固井声幅测井及变密度测井

二、声波波型与固井质量的关系
从全波列上来分析，为声幅测井、变密度测 井提供方法原理。分几种水泥胶结类型来讨论。 1. 管外无水泥胶结，为自由套管
2. 仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结
3. 套管与水泥、水泥与地层部分胶结
4. 套管与水泥、水泥与地层胶结良好
二、声波波型与固井质量的关系
1、自由套管 (1)L=5ft，T=320us出现套管 波，幅度大，固井声幅测井往 往以自由套管波幅度作刻度的；
固井声幅测井评价水泥胶结质量
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井的优缺点
优点：声幅测井能在一定程度上快速、 简单、直观用于评价第一界面的 胶结质量。 缺点：对二界面及高速地层固井质量的 评价无能为力。
四、声波变密度测井（VDL)
声幅测井只记录声波波列中首波的幅度，因 而，只能检查第一界面的胶结封固情况，但地层 的串槽有可能是由于第二界面胶结封固不好引起 的。因而发展了变密度 ( 变厚度 ) 测井，对井下 接
硬地层条件下，当地层速度比 套管速度高时（如碳酸岩地
层），大部分声波能量传入地 层中，声波在地层中滑行后折 回到井内为接收器接收。地层 纵波比套管波先到达，套管波 迭加在地层纵波上。
地层波
地层横波
地层纵波
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井原理
1 声系：单发单收，源
距为1米
2 接收到的信号： 沿套管传播的滑行纵波 (套管波)
三、固井声幅测井（CBL)
影响水泥胶结测井的因素
4 、套管厚度：套管对声波的吸收是固定的 , 但套管 厚度越小,对声波的衰减越大,测得的声幅值低. 5、微环：固井时,因热效应和压力的影响,套管膨胀,
注完水泥后 , 又可能收缩 , 在套管和水泥环间有
一环形空间,间隙<0.1mm,它使声耦合率变差,使 测得的声幅值增加. 6、仪器偏心和窜槽：不同方向到达的管波相位不同 , 相互抵消,测得的声幅值低.
(2)套管波有规则，其周期可
以计算套管波的频率(18kHz); (3)整个波型的包络线有高的 振幅和能量,延续时间长; (4)无地层波,在945us左右出
现泥浆波。
二、声波波型与固井质量的关系
2、仅套管与水泥胶结 （仅一界面胶结好） 当套管与水泥胶结良好时， 套管波幅度大大减少，而由于 水泥与地层未胶结，在它们中 间有个环形流体层，声偶合很 差，只有少量声能进入环行流 体层，再进入地层的声能最更 少了。因此在波形曲线中无地 层波。 最后出现的泥浆波。
第四节 固井声幅测井及变密度测井
套管井中声波波型分析
授度测井（VDL)
教 学 重 点
CBL和VDL两种仪器的优缺点
固井质量测井评价
第四节 固井声幅测井及变密度测井
井是油田生产最重要 的基础设施! 固井质量的好坏将直 接影响到井的使用寿命， 将影响到整个注、采期间 能否顺利进行生产。
二、声波波型与固井质量的关系
3、部分胶结 当套管与水泥、水泥 与地层部分胶结时，套管
波幅度比自由套管情况下 的幅度小，比套管与水泥 胶结良好的情况下的幅度 大。后续有地层波，但地
层波的幅度并不高，因为 只有部分声能在地层中传 播的缘故。
二、声波波型与固井质量的关系
4、套管与地层都胶结良好 在低速地层条件下，由于 套管、水泥、地层之间的声偶 合很好，大部分声波能量传入 地层中，剩下很少的能量在套 管中传播，因此套管波的幅度 很小。地层波幅度大。在高速
接收器依次得到波有：套管波、地层波 水泥环波、泥浆波
一、套管井中声波波型分析
（一）、套管波 其波列有套管滑行波（纵波、横波），套管与水泥面的一 次反射波（纵波、横波），多次反射波。其中多次反射波的能 量很弱可以忽略不计。而套管滑行波与套管水泥界面一次反射 波到达接收器的时差只差0.2微秒，因此这两种波可看作同时 到达。 （二）、水泥环波 由于水泥环中存在微裂隙，或者水泥胶结不致密，水泥环 波能量很弱，常被其它波列所遮盖，故可以忽略不计。 （三）、地层波列 当水泥与套管、地层胶结良好时，才有明显的地层波。 （四）、泥浆波列 沿泥浆传播的波，特点是它到达接收器的时间是不变的。
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井原理
3 管波幅度与管外介质性质 的关系和分布有关 管波幅度受套管和 管内介质的影响是一个 定值，收到的信号幅度 就取决与套管外介质的
性质和分布。
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井原理
4.评价水泥胶结质量 由于套管与水泥接触， 且Z套管与Z水泥很接近，声耦 合率好，大部分能量都被 折射到水泥环中 ，而少部 分能量折回到井中被记录 ， 声幅值低 。反之 ，水泥胶 结不好，则声幅高。
四、声波变密度测井（VDL) 5、变密度图的解释
② 1好2好，左模糊右深 ③ 1差2好；左深右深；
④ 1好2差；左模糊右模糊。 ⑤ 1差2差；左深右模糊
作业
1．声波测井时，声波可以沿哪几种途径传播 到达接收探头？如何保证初至波是滑行波？ 并证明之。 2．“周波跳跃”产生的原因是什么？“周波 跳跃”现象的应用有哪些？ 3．由声波时差确定地层孔隙度的方法有哪些 ？用体积模型法推导出由声波时差计算泥质 砂岩地层孔隙度的公式。 4．为什么说利用固井声幅测井和声波变密度 测井可以准确地评价固井质量？如何评价？
第四节 固井声幅测井及变密度测井 固井的主要目的

