由套管”高幅度向低幅度变化处 为水泥面位置（也称水泥返高）。 3. 在管外水泥胶结良好处，曲线为低值。
二、3-5/8″MSC多探头井径仪
该 仪 器 是 由 美 国 康 普 乐 （ COMPUTALOG ）公司生产，专门配 接于 AT+ 地面测井设备上，用于检查内 壁状况以及精确检查射孔质量的一种成 像仪器。
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1. MSC仪器结构与原理
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MSC仪外形图
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四、CBL仪的特点：
CBL-VDL方法能说明第一界面及第二界面的胶结情 况，还能估算水泥抗压强度值，这些与声幅相比，都 是明显的进步。 但是 CBL-VDL 方法并没有完全克服声波测井方法的 缺点，纵向分辨率并没有提高，对水泥在套管外分布 的方位无法识别，对第二界面的识别还只是定性的、 粗略的。 因此，上世纪九十年代中期我公司从美国哈里伯顿 公司引进了脉冲回声仪（PET）来解决上述问题。
外径：3-5/8in (9.21cm) 长度：56.75in(144.15cm) 重量：83lb(37.73) 耐温：350 ℉ (177 ℃) 耐压：10000psi(680atm) 测量范围：4~7in OD (10.16~17.78cm) 灵敏度：0.05in (1.27mm)
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一、3-5/8″MAC-B四十臂井径仪
该仪器在圆周上均匀分布有四十个探 测臂，一次下井可测得套管的最小内径及 剩余臂厚的变化曲线。它是由美国哈里伯 顿公司生产专门配接于DDL-III地面测井 设备上工作的。
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MAC外形图
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MAC仪器技术性能指标：
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§ 2.5 PET测井仪介绍
绪论
脉冲回声仪（PET）是用来检查套管质量状 况及评价水泥胶结情况的新一代测井仪器，它 测得的井下套管参数及水泥胶结评价结果具有 精度高、可靠性强、重复性好等优点。由于采 用处理数字化、井下仪器微机化以及混合式微 电子线路等手段，使得在水泥胶结评价方面比 CBL 仪 具 有 明 显 优 点 。 目 前 ， 仪 器 配 接 在 EXECLL-2000地面测井设备上。
生产测井仪器介绍
主讲人：李英善 新疆石油管理局测井公司 测试分公司 2001年2月
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引言
在油田开发过程中，油田测试自始至终伴随着油 田开发，为油田的高产、稳产提供准确的基础资料。 本讲座主要分三部分内容分别介绍： 第一部分： 工程测井仪器。 第二部分：产液剖面的动态监测仪器。 第三部分：注入剖面的动态监测仪器。 本讲座主要根据上述三部分内容结合我公司现有 的仪器介绍它们的测量原理，测量方法以及应用情况。
平均内径 仪器居中度
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3. PET与CBL测量特性比较：
CBL仪器纵向分辨力差，对仪器偏心很 敏感，对微环空敏感。而 PET 对微环空和 仪器偏心均 CBL 不敏感，它可准确给出窜 槽位置和宽度，纵向分辨力强，可全面评 价水泥胶结及套管质量状况。
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第三章 检查套管质量
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一、PET的结构及工作原理
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PET外形图
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源自文库
1.
仪器结构特征：
如图所示，PET有八个换能器，每个换能器 既是发射器又是接受器。八个换能器互成 45 度 角螺旋式排列。每个换能器用高压激发增益放 大器发射出超声波，并对反射回来的超声波进 行高速数字化，同时把数据送到地面进一步处 理。 该仪器还组合了重力加速度计，用于测量井 斜及相对方位。还组合了磁定位仪和自然伽玛 仪，用于校深。 24
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三、3-1/4`` CBL仪器技术性能指标：
仪器外径：3-1/4in (8.26cm) 仪器长度：269.45in (684.41cm) 仪器重量：245Lb (111.1kg) 最小井眼尺寸：4in (10.16cm) 耐温：350 ℉ (177 ℃) 耐压：20000psi(1400atm)
三. 水泥胶结质量的评价指标：
相对幅度C与水泥胶结指数BI的确定：
C =（目的层段的声幅值÷自由套管段的声幅值）×100%
一般地 ：
C 20% (BI 0.8)解释为胶结良好。 C=20~40%(BI=0.6~0.8)解释为胶结中等。 C 20% (BI 0.6)解释为胶结不好。
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套管质量目前有很多种方法，新疆油 田常用的方法有二类 。即：井径测量法 （多臂井径仪）、超声波测量法 （PET,CAST）,下面将分别介绍。
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§3.1 多臂井径检查套管内径
目前，我公司引进的多臂井径有两种， 它们主要应用于检查套管内壁的损伤、 腐蚀、穿漏以及套管变形，还可以精确 地检查射孔质量，下面分别介绍。
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一、声波全波列测井原理
