声波变密度测井
精选生产测井若干种固井质量检测技术的对比分析
21
3 几点建议(续)
④ SBT测井用扇区水泥图进行管外环形空间水泥成像，能直
度衰减和声波的衰减系数、时差，还有全
波列；
③ 使用137Cs放射性源。用远近探测
器分别定量测量管外平均密度，套管壁厚，
套管偏心系数等信息；
12
1 国内现有的固井质量测井技术 1.3 声波－伽马密度测井
技术特点(续)
④ 能识别水泥环与套管之间的微间隙、水部分测井质
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1 国内现有的固井质量测井技术
1.5 CET水泥评价测井
技术特点
• 确定水泥抗压强度； • 对微环有抗干扰性（如微环内充填气体则 影响加大）； • 有一定分辨沟槽的能力； • 能消除环境（如快地层）的影响； • 可以确定套损的腐蚀程度及套管的椭圆度； • 不能对第二界面提供评价。
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1 国内现有的固井质量测井技术 1.5 CET水泥评价测井 应用情况
1
1 国内现有的固井质量测井技术
1.1 声波变密度测井
技术特点 声波变密度测井是现场检查固井质量常用
的测井方法，其优点是仪器国产化，采集信息 较丰富即在对应的每一深度采样点上，输出一 个反映该点所在层段的声波全波列图，一般情 况下提供的固井质量检测资料及评价结果能满 足油田生产的需要。
2
1 国内现有的固井质量测井技术
两种SBT仪器设计上有差别，两者的性能也有所不同。 Eclips-SBT贴井壁测量，受水泥空隙、双层套管、仪 器偏心、泥浆性能变化等诸多因素的影响小，能了解水 泥沟槽大小、形状、位置和方向，且不受快地层的影响。 而康普乐SBT为居中测量，在一定程度上仍受井内泥浆 气侵、仪器偏心的影响，且不能定向测量。
声波测井介绍
声波是近年来发展较快的一种测井方法。由最早的声速 测井、声幅测井发展到后来的长源距声波测井、变密度测井、 井下声波电视(BHTV)、噪声测井到现在的多极子阵列声波测 井、井周声波成像测井（CBIL）、超声波井眼成像仪等。特 别是声波测井与地震勘探的观测资料结合起来，在解决地下 地质构造、判断岩性、识别压力异常层位、探测和评价裂缝、 判断储集层中流体的性质方面，使声波测井成为结合测井和 物探的纽带，有着良好的发展前景。
在薄层左侧面上，存在作用力
；在其右侧面上，
由于声波在介质中传播了 以后，声压变化为
（为
负值），因而对此体积元右侧面的作用力为：
所以该薄层沿其传播方向运动的作用力为：
即：
根据牛顿第二定律，此力等于薄层的质量和其加速度的 乘积，所以有：
两边化简并对时间积分，有：
（1）
为积分常数，当没有声压作用时（t=0），薄层的运动速度为
等效声中心（声源）传播到距等效声源为r的某处，此时声波的 波阵面是以声源为球心，r为半径的球面。若声源发出的总功率
为W，则由声强的定义有：
从上式可以看出，对球面波来说，随着传播距离的增加， 波阵面上的声强按平方规律衰减。
对于柱面波，若柱状声源长度为 ,圆柱波阵面的半径为 ， 声源声功率为 ，则波阵面上的声强为：
能量称为声功率，用W表示，单位为微瓦（W）。在声波传
播的波阵面上，单位面积上声功率的大小称为声强，声强通
常用J表示，单位为W /m2。
为了说明声压和声强的数学关系，先讨论由于声压引起
声波测井原理
纵波：介质质点旳振动方向与波旳传播发向一致。弹 性体旳小体积元体积变化，而边角关系不变。
横波：介质质点旳振动方向与波传播方向垂直旳波。 特点：弹性体旳小体积元旳体积不变，而边角 关系发生变化，例如,切变波。
注意：
(1) 横波不能在流体（气、液体）中传播，因为它旳 切变模量=0
2 弹性体旳应力和应变
2.1物体分类
弹性体：当物体受力发生形变，一旦外力取消又能恢 复原状旳物体，称为弹性体。
塑性体：反之，当物体受力发生形变，一旦外力取消 而不能恢复原状旳物体，称为塑性体。
弹性体
可变成
塑性体
在声波测井中，声源旳能量很小，声波作用 在岩石上旳时间很短，因而岩石能够当成弹 性体，在岩石中传播旳声波能够被以为是弹 性波。
VP (m/s)
VS (m/s)
第一临界角 第二临界角
泥
岩
1800
950
62º44´
不产生滑行横波
砂 层（疏松）
2630
1518
37º28´
不产生滑行横波
砂 岩（疏松）
3850
2300
24º33´
44º05´
砂 岩（致密）
5500
3200
16º55´
30º
石灰岩（骨架）
7000
3700
13º13´
25º37´
绪论
声波测井
声波测井
声波
声波旳分类 一般按照频率来分，声波能够分为：
超声波（ultra-sonic wave）>20Байду номын сангаасHz
声波 (sonic wave)
20~20KHz