封隔油、气、水层 保护套管 保护生产层


第四节 固井声幅测井及变密度测井
固井质量不好导致的后果严重
采油井：生产层间以及生产层与非生产层间窜通，如
果是水窜，那么采液中的含水量升高，将造成能源的浪费 ；如果是油窜，按规划不该采的层系被动用，将影响整个 采油规划的实施。
削波放大 调辉方波 扫描线段
调宽方波 扫描线段
四、声波变密度测井（VDL) 5、变密度图的解释
① 自由套管：管外无水泥、形成套管－泥浆界面， Z套管 /Z泥浆 大，耦合率差，R大T 小，管波强、地层 波弱或全消失，在变密度图上出现平直的条纹，
越靠近左边，越明显，在套管接头的地方有人字纹。
套管接头 的人字纹 自由套管的 变密度图
四、声波变密度测井（VDL) 5、变密度图的解释
④ 第一界面胶结好、第二界面胶结差；一界面的声
耦合率好、管波弱，二界面的声耦合率差、地
层波弱或消失。变密度图上：左右条纹模糊。
⑤ 第一、第二界面胶结差；一界面声耦合率差、套
管波强，二界面胶结差、地层波弱以至于消失。
变密度图上：右边的条纹模糊或消失，左边的 条纹色深，反差大。
注水井：注入的目标层与非目标层窜流，影响注入效
果，还将破坏一个区域的地应力平衡，引起大面积的套管 损坏，造成巨大的浪费。
采气井：安全问题！
第四节 固井声幅测井及变密度测井 固井声幅测井及变密度测井，属于水泥 胶结测井。前者用来检查套管与水泥的胶结 情况，后者能反映套管与水泥、水泥与岩层 的胶结质量。
第四节 固井声幅测井及变密度测井 从最早的CBL到目前先进的USI,记录了评 价固井质量的声测井方法和仪器的发展历程 TL、CBL VDLCET/SBT USI,CBIL,UBI
评价固井质量的声测井目前有 ①水泥胶结测井(CBL) ②声波变密度测井
(VDL) ③水泥评价测井(CET,SBT) ④超声成像测井
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井原理
4.评价水泥胶结质量 由于套管与水泥接触， 且Z套管与Z水泥很接近，声耦 合率好，大部分能量都被 折射到水泥环中 ，而少部 分能量折回到井中被记录 ， 声幅值低 。反之 ，水泥胶 结不好，则声幅高。
三、固井声幅测井（CBL)
影响水泥胶结测井的因素
1 、测井时间：最好在注水泥后 20-40 小时进行测 量 , 因为水泥有个凝固过程 , 过早或过晚 , 都会 造成错误解释； 2、水泥环的厚度：水泥环的厚度 >2cm时，对套管 波的衰减是个定值 ,水泥环的厚度 <2cm时,水泥 环越薄,对套管波的衰减越小,测得的声幅值高. 3、气侵泥浆：气侵泥浆的吸收系数大,使声波的衰 减很大,此时测得的声幅低,造成误解.
收到的声波波列的前 12 ～ 14 个波的幅度与到达时 间进行记录 。声系与常规声幅测井相同，源距 1m
或1.5m。
四、声波变密度测井（VDL)
1、声系：单发单收，源距为1.5m
2 、目的：全面评价水泥胶结质量 , 了解套管
与水泥环、水泥环与地层的胶结情
况。
四、声波变密度测井（VDL)
3、 记录波的定义及顺序
三、固井声幅测井（CBL)
固井声幅测井评价水泥胶结质量
以“自由套管”（未 固水泥的套管）处得偏转 幅度为A，凡固井声幅曲 线的幅度小于20%A者为固 井质量良好，凡曲线幅度 （20%~40%）A者，固井 质量中等，凡曲线幅度大 于40%A者，为固井质量差 的井段，即存在水泥窜槽 的井段。
三、固井声幅测井（CBL)
(USI、UBI、CBIL) ④井温测井(TL)
一、套管井中声波波型分析
在套管井中声波从发射器发 射至接收的声射线分布情况，有 四种可能途径： ①沿套管传播的套管波； ②沿水泥环传播的水泥环波； ③在地层中传播的滑行纵波与 滑行横波； ④通过泥浆直接传播的泥浆波 而它们按照声波的传播速度 可以计算出最早到达接收器的是 套管波，其次是地层波及水泥环 波、最晚的是泥浆波。
四、声波变密度测井（VDL) 5、变密度图的解释
② 第一、二交界面胶结好，声耦合率好：套管波弱、
地层波很强 ( 很大部分能量透射到地层中去了 ) 。 变密度图： 左边条纹模糊或消失，右边的条纹色
深，反差大。
③ 第一界面交界面差，第二界面胶结好；一界面的声 耦合率差，管波强，二界面声耦合率好地层波中 等。变密度图：左边条纹明显，右边也有显示；
① 套管波：声波信号是在套管内传播的纵波，速 度快，最先到达。
② 地层波：是在地层内传播的纵波、横波、视瑞
利波的组合，幅度值高。 ③ 泥浆波：通过泥浆直接到达接收探头的波，它 到达最晚、幅度稳定且幅度变化不大、频率低。
四、声波变密度测井（VDL)
4、变密度记录方式
① 调辉记录 ② 调宽记录
井下信号