发射探头发出20kHz的声波信号，该信 号穿过井液到达套管、水泥环、地层。各 种不同的介质以其不同的特性可引起声波 的速度、幅度和频率的变化。近源距和远 源距接受探头上述信号分别送到地面。
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二、全波列声波的波形
如图所示：
幅度 mV 发射 声波 套管波
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二. 套管信号在传播过程中的幅度衰减情况
1. 在泥浆内的衰减： 在同一直径套管的井中，声波在泥浆中的衰减是常数，声 波信号的部分能量将转变为热能。 2. 跨过泥浆—套管界面的衰减： 无论套管是否被水泥胶结，测井过程中跨过泥浆—套管界 面的透射波能量接近于常数。 3. 在套管钢内的衰减： 由于套管钢材衰减性质不变，而测井过程中声波在第一界 面传播路径不变，因此，信号在套管内的衰减是常数。 4. 沿套管旁的衰减： 滑行波传播时，声波的辐射将部分能量转移到在相邻介质 中去，环外的性质及其分布状态对转移量影响很大。当滑行波 通过“自由套管”时，能量转移比较小，使记录到的声波幅度 较大；在水泥胶结好处，滑行波通过的时候，能量转移很多，8 2016/6/6 所以记录到的声波幅度很小。
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第二章 检查固井质量测井
每口井 完钻固井后，首先遇到的就是检查固 井质量，在上世纪七十年代到八十年中期，主 要用声幅/节箍测井仪来测量，由于它只能检查 第一界面（即：套管与水泥环之间）的胶结情 况，不能反映第二界面（即：水泥环与地层之 间）的胶结情况。因此，后来发展成为声波全 波列测井，也称声波变密度测井。我公司从美 国哈里伯顿公司引进的43 mm和83mm两种外径 的水泥胶结仪（CBL）就是用来测量第一界面 和第二界面水泥胶结情况的。 下面将详细介绍。
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§2.1 CBL仪器测量原理
如图所示：
电 子 线 路 部 分
CBL井下仪
水泥环
声波在第一界面的传播路径
水泥环 地 层
T T T I Ra I II
泥浆
套管
声波在第二界面的传播路径
Rb
套管
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注：
在上图中： T:表示仪器发射探头。 Rn:表示近距离接受探头。 Rf:表示远距离接受探头。 I:表示隔声体。
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§ 2.3 声波全波列测井
由于固井声幅测井存在一个重要的缺陷：它 只能反映水泥环与套管的胶结情况，而不能反映 水泥环与地层的胶结情况。因此，上世纪八十年 代中期，在声幅测井的基础上，发展出了声波全 波列测井，也叫声波变密度测井。它与声幅测井 组合使用，可更多地提供有关水泥胶结情况判断 水泥环第二界面的胶结情况。
MSC仪器测量原理：
如图所示，该仪器在圆周上均匀分布着 四十个探测臂，每个探测臂带动一个高灵 敏度 LVDT 传感器，当仪器在井下测量时， 四十个 LVDT 传感器将套管内壁上微弱的 井径变化信号，经电子线路数字化处理后， 实时地送到地面。 地面计算机将井下送来的四十道信号， 还原成四十条测井曲线。此外，还可根据 用户的要求出据某一目的井段的成像图。
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一. 声波的发射与接受
发射探头发射的声脉冲在井内 向各个 方向传播，其中一束声波穿过泥浆，以临 界角入射泥浆与套管界面，进入套管并沿 套管滑行，我们称该波为滑行波。 滑行波在管内传播时又波动辐射，产 生传播方向与套管壁法线成临界角的折射 波，产生在特定部位的折射波将到达接受 探头并被接受 。
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第一章 概述
在测井作业中，对下套管固井以前进行的测井称裸眼测 井。在油井投产后直到报废为止的整个生产过程中，凡采 用地球物理测井工艺技术进行井下测量并录取资料的工作， 统称生产测井。生产测井内容很多，主要有检查固井质量、 检查套管质量、抽油井产液剖面的动态监测、自喷井产液 剖面的动态监测、注水井吸水剖面的动态监测以及查串、 找漏等。 另外，随着油田的进一步开发，老井的挖潜增效工作， 越来越紧迫的提到议事日程上来了，为此我公司从美国哈里 伯顿公司引进了储层监测仪（RMT）用于对老井区块剩余油 的含油饱和度以及相关地质情况进行综合评价。（目前， RMT还未投入使用。） 下面就上述几个方面分别介绍。
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CBL外形图
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二、1-11/16`` CBL仪器技术性能指标：
仪器外径：1-11/16in (4.29cm ) 仪器长度：277.17in (577.0cm) 仪器重量：37.4kg 最小井眼尺寸：2.5in 耐温：350℉(177 ℃) 耐压：20000psi(1400atm)
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3. 应用：
PET测井提供的井下信息参数可分为二类： ⑴ 套管质量显示： 套管厚度 套管椭圆度 井斜及相对方位 声波节箍曲线 磁性节箍曲线 自然伽玛曲线 ⑵ 水泥胶结显示： 水泥胶结成果图 泥浆传播速率（us/ft）
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⑵ 水泥胶结显示：
水泥胶结成果图
泥浆传播速率（ us/ft ）
地层波
泥浆波
时间（us)
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三、全波列声波在井中的传播
如上图所示，发射器发射的声波，经 过井液后到达套管时，一部分沿着套管传 播后，又经过井液被近源距接受探头接受， 称为套管波；一部分则透过套管和水泥后， 到达地层，并在地层内传播，返回时又透 过水泥环和套管、井液后被远源距接受探 头接受，称为地层波。