次声波（infrasonic wave) <20Hz
声波变密度测井技术及其应用
即逻辑 单 元 、 收单 元 、 接 低压 电源及 信号 衰 减单 元 、 发射控制 及换档 脉冲检测 单元 。
２ 声 波 变 密 度 测 井 的 应 用 ２ １ 检 查 固 井 质 量 ．
２ １ １ 套管外无 水泥 。该种情 况下 ， ． ． 套管 的波反 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 ， 管接 箍 明显 ， 套 固井声 幅为高 幅
１７ ６ ０声 波 仪 器 外 型 尺 寸 图
传输 到地 面 。 井下 仪电路 主要 由四个单元 电路组 成 ，
声 波变 密度 测井 也 属 于声 波测 井 的一 种 ， 原 其 是利用水 泥和 泥浆 （ 或水 ） 声阻抗 的较大差 异对 其 沿套管轴 向传播 的声波 的衰减 影响来 反映水 泥与套 管间 、 管与地层 的胶 结质量 。 套 井下仪器 主要 包括 声 系和 电子线 路两 部 分 ， 系的功 能是 为 了进 行 声 波 声
１ 声 波 变 密 度 测 井 原 理 、 器 仪 １ １ 声 波 变 密 度 测 井 原 理 ．
６ ＃
２ ＃
逻 辑信 号首 先 进入 半峰 值 再生 电 路 ， 测 出 的 检
逻辑 信号进入逻 辑形成 电路 ， 生发射 、 收直流逻 产 接
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 ， 生各种 控制 信号 ， 发脉 冲送 产 触 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 予放 级 ， 隔离 选 经 择 ， 制 晶体 发射 、 收 ， 控 接 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
声波变密度测井技术及其应用
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。
声波变密度测井影响因素研究
工作研究—16—声波变密度测井影响因素研究符 林 胡天然 姜博涵（中国石油集团测井有限公司辽河分公司生产测井项目部，辽宁 盘锦 124010）引言：现阶段，声波变密度测井方式应用效果较为显著，通常利用该方式检测固井仪器，以保证固井的质量。
同时，在实际的测井过程中，需以声波变密度为主要参数，根据该方式能够有效检测对声波信号强度。
因此，声波变密度仪器在油田测井工作中应当较为广泛，并以此解决相关问题，从而达到良好的检测效果。
1声波变密度测井原理利用声波变密度开展测井工作时，则需借助相关仪器，以此发射出高压脉冲，继而触发晶体，并将接收后的信号以此传递到线路中。
同时，利用通道声波信号进行有效处理，将处理好的信号传输到地面中。
因此，声波变密度测井的方式需通过对电路的控制，以达到良好的切换。
通常情况下，当完成测井工作之后，需明确具体测量的数据，并以此为声波，将其与首波进行同步，掌握其具体的时间差。
根据对数据的有效了解，以此能够准确计算出孔隙度，从而明确储层中的相关信息。
并且，在实际的测井工作过程中，确保首波与声波同步时，避免被干扰现象的影响，明确声波变密度测井的影响因素，防止测井工作质量出现下降的趋势，影响实际的测井效果。
例如，以中国石油集团测井有限公司辽河分公司为例，该公司成立于2018年，主要经营测井项目，对测井仪器进行检定。
同时，还包括油气田测井、射孔，并为人们提供测控技术服务以及测井数据等工作。
因此，该公司的工作开展过程中，以测井工作为主，在实际的测井过程中，主要采用的方法为声波变密度测井。
并且，该技术得到了显著的应用效果，但在具体的应用过程中通常还会出现有关问题。
为此，技术人员应当结合实际情况，针对影响因素，采取相应的方式，以此达到良好的检测效果，提高整体的测井质量，保证声波变密度测井工作符合规定的标准，满足测井工作的基本要求，可对测井工作进行有效分析，推动该技术的广泛应用。
2声波变密度测井的实际影响因素2.1电源频率影响 在实际测井工作中，技术人员应当根据测井工作的具体要求，并对其进行充分了解，以此结合具体情况，采用声波变密度的测井方式，在该方式的利用下需应用发电机为测井工作提供电源[1]。
SDZ-3041声波变密度测井仪解析与故障分析
Ｓ Ｄ Ｚ 一 ３ ０ ４ １ 声波变密度短节＋ Ｓ Ｄ Ｚ 一 ３ ０ Ｂ ０ 双感应八侧向。
１ ． ２ 工 作原 理 ｌ Ｚ
３ ）对 于声 波探 头 的 四个 接收 晶体 ，在 变 密度 测 井中可把离发射晶体最近 的接收晶体作为 ３ Ｒ信号接 收 晶体 ，把 离发 射 晶体最 远 的接收 晶体 作 为 ５ ｆ ｔ 信 号 接 收 晶体 。 可 以通 过单 片机 的指 令控 制仪 器 为声波 工 作 方式 或变 密度 工作 方式 ， 通过 单 片机还 可 以控制 选
