固井声幅测井及变密度测井

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。
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
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。
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 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；
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)
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
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Leabharlann Baidu
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；
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.
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
(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。
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
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。
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。
(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。
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)
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 课 内 容
声波波型与固井质量的关系 固井声幅测井（CBL) 声波变密度测井（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。
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.
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
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 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