固井质量检测与评价

CAST:井周声波扫描成像测井仪
它提供360全方位井周成像，可用于裸眼地层评 价及套管井水泥评价。 特点： a.套管探伤（壁厚与直径）； b.水泥成像（声阻抗成像，抗压图像）； c.裸眼井壁成像裂缝探测； d.可以与全波列声波测井仪组合； e.易受高密度流体、井下仪居中性的影响。

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声波成像（CAST-V）
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该仪器独特的设计使它具有以下主要特点：
（6)双轴加速度计定向装置，能确定水泥沟槽位置。 （7)井下波列数字化而能保证传到地面的波列数据不失真。 （8)在斜度较大的井中，SBT仍可成功地测井。
（9)该仪器同时还可获得“定向束”全波列或变密度信
息，判定第二界面的胶结质量。声波能量的定向方式突出 水泥与地层界面的效应，同时使套管效应减至最 小程度。
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中速地层解释
中速地层
第一界面按解释标准进行处理。 第二界面解释：在套管波较弱的 情况下依据地层波能量大小, 合理划 分胶结级别。
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相对幅度(U)法或胶结比(BR)法的第一界面定量解释
常规密度及
序 号 1
低密度水泥浆
高密度水泥浆
候凝＞24h
胶结比BR
第一界面 胶结结论 胶结良好
U≤20%
5
声波变密度测井（CBL/VDL）
变密度测井使用单发双收的声系，当发射器以固 有（20KHZ）频率发射声脉冲时，3英尺的接收器记 录沿套管滑行的首波幅度，5英尺的接收器接收一个 时间轴上从200～1200（或1400）μs这一组约12～ 14个声脉冲信号，测井系统把其正半周的幅度转变 成正比的灰度信号，那么连续测量就可以记录到整 条变密度曲线。 当井下仪器工作时，声波信号可以沿4个途径传 播：（1）通过泥浆，（2）通过套管，（3）通过水 泥环，（4）通过地层。测井时接收记录的就是从以 上4个传播路径到达接收器的声波全波列的幅度和到 达时间。测井主要关注的是（2）、（4）的信息---判断确定第一、第二界面胶结状况。
(
3 ATAV ) 20
]
AFREE—自由套管声幅。
AMAV相当于理想测井条件下的CBL曲线，从而建立了SBT与CBL测 井的对比联系，同时，CBL解释中的一些经验与评价标准可作为参考之 用。
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阿 特 拉 斯 -SBT
4、绘制水泥胶结图
将实测衰减率一般赋予五级灰度 ，其最高一级 （最黑）衰减率大于80%，最低一级（白色）衰减率低 于20%。这样，就得到以井眼低线为母线的管外水泥胶 结状况展开图（即水泥成像图），非常直观，便于评 价。
4
声波幅度测井（CBL）
为了防止井壁垮塌和封固油气水层，需把套 管和井壁之间的环型空间用水泥封闭，以防止渗 透层之间窜通。当水泥环与套管间胶结不好时， 声能量大部分沿套管传播而透射到地层中的能量 很小，因此所测声波幅度信号很强；反之，当套 管与水泥环间胶结良好时，声能量极易透射到地 层中去，所测声波幅度微弱。因而，根据反射波 能量强弱即声波幅度值，可判定套管与水泥环之 间（即第一界面）胶结状况的好坏。
CAST-V 水泥胶结测井解释原理
采用旋转超声换能
器，对井周扫描，记录
回波波形信号。声阻抗 变化→回波幅度变化，
将测量的回波幅度按井
眼360°方位显示成图 像，能准确评价各方位 上的水泥胶结质量。 CAST-V波形图
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CAST-V水 泥胶结评价 成像图
CAST-V水泥胶结评价成像图
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声波—伽马密度测井仪
固井质量检测与评价
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固井质量检测与评价
第一部分
固井质量检测方法 第二部分 测井资料的解释评价 第三部分 评价结果分析 第四部分 应用与实例
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第一部分 固井质量检测方法