Ｓ ＤＺ － ３ ０ ３ ０绝 缘 短 节＋ Ｓ ＤＺ － ３ ０ ５ ５挠 性 短 节￣ Ｓ ＤＺ 一 ３ ０ ９ ０ 补 偿 中子＋ Ｓ ＤＺ － ３ ０ ７ ０ 连 斜微 球＋ Ｓ Ｄ Ｚ ． ３ ０ ８ ０ 液 压 推靠＋
个 接收 探头 到 同 一深度地 层 的时差 ，得到 薄层 （ 即高 分 辨 ）时差 。利 用第 一个 接收 探头 和第 四个 接收探 头 在 上下 围岩 的时差 平均值 ，得到补 偿 时差 。
化 设 计 、数 字 处 理 等 先 进 技 术 ，大 大 缩 短 了仪 器 长 度 ，改 善 了仪器 的地 层分 辨率 。一次 下井 ，可 同时 完 成 电极 系 、双 侧 向 、感应 、补偿 声波 、高分 辨 声波 、 微球 、微 电极 、井径 、 自然伽 玛 、补 偿 中子 、补偿 密 度 、连 续 测 斜 等 功 能 ，极 大地 提 高 了测 井 时 效 。而 Ｓ ＤＺ － ３ ０ ４ １声 波变 密 度短 节是 对 原有 的快 速 测 井平 台 声波 测 井功 能进 行扩 展 ， 使 仪 器兼 顾声 速和 变 密度 两
关 键 词 ：声 波 变密度 ；通 讯 电路 ；信 号处理 ；基线 中图法分 类号 ：Ｐ ６ ３ １ ． ８ ３ 文献标识 码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ０ ０ ４ — ９ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ５ ． ０ ３
固井质量测井评价技术
（3）
（4）
（5）
——声波衰减率，单位为dB/m或dB/ft； g——当次固井井段中水泥胶结质量最好处的声波衰减率，可根据实验水泥抗压强度通过本标准图1求得，单位为dB/m或dB/ft； A1、A2——分别为近接收换能器R1和远接收换能器R2接收的声幅值，单位为%或mV； A1g、A2g——分别为当次固井最好水泥胶结井段近接收换能器R1和远接收换能器R2接收的声幅值，单位为%或mV；
第*页
4.1、声波/变密度测井评价方法
测井评价方法
CBL相对幅度法 CBL为套管波幅度读数，这种测井方法应用较广，测量参数较少，解释方法也相对简单。CBL使用相对幅度Ｃ评价固井质量： 其中：CBL—目的井段的CBL值； CBLP—自由套管段的CBL值。 Ｃ≤15％为固井质量良好； Ｃ在15％～30％为固井质量中； Ｃ≥30％为固井质量不好。
第*页
2.3、分区水泥胶结测井(SBT)
测井原理
优点： （1）不受仪器偏心的影响; （2）适合在各种流体的井内测井； （3）不需要自由套管刻度，特别适合于检测无自由段套管的固井质量； （4）基本不受快速地层的影响。(仪器设计使用的短源距,使补偿衰减测量结果基本上不受快地层的影响。) 缺点： 无法区分微环隙和差胶结。
第*页
水泥浆类型的影响
测井影响因素
水泥浆密度越低，声幅越大； 水灰比越大，声幅越大。
第*页
水泥环外地层（包括快速地层）
测井影响因素
快地层(硬石灰岩和白云岩)的声速超过套管声速，地层波先到达接受器，或叠加在套管波之上，影响了固井评价，这时应辅助常规声波检验。
第*页
汇 报 内 容
BR——胶结比； fp——自由套管声波衰减率，单位为dB/m或dB/ft； CBLfp——声幅值，单位为%或mV； ——测量深度点的声波衰减率，单位为dB/m或dB/ft； CBL——声幅值，单位为%或mV。 g——当次固井水泥胶结最好井段的声波衰减率，通常在当次整个测井井段中衰减率最高，单位为dB/m或dB/ft； CBLg——当次固井水泥胶结最好井段的声幅值，通常在当次整个测井井段中声幅最低，单位为%或mV。
声幅验收及评价标准
精选课件
11
数据齐全的测井通知单：
精选课件
12
数据不全的测井通知单：
？ ？ ？
？
精选课件
？ 13
3、稳定套管接箍问题
声幅曲线验收标准： 测量井段由井底遇阻曲线测到水泥返高面以上曲线 变化稳定井段，并测出5个以上的稳定套管接箍，且 每个套管接箍反映清楚，接箍幅度在2cm以上，。
如测不到5个连续稳定的套管接箍，应将曲线一 直上拉直至地面。
精选课件
8
精选课件
9
重复曲线
伊52-12-1
主曲线
精选课件
10
2、测井通知单基础数据不全或不准确
开发井：井号、井别、钻井队号、固井时间、测井时 间、油（气）顶、油（气）底、设计短套管位置、预 计水泥面、预计水泥塞、联入/套管头高、特殊工具位 置（悬挂器、热力封隔器、分级箍等）、候凝时间、 高低密固井井段、固井队技术员姓名、电话； 评价井：套管程序（技套、油套） 探井：水泥浆密度、钻井液密度、设计分级箍位置、 套管程序（技套、油套） 美威井：井内流体性质（泥浆密度、粘度） 、是否为 原钻机、套管程序 说明：固井质量检查测井通知单应为打印
18
目录 一、声波变密度测井曲线验收标准 二、固井质量评价标准 三、各甲方单位特殊要求 四、解释中要注意的事项
