变密度声波测井技术原理

一、测井原理简介

声幅－变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(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-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。

对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥浆（或井液）折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮，测井图上显示条带为黑色。而光点亮度低时，测井图上显示为灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白色条带。变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带，以其颜色的深浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。

※仪器测井原理（CBL)

1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波；

2、套管波沿最短路径传播，折射入井液；

3、接收器接收声波波列中首波的幅度；

4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录；

5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线；

6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。

※仪器测井原理（VDL)

1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）；

2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面；

3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带；

4、测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱；

5、通过对全波列的强弱程度分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量。

也可以用下图加以解释，全部波列形成亮暗条纹显示在胶片上，对比度取决于正峰幅值。波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。套管波信号显示了很有规律的条纹，而地层波的条纹显得更为扭动。

二、测井资料质量控制

几个基本概念

自由套管：未胶结的套管。

第一胶结面：套管与水泥的胶结。

第二胶结面：水泥与地层的胶结。

声幅曲线要根据套管外径尺寸的大小在自由套管处进行刻度检查，且有30－50米连续曲线，曲线变化平稳，符合质量要求，声幅重复曲线误差小于10％。不同套管外径刻度值如下：

套管外径（英寸）声幅值（mV）

4 89

4 1/2 81

5 76

5 1/2（常用） 69-72（常用71）

7 62

7 5/8 59

9 5/8 51

10 3/4 48

变密度门坎合适，灰度清晰，在第一、第二交接面均好的井段，波列变化与岩性具有相关性；

测速600m/h；

变密度曲线在自由套管处应反映出套管波信号，呈现一条条黑白相见的直条带；

声幅-变密度测井时，必须带扶正器，以保证仪器居中；

测井时间一般在固井后36－48小时进行测量。

三、测井资料解释方法

2、定量解释

①根据声幅曲线的幅度值，采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量。即：

相对幅度C = ( 目的层段的声幅值/ 自由套管井段的声幅值) * 100%

当相对幅度≤20%时，确定为胶结良好；

当相对幅度20-30%时，确定为胶结中等；

当相对幅度≥30%时，确定为胶结差。

②根据变密度图上套管波显示的强弱来确定第一胶结面的胶结级别，套管波信号微弱或缺失定为第一胶结面胶结良好；套管波显示清晰，曲线粗而黑，套管接箍明显，定为第一胶结面胶结差；套管波显示较弱时定为第一胶结面胶结中等。

③根据声幅－变密度测井资料解释规程，依据变密度图上显示的地层波的强弱来确定第二胶结面的胶结级别。

对同一口井的不同井段，变密度地层波显示强确定为胶结良好；地层波微弱或缺少，确定为胶结差；地层波可以辨认出，但地层波信息不清晰，确定为胶结中等。

四、补充规定

１、对于新钻井挂尾管、套损管部分悬挂小套管等测量井段内出现套管内径不同的情况，进行CBL-VDL测井时，在不同直径的套管内实行“分别刻度，分段测量”。

2、CBL刻度值必须和所在刻度井段自由套管CBL理论响应值一致。

3、若无自由套管，在进行刻度时，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。

4、对于全井段悬挂小套管且无自由套管的情况，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。

5、“分别刻度，分段测量”时，两段都必须测量出悬挂器位置，且重复井段不得少于50米。

五、CSU配接便携式CBL-VDL测井仪

1、设备连线

测量时，便携式机箱上的接线孔下排的1、7、10分别连线对应于电缆缆芯的1、7、10，上排的10连线对应于电缆缆芯的3，未列出的接线孔没有用到。如图：

电缆各缆芯的功能如下表，未列出的没有用到：

电缆缆芯主要功能

1、3 磁定位CCL信号

4、6 接供电器，给井下仪器供电，要快速供电

7 声波、GR信号

3、10 接地

2、仪器连接

注意：下井前一定要检查上下扶正器的销子，防止滚轮处脱开，造成卡仪器的后果。

3、软件操作

①CCS置于测RFTA位置，启动便携式机箱的Win98系统，进入CBL/VDL测井程序。

②仪器串名称选择：声波变密度VCBL。

③输出参数选择：第二组，深度采样率应为32，时间采样率为0.1，每米脉冲数为393.8。

④接口控制选择：磁定位，声波变密度，单芯传输，自动逻辑，10mA。

⑤给仪器供电。通过供电器由电缆4、6芯给声幅仪器供电。电压175-180V，电流50mA。

⑥仪器刻度采用“VBL测试”。根据套管外径（英寸）选择合适的套管CBL值（mV），寻找“清水段”，即未固井段，使监视波形达到最大，可以进行“测试”，然后进行测前刻度。

⑦测试完成后，即可按照测量时的连线方式进行正常测井了。

4、测井步骤

①供电180V，电流大小视井下仪器不同而不同；

②在自由套管处刻度，声幅刻度值与套管外径（见下页）对应；

③下井过程中监视VBL值，使其不超过刻度值；

④在水泥返高处测重复曲线；

⑤下至凡尔位置，测主曲线。