声波幅度测井 声波变密度测井 阿特拉斯SBT 康普乐SBT 其它仪器
3
声波幅度测井（CBL）

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康普乐 扇区水泥胶结测井（SBT ）
SBT(仪器外部见右图)采用两组相连 的压电陶瓷晶体，一组用于CBL/VDL的发 射（频率为25KHZ），其测量原理与普通 的CBL/VDL相同。另一组用于SBT的发射 （频率为80--120KHz），SBT声系由处于 同截面的八个发射探头和处于另一同截 面的八个接收探头组成，两截面相距为 2ft，每个发射探头和处于另一同柱面的 接收探头组成一组分别探测截面45范围 内的套管外水泥胶结质量的好坏，8组探 头组合就能探测环套管外周围360的水 泥胶结质量。
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阿 特 拉 斯 -SBT
1、衰减率测量：对于第一扇区（T1R2R3T4）
10 ATC 1 d lg
式中： d----间距
A A
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A42 DBSPRD A12 43
DBSPRD----几何扩散引起的声衰减； Aij----表示由第i换能器发射而由第j换 能器接收所测得的声幅。 任意扇区n的ATCn计算依次类推。衰减率越 高水泥胶结越好；反之则差。
5、 相对方位RB 反映第一扇区中点对于井眼低线的相对方位角， 用于确定水泥沟槽的方位。
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阿 特 拉 斯 -SBT 6、 5ft标准源距的变密度图VDL
◆主要用于评价水泥环与地层界面的胶结质量。
◆ SBT采用分立发射晶体的办法产生定向波束，突
出水泥环与地层间的偶合作用，在松软地层井段， 地层波仍然清晰，而常规CBL/VDL地层波则很弱甚 至没有，此外，SBT测量信号数字化，信噪比高， 因此SBT的VDL易于解释。
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康普乐SBT仪器的主要技术指标：
外径 长度 重量 69.9mm 3137mm 90 Ibs
耐温
耐压
175℃
137.9MPa
CBL测量值
CBL传播时间 扇区（声幅）测量值
±5%
±2μs ±5%
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该仪器具有以下主要的特点
(1)水泥图形象直观，可分辨水泥环向与纵向的沟槽、空隙、 胶结不均匀性。 (2)扇区水泥成像图显示直观清楚。 (3)由于SBT 8组中的每组发射探头都仅限于45度扇区内的能 量发射与接收，因此它环周的分辨率更高一些。 (4)SBT的声波能量覆盖面积比CBL/VDL宽，探测范围比较大。 (5)与CBL/VDL相比，SBT受薄水泥环影响较小。
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该仪器独特的设计使它具有以下主要特点：
（1）贴套管壁补偿测量，减小井眼与地层的影响。 （2）声波衰减率比声幅能更好地反映水泥胶结情况。 （3）SBT源距（6英寸）短，极板独立且支撑力强大，测井
效果好。
（4）水泥图形象直观，可分辨水泥环向与纵向的沟槽、空 隙、胶结不均匀性。 （5）高频（1000KHz）窄测量门坎(10µs)完全避开了外层套 管反射波干扰，可准确评价双层套管(内层)的胶结状况。
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康普乐SBT测井曲线
SBT测井时，AT+测系列可 以有选择的同时记录 （或转换成）以下测井 曲线。 （1）接箍CCL （2）自然伽马GR （3）张力 （4）测速 （5）3ft声幅CBL （6）变密度VDL （7）8条SBT声幅及最大、 最小和平均声幅 （8）扇区水泥图 （9）首波传播时间等。
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6
CBL/VDL测井
。 发射探头
3ft
。 CBL接受 探头
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阿 特 拉 斯 -SBT
它利用装在六极板上 的12个高频定向换能器的声 系来定量测量。每个极板将 其上面的发射和接收换能器 推靠到套管内壁上进行补偿 测量（双发双收），获得6 个60扇区范围的声波衰减 率
(1)并对衰减率进行成像
(2)通过六条衰减率计算平 均声幅
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MAK-II下井仪结构示意图
伽马密度测井仪结构示意图
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声 波 + 伽 马 密 度 测 井 评 价 及 实 例
充填介质 平均密度
G R
声波衰减
胶结指数
套管偏心 率
CCL
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第二部分 测井资料的解释评价
首先把固井资料深度预处理： 固井的各种曲线资料自然伽马、节箍、 声幅、扇区图、变密度与裸眼自然伽马、声 波时差、密度、中子曲线的深度保持一致。 灰度调节： 要根据解释规程要求对于变密度、水泥 成像图的灰度合理调节。
(3)利用5ft源距测量VDL
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阿 特 拉 斯—SBT仪器的主要技术指标：




长度（包括标准接箍定位器和自然伽马） 带串接扶正器 50.54英尺（15.40米） 带套接扶正器 41.76英尺（12.73米） 直径（带自然伽马） 3.63英寸（92.1毫米） 耐温 350°F （177℃） 耐压 20000磅/平方英寸 （137.9兆帕） 最小套管直径 4.5英寸（114毫米） 最大套管直径 16英寸（406毫米） 套管斜度 50°（大于50°及水平井需选用刚性或滚轮 扶正器） 动态范围 25分贝/英尺（82分贝/米） 衰减测量精度 0.75分贝/英尺（2.46分贝/米） 1°井斜时方位测量精度 ±5°
声波幅度测井仪通常采用单发单收声系 结构。当发射探头以固有频率（一般为20KHz） 发射声脉冲时，其中以临界角入射的声波在 套管内产生“滑行波”叫套管波，折回泥浆 的套管波首先到达接收器，所记录的就是套 管波的幅度。测井时井内的介质是均匀的， 声能在井内的损耗可以认为是一常数不会引 起曲线变化，故声幅曲线数值的变化主要取 决于管外水泥的分布。
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2、确定平均衰减率ATAV与最小衰减率ATMN：
1 ATAV 6
ATCn
6
1
ATMN min{ATCn}(n 1,2,...,6)
ATAV与ATMN间的差异反映了水泥胶结环向不均匀性。若较长井 段出现明显差异，则存在水泥沟槽。
3、计算平均声幅AMAV：
式中
AMAV AFREE [10
二.康普乐SBT不能应用于快速地层的评价 三.变密度资料可以根据VDL的波形(时频)