精选课件
19
固井质量评定执行标准：
吉林油田所有井都依照吉油市字 （2005）81号文件规定的《固井质量 评价标准》进行评定。
精选课件
20
利用声波幅度进行固井质量评价：
1、高密度水泥浆固井：密度＞1.75g/cm3
序号 1
测井项目 自然伽玛
深度比例 测速（m/h） 测量值单位 符号
常用的声波和密度测井的井径校正方法
实用声波和密度测井的井眼校正方法测井约束地震反演是目前最广泛应用的储层横向预测技术，但它要求输入高质量的声波、密度测井曲线，制作高精度的地震记录，建立准确地初始波阻抗模型和标定层位。
测井和地震结合最重要的信息就是声波和密度。
测井资料是在井内测得的，必然要受到井眼影响，尤其是井径影响。
有必要对声波和密度测井曲线作井径校正。
一、声波的井径校正方法1）目前使用的井眼补偿声波测井仪器对井眼有较强补偿作用，但当扩径严重时或井壁很不规则时，Δt明显增大。
可以首先计算出解释层内声波时差上限值Δtmax：Δtmax＝Vsh*Δtsh+(1-Vsh)*Δtp〔1〕Δtsh是井壁未垮塌处泥岩声波时差；Δtp是井壁未垮塌处纯砂岩声波时差。
是人工选择的参数。
当实际测出的Δt≤Δtmax时，仍取Δt；当实际测出的Δt>Δtmax时，且井径与钻头之差（cal－bit）大于某一规定值△D时。
这时，认为该井段由于泥浆浸泡、井壁垮塌造成声波时差曲线异常，令△t＝△tmax。
2) 曲线相关校正〔2〕井眼垮塌较大的井段一般是泥岩段或泥质含量较大的井段。
一般隋况下，这些井段居中仪器和探测探度较大的仪器受井垮塌的影响较小．可以采用曲线相关的校正方法校正贴井壁仪器的测井响应．如密度测井曲线。
用一条或多条受井眠影响小的测井曲线为母曲线．待校正的曲线为目标曲线。
在非扩径段，建立曲线与目标标曲线之间的相关关系。
预测校正垮塌井段目标曲线。
工作中发现．用一元回归就可以得到较好的校正效果。
Smiths曾根据对大量测井资料的研究,提出速度和电阻率之间存在如下经验关系S(v)=x * R y式中S(v)为声波速度;x为比例系数;R为电阻率;y为电阻率系数。
用最小二乘法拟合得到声波和电阻率经验关系：ACcor=105.95*RT0.1384 (R2=0.9561)采用该公式计算声波时差值ACcor时,还应进行必要的判别:当实测值AC大于ACcor,且井径与钻头直径之差cal-bit>CACT(CACT为界限值,一般取1.7 inch),就说明采样点时差值的增大是由于扩径引起的。
提高声波变密度测井曲线质量的方法
在进 行声 波 测井 过程 中 ，测 量对象 是声 波 同步 测 井 则 对 整流 出 来 的 １０Ｖ高 压 进 行 了 稳 压 和 滤 ５ 到 首 波之 间 的时 差△丁，根 据得 到 的时 差来 计 算 地 波 ，最后 才送 到发 射变 压器 。
一
５ 一 ８
油气 田地 面工 程 （￣ｐ／ｗｗｗ．ｑｄ ｃｃ ｍ ｈ￣ ：／ ｙ ￣ ｍｇ ．ｏ
次 级产 生 ３０ ０Ｖ左 右 的高 压 。用 此 高 压触 发 发 射 ０
晶体 发声 ，产 生声 信 号 ，接 收 晶体 接 收该信 号 ，送 到地 面 。高压 电源没有 稳压 和 滤波 电路 ，经 过整 流 后 的 ２０Ｖ高压 直 接送 到 发 射变 压 器 ，在 进行 变 密 ０ 度测 井 的过程 中 ，用接 收 到 的声波 强度 和 幅度 的变
井，还可以进行套管井 固井测井 。变密度曲线是反 井过 程 中 ，只要能 够保 证 同步 到首 波之 间没 有严 重
映 固井 质量 的 重 要 指 标 ，较 以前 使 用 的声 幅测 井 况 ， 同时 能提 供 水 泥 与地 层 第 二界 面 的胶 结情 况 ， 的杂 波干 扰 ，可 以很好 地抓 住 首波 ，轻 微 的杂波 干 在 变 密 度 测 井 过 程 中 ，需 要 获 得 两 个 测 井 信 仪 ，它不但 能检测套管与水泥第一界 面的胶 结情 扰 和后 续 波饱 和失 真对 声波 测井 的影 响不会 太 大 。 因而在 河南 油 田同井质 量检 测 中得 到普 遍应 用 。但 息 ：一 个 是 ３ 信号 ，测 量首 波 幅 度 ，反 映第 一 界 水泥 环 和套管 外壁 之 问 ）的胶结 情 况 ；另一 个 陔型仪 器 自投 产 以来 ，在现 场进 行 同井 测井 时 ，发 面 （ 现 测井 资料存 在较 为严 重 的问题 ，主要 表现 为 ： 自 由套 管 内变 密度 后续 波有 杂 波干 扰 ，Ｃ Ｌ 接箍 处 Ｂ 在 幅度 高 ，尖子 下不来 ；在 固井段 ，当 固井质 量较 差
第六章声波测井(Acoustic logging )
• 二、裸眼井中进行声幅测井
• 可以用来在碳酸盐地层和硬的砂岩中寻找裂缝带。固井声幅测井测的 是套管波，反映的是套管与水泥之间的胶结情况，无法测量来自地层 的续至波。因此，难以判断水泥与地层的胶结情况。留待的问题由全 波测井解决。 • 单发单收——测地层波幅度 • 单发双收——测两探头接收到地层波幅度差（裂缝内无含物、溶洞性 地层统一干扰）+声波测井→判断裂缝
• 3．声波变密度测井也是一种测量套管外水泥胶结情况、检查固井质 量的一种声测井方法。该方法不仅能反映套管与水泥环之间胶结情 况还能反映出水泥环与地层之间胶结情况。 • 在下套管注水泥的井中进行声幅测井时，测量的是套管波首波的幅 度，另外还有通过水泥环、地层以及泥浆传播的水泥环波，地层波 以及泥浆波，它们到达接收器的时间有早有晚，最先到达的是套管 波，其次是地层波，最晚到达的是泥浆波（直达波）。因为声波难 于沿水泥环传播，所以水泥环波很弱可以忽略不计。声波变密度测 井就是按时间的先后次序将这四种波全部记录下来的一种声测方法。 • 声波变密度测井采用源距为1.5米的单发射单接收测量装置。下井仪 将接收探头接收到的信号放大后，通到电缆送到地面放大器，经一 系列的处理转换成一列方波信号一调辉方波。这一列调辉方波中， 每一个方波的幅度与相应声波信号的正半周幅度成比例，然后将这 一列调辉方波连同声测井仪上的同步信号同时送到阴极射线示波仪 上，用调辉方波控制示波仪的辉度（即示波仪光点的亮度），用同 步信号控制示波仪按声波发射的重复频率进行扫描。
• 3．记录时差的原理（P66杜） • 将接收器产生的电信号之间的时间差转换为电 位差进行记录。 两首波（第一个负峰）两端 电压ΔU与记录波数目和带电量有关，若数目、 幅度一定，便与它宽度（即时差）成比例。电 位差记录仪记录，并把刻度成时差时差曲线
声波变密度测井影响因素分析
10ms x 6 = 60ms 产生一个发射脉冲。一次为声波变
1.2mV。
密度信号发射脉冲，一次为声幅信号发射脉冲。12
次中断即 120ms 为一个完整周期(图 3)。
对于某油田普遍采用的Φ139.7×7.72mm 套管，
BI 值计算公式如下：
因为声波变密度信号和声幅信号是交替上传
的，采用交流电 50HZ 的周期控制时序可以使地面和
发电机提供电源。由于某些原因，造成发电机输出
电源频率不稳定，在测井过程中，容易导致出现曲
线异常的现象。在这种情况下，操作人员先期判断
往往是仪器故障，然而在改用稳定工业用电或更换
发电机后，仪器输出信号非常稳定。
供电频率对声波变密度的影响，可以通过对井
图 3 发射脉冲周期图
第 41 卷 第 1 期
杨智刚：
井下更好的同步。因为上传声波信号和伽马信号都
式中：
会很容易被当做声波同步误抓，影响信号采集，但是
——SA 为测量点的套管波幅度
采 用 交 流 电 50HZ 的 周 期 控 制 时 序 ，地 面 可 以 在
——MSA 为水泥胶结良好井段的套管波幅度
10ms 的触发脉冲信号触发中断后的 100us 内扑捉声
环，向地层散失。而对于胶结较差的套管，由于声
能不容易通过界面进入泥浆，声波能量就不易散
失。因此，测量套管波幅度大小，就可以定性地判
断固井质量。声波变密度仪器在大庆油田得到广
泛应用，本文主要结合在实际应用中遇到典型问题
图 1 声波变密度接收波形图
进行讨论。
2 电源频率对测井曲线的影响
由于测井施工的需求，声波变密度测井要使用
号、声波变密度信号四个参数。套管井中声波信号
声波变密度测井
我们对滨南采油厂各区块的 声波传播规律了解的不多，因此 在选井时，希望能选一些水泥返 高不在井口的井进行测量，以获 取各区块的刻度标准。
⑴、冲砂至人工井底，清水洗井、保证井内无死油。
⑵ 、用Ф116—Ф118mm通井规通至人工井底。 ⑶ 、起出通井管柱，井筒无严重变形及错断。 ⑷、井内灌满清水，(保证管柱起出后水泥返高以上是清 水,漏失严重的井在地面需有充足的水源) 盖好井口，防止 落物。
甚至是通过地层传播的声波信号,将这些波接收记录下 来,经过数据处理后,就得到了声波变密度曲线(VDL),它能
反映出第二界面的胶结情况,以及与地层性质有关的
资料。
发射探头
三 英 尺
油层
接收探头 接收探头
五 英 尺
变密度仪器采用 一个发射晶体和两 个不同源距的接收 晶体来组成声系。 相距三英尺的晶体 用来接收第一界面 的声波幅度,相距五 英尺的晶体用来接 收第二界面的声波 幅度。
人工判断的第二界面的胶结 情况
套管外 无水泥由于套 管外无水泥， 界面波阻抗差 别大，所以套 管波反射很强， 地层波较弱或 没有，因而变 密度相线的差 别不大，基本 是均匀分布， 套管接箍也能 反映出来，呈 人字纹显示。 固井声幅为高 幅值。
水泥 与套管和地 层胶结都良 好由于套管 和固结水泥 的差别较小， 所以声波大 量进入地层， 因而套管波 很弱，图中 已看不见。 但地层波很 强。固井声 幅为低幅值。
⑸、声幅变密度测井仪Ф70mm，测试第二介面水泥固井 情况及串槽情况时间较长约4小时，故作业队现场不能离人。
油层
油层
套管与水泥 的界面 是 第一界面
油层
用此种方法可以 准确判断第一界面 的胶结质量,检查套 管外串通情况,判断 套管与水泥面的微 环空(热至微环空, 工程至微环空),在 某些条件下可判断 管外出气层的位置。
声波变密度测井技术及固井质量评价方法应用
声波变密度测井技术及固井质量评价方法应用冯啸辰摘要随着套管井测井技术应用向着多元化发展，声波变密度测井在油田监测固井质量方面主要采用声幅测井和声波变密度测井。
通过对声波理论研究深入，声波信息与岩层参数关系的研究，数字测井技术和测井资料数据处理技术的发展，设计了声波全波列测井。
声波全波列测井不仅能够通过声幅及胶结指数(BI 值)曲线对套管与水泥的胶结进行评价，而且能够依据VDL图像对水泥与地层的胶结进行评价，从而克服了普通声幅测井的片面性,提高了解释的可靠性。
既能反映一界面胶结状况，又能提供二界面胶结信息。
本文首先阐述了声波变密度测井原理及仪器技术原理，然后结合声波变密度测井中一些典型实例资料进行了剖析，针对影响固井质量测井的因素提出了对各种干扰的判断和解决方法，对不同固井质量作出评价解释；在此基础上探究声波变密度测井技术优缺点。
最后，以期提搞人们对声波变密度水泥胶结测井技术的认识程度，提高其资料综合利用价值。
关键词声波变密度测井固井质量评价水泥胶结测井测井解释Variable Density Acoustic Logging Technology And Quality Evaluation Method Applied Cementing Abstract With the cased hole logging technology toward diversification, variable density acoustic monitoring of logging in the oil field cementing the sound quality of the main pieces of logging and the use of acoustic variable density log. Through in-depth theoretical study of acoustic, acoustic rock parameters of the relationship between information and research, digital logging data logging technology and data processing technology development, design of full-wave acoustic logging. Full-wave acoustic logging not only by the sound amplitude and cementation index (BI value) curve of the casing and cement bond evaluation, but also based on VDL image formation on the cement and cement evaluation, the sound amplitude to overcome the common test Well one-sidedness, improving the reliability of interpretation. Both reflect an interface bond conditions, but also provide two interface bond information. This paper describes the principles of acoustic variable density logging and instrumentation works, and then combined with some acoustic variable density log data were analyzed a typical example, for logging the factors affecting the quality of cementing a variety of proposed solutions and determine the interference , to assess the quality of the interpretation of different cementing; on the basis of variable density acoustic logging techniques to explore the advantages and disadvantages. Finally, in order to put people out on the acoustic cement bond logging technology variable density level of awareness, improve utilization of its information value.Keyword Acoustic variable density log Cementing quality assessment Cement bond log Log interpretation冯啸辰，渤海钻探油气井测试分公司研究中心，生产测井解释，助理工程师，1986年11月出生，资源勘查工程专业，联系电话：O引言固井质量好坏需要通过测试手段作出评价，评价固井胶结的手段很多，目前最普遍使用的是声波变密度水泥胶结测井(CBL-VDL)。
声波变密度测井
首波时间 曲线
CBL 曲线
变密度二维图
计算机带参数计算后得 到旳第一界面胶结情况
人工判断旳第二界面旳胶结 情况
套管外
无水泥因为套 管外无水泥， 界面波阻抗差 别大，所以套 管波反射很强， 地层波较弱或 没有，因而变 密度相线旳差 别不大，基本 是均匀分布， 套管接箍也能 反应出来，呈 人字纹显示。 固井声幅为高 幅值。
声波变密度测井是由声幅测井发 展而来旳,声幅测井(CBL)又称水泥 胶结测井。是测量声波在井内传播 时，遇到不同界面后反射回来旳声 波幅度旳大小，来判断界面胶结程 度旳一种仪器
发射探头
测井仪旳声系由两 个压电晶体构成，一种
接受探头 发射，一种接受。
声源旳工作频率为
套管与水泥 20KHZ,反复频率15-
旳声波幅度,相距五
英尺旳晶体用来接
受第二界面旳声波
幅度。
在水泥返高以上旳这一段， 称为自由套管。测井时，该段旳 声波幅度最大，依此作为CBL旳评 估原则，当首波幅度低于自由段 旳16%时胶结好，在16％-40％之 间时胶结很好，40％以上为胶结 较差， 所以能够做到半定量解 释。
资料分析
磁定位 曲线
甚至是经过地层传播旳声波信号,将这些波接受统计下来,
经过数据处理后,就得到了声波变密度曲线(VDL),它能反 应出第二界面旳胶结情况,以及与地层性质有关旳资料。
三
五英 英尺 尺
发射探头
Байду номын сангаас
变密度仪器采用
一种发射晶体和两
接受探头 个不同源距旳接受
晶体来构成声系。
油层
接受探头
相距三英尺旳晶体 用来接受第一界面
低异常。
实际测井曲线
油田固井质量检测技术描述
声波变密度测井的解释标准
目前国内外针对CBL/VDL全波列测井资料定量解释的相关 研究较少，主要停留在定性解释的水平。在解释过程中存在 较大的人为因素，造成解释标准难以统一及资料多解性等诸 多因素。主要困难：地层波受套管波的干扰比较重；套管波 与地层波界限不明显；测量得到的CBL/VDL全波列波列频散 严重；波列影响因素较多，相同胶结状态下，波列形态差异 较大，无可比性。在利用频率滤波法、相位分析法、波列相 关对比法来处理变密度数据的定量评价方法无法达到预期效 果，而且由于诸多干扰因素的影响，CBL/VDL全波列测井资 料数据的干扰因素无法消除。因此在定量评价方法研究中， 必须考虑影响因素的干扰作用。
高分辨率水泥胶结评价
1.与MAK声波测井相结合来评价固井质量 2.可以区分微环与差胶结 3.不受高速地层的影响
测量方式 平均化 测量
平均化 测量
八个探头 3600成像
六个600扇区 3600成像
3600成像 周向六个探头
对固井质量评价的认识
• 地质和采油部门关心的是这种状态在一定地质条件的表 现(是否存在层间流体窜流)。
一界面 好、二 界面胶
结差
白210-41A井水泥胶结评价图
一、二 界面胶 结良好
白210-41A井水泥胶结评价图
空套管段
王29-0112井水泥胶结评价图
一、二界面 胶结中等
王29-0112井水泥胶结评价图
王29-0112井水泥胶结评价处理参数卡
声波变密度特点
• 优点： 1、平均化测量， 2、可以确定一界面的胶结状况；在一界面胶
固井质量测井技术发展历程
60年代 SF
70年代
声幅变密度测井原理及解释方法
图七所示：第一胶结面差，第二胶结面无法评价 。 曲线特征：声幅曲线幅度高，变密度记录的套管波明显， 而不出现地层波。
图八所示：双层套管 曲线特征：声幅曲线的幅度值有所抬高； 变密度记
录的套管波较明显（第一道波往往缺失）后续波较难辩 认。
图九所示：微环胶结 曲线特征：声幅曲线幅度偏高（相当于胶结中等）；变
定量解释
确定水泥返高 “水泥返高”即管外无水泥，确定时应 选在声幅曲线由最高幅度向低幅度变化 的半幅点深度处。
声幅曲线的解释是以其相对幅度的大小 来判断，设自由套管处即套管外无水泥 处声幅值为A，目的层井段声幅值为X。
相对幅度=X/A×100%
相对幅度越大，说明固井质量越差，相对 幅度越小，说明固井质量越好，水泥胶结 分为良好、中等、差三个质量段。
3000两种仪器为主。
声幅-变密度测井由磁定位（CCL）、自 然伽玛仪（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一VDL)井下仪,采用 单发双收，发射探头发射20KHz的声波 信号，源距为3英尺和 5英尺。3英尺探 头分别接收沿套管滑行波和地层反射波 的全波列。反映套管和水泥，水泥和地 层的胶结情况，3英尺接收器接收的套 管波首波，用曲线的高低来确定固井质 量的好坏。对于5英尺源距的接收器，
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实际测井曲线
胶结不好 胶结好
声波变密度测井资料
滨南有些井的水泥返高在井口，没有自由套 管段，无法进行刻度，我们就 在整个测量井段中 寻找反射最强的井段，作为100％来进行刻度，油 水井经过长时间的生产，绝大部分井都有一些胶 结不好的井段，利用这些资料进行刻度也能说明 问题，这样做虽有一定的误差，但从实际的解释 结果来看，与测井公司的解释是一致的，而且所 测资料的指标也是相同的。
资料分析
磁定位 曲线
首波时间 曲线
CBL 曲线
变密度二维图
计算机带参数计算后得 到的第一界面胶结情况
人工判断的第二界面的胶结 情况
套管外
无水泥由于套 管外无水泥， 界面波阻抗差 别大，所以套 管波反射很强， 地层波较弱或 没有，因而变 密度相线的差 别不大，基本 是均匀分布， 套管接箍也能 反映出来，呈 人字纹显示。 固井声幅为高 幅值。
油层
油层 的 界 面 是 20HZ
第 一 界 面 测井时,声源发出的声
脉冲在井内各个方向传
水泥与地 播,当声波传播到两种
油层
层的界面 第二界面
介质的交界面时,会发 生声波的反射和折射，
首波
声幅测井原理
当水泥与套管的胶结良 好时，界面上的声波损 失较小，若界面胶结不 好时，界面声阻抗变大, 反射的声波幅度较大。 声幅测井就是根据这个 原理,测量沿套管传播 (称之为滑行波)的首波 幅度大小,来判断套管 与水泥环的胶结状况, 测得的曲线叫CBL曲线, 也叫水泥胶结比。
的声波幅度,相距五
英尺的晶体用来接
收第二界面的声波
幅度。
声波变密度测井资料
在水泥返高以上的这一段， 称为自由套管。测井时，该段的 声波幅度最大，依此作为CBL的评 定标准，当首波幅度低于自由段 的16%时胶结好，在16％-40％之 间时胶结较好，40％以上为胶结 较差， 因此能够做到半定量解 释。
声幅测井原理
用此种方法可以
准确判断第一界面
的胶结质量,检查套
油层
油层
套管与水泥 的界面 是
管外串通情况,判断 套管与水泥面的微
第 一 界 面 环空(热至微环空,
工程至微环空),在
某些条件下可判断
油层
管外出气层的位置。
声波变密度测井原理
声波测井只纪录声波波列 中的首波幅度，只能判断第 一界面的情况。实际上,仪器 在接收到首波以后,还会接收 到后续波,这些波可能是穿过 水泥环后返回的,
水泥
与套管和地 层胶结都良 好由于套管 和固结水泥 的差别较小， 所以声波大 量进入地层， 因而套管波 很弱，图中 已看不见。 但地层波很 强。固井声 幅为低幅值。
水泥与套管 胶结好，与地 层胶结差由于 套管和水泥胶 结良好，所以 声波并不在套 管界面上反射 而是进入了水 泥环。但水泥 环对声波能量 衰减很大，传 给地层的声波 能量也小，因 此，套管波和 地层波都很弱。 固井声幅也显
甚至是通过地层传播的声波信号,将这些波接收记录下来,
经过数据处理后,就得到了声波变密度曲线(VDL),它能反 映出第二界面的胶结情况,以及与地层性质有关的资料。
三
五英 英尺 尺
声波变密度测井仪示
意图
发射探头
变密度仪器采用
一个发射晶体和两
接收探头 个不同源距的接收
晶体来组成声系。
油层
接收探头
相距三英尺的晶体 用来接收第一界面
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,声幅测井(CBL)又称水泥 胶结测井。是测量声波在井内传播 时，遇到不同界面后反射回来的声 波幅度的大小，来判断界面胶结程 度的一种仪器
声幅测井仪示意图
发射探头
测井仪的声系由两 个压电晶体组成，一个
接收探头 发射，一个接收。
声源的工作频率为
套管与水泥 20KHZ,重复频率15-
声波变密度测井资料
我们对滨南采油厂各区块的 声波传播规律了解的不多，因此 在选井时，希望能选一些水泥返 高不在井口的井进行测量，以获 取各区块的刻度标准。
施工要求
⑴、冲砂至人工井底，清水洗井、保证井内无死油。 ⑵ 、用Ф116—Ф118mm通井规通至人工井底。 ⑶ 、起出通井管柱，井筒无严重变形及错断。 ⑷、井内灌满清水，(保证管柱起出后水泥返高以上是清 水,漏失严重的井在地面需有充足的水源) 盖好井口，防止 落物。 ⑸、声幅变密度测井仪Ф70mm，测试第二介面水泥固井 情况及串槽情况时间较长约4小时，故作业队现场不能离人。