超声波成像测井仪在套管井中的应用

图三 水泥胶结评价实
由于套管壁的自然谐振频率近似的与套管 壁厚成反比，因此由厚度谐振响应可得到套管 厚度；同时根据声波传播时间和套管厚度测量 结果可计算出套管的内径和外径；而波形的最 大幅度又是套管内表面粗糙度的定性指示。通 过对以上参数的分析，我们可以用来进行：
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谢谢大家！
超声波成像测井技术 在套管井中的应用
一、前言
• 随着油田勘探开发的不断深入，水平井、侧
钻井、大斜度井的逐年增加，对固井完井工 作提出了越来越高的要求，同时对固井质量 的检测技术也提出了更高的要求。
一、前言
由于油田开发后期的难度加大，对窜槽井和套损 井的精密检测也变得尤为重要，常规的检测手段（如 声幅等）已不能适应高准确度和高分辨率的要求。超 声波成像测井是在早期的井下电视基础上发展起来的， 但它采用了以下措施改善了成像质量和分辨率，满足 了各种套管井复杂情况的需要。
• 测量参数：井径、反
射幅度、声阻抗、套 管壁厚、井斜相对方 位、流体传播时间、 压实强度、泥浆声阻 抗等
三、仪器指标
• 扫描头尺寸：3-5/8in、 扫描头尺寸：3 5/8in、
4-3/8in、5-5/8in、7in 3/8in、 5/8in、
• 换能器频率：250kHz、 换能器频率：250kHz、
四、应用
（1）套管腐蚀的识别、定位和定量评价； （2）评价由作业、打捞或塑性地层引起的套管损 坏； （3）根据剩余套管厚度评价腐蚀或损坏情况； （4）套管内部或外部的金属损失； （5）确定和识别射孔层段； （6）指示套管剖面和重量的变化。
五、局限性
该仪器功能强大，但由于声波传播的特殊性 以及仪器自身的特点限制，具有以下局限性： （1）不能在空气井或气侵井中测井。 （2）泥浆粘度不宜过大，否则扫描头无法转动。 （3）测速较慢，取决于扫描头转速。 （4）在大斜度井中，必须保持良好的居中测量， 否则将影响仪器转动及成像质量。
一、前言
（1）通过改进超声换能器的布局，将换能器与钻井液直 接接触，减小了信号的衰减； （2）通过改进换能器，提高了仪器在高密度钻井液中的 适应能力。 （3）通过增大采样点数，提高了仪器的成像分辨率。 （4）采用多种尺寸的扫描头和多种频率的换能器，以适 应不同尺寸的套管。
二、基本原理
• 超声波成像测井仪（环周声波扫描CAST-V）， 超声波成像测井仪（环周声波扫描CAST利用在一个高速旋转的扫描头上安装的换能器发 射超声波撞击套管内壁，根据超声波的反射原理， 通过记录各个界面的反射波，并对其进行复杂的 处理后，可得出水泥的声阻抗，套管壁厚，套管 内径（相当于40臂井径）等参数，以此获得直观 内径（相当于40臂井径）等参数，以此获得直观 的高分辨率的水泥评价和套管腐蚀图像，对固井 质量和套管状况作出更为直观准确的判断。
图二 超声波脉冲响应图
二、基本原理
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仪器在套管中一边高速旋转，一边发射超 声波，每一转可接收到100道反射回的声波幅 声波，每一转可接收到100道反射回的声波幅 度和时差信号，利用这些信号可计算出声阻抗， 水泥压实强度，传输时间，套管壁厚等有用的 参数来指导下一步工作。
三、仪器指标
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HALLIBURTON公司生产的环周声波扫 HALLIBURTON公司生产的环周声波扫 描测井仪能在不同套管尺寸的井中取得优 等的资料，其具体参数指标如下：
CAST图一 CAST-V的超声波在套管井中的传播图
二、基本原理
• 这些脉冲在套管内来回反射，引起套管的
谐振。接收这些谐振信号并记录下来，对 其进行复杂的处理后，可以得出高分辨率 的水泥胶结评价和套管腐蚀图像。
二、基本原理
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图二是胶结好和胶结不好的指数衰减图，可 以看出，胶结不好的套管要衰减得慢得多。而且 接收器首先探测到的是高幅度的反射首波信号， 其后跟着的是按套管内信号的衰减速率取决于套 管外物质的声阻抗。
三、仪器指标
• 长度：5.44米 长度：5.44米 • 重量：142.4公斤 重量：142.4公斤 • 耐温：177°C 耐温：177 177° • 耐压：137MPa 耐压：137MPa • 适应井眼：
4.5in――12.7in
• 垂直分辨率：0.25in 垂直分辨率：0.25in
三、仪器指标
二、基本原理
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如图一所示，仪器的换能器既是发射器 又是接收器，换能器（这时作为发射器）发射 一个超声波脉冲，通过流体传到流体与套管界 面，大部能量被反射回换能器（这时作为接收 器），另一部分能量折射穿过套管到达套管与 水泥界面，同样反射回一部分能量被接收器探 测到，其折射与反射能量的多少取决于界面两 侧物质的声阻抗差异。
350kHz、 350kHz、450kHz
四、应用
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目前环周声波扫描在套管井测 井中主要用于水泥胶结评价和套管 检查。
四、应用
• 1、水泥胶结评价
通过对换能器接收的回声信号进行分析， 可得出水泥的声阻抗，由于水泥胶结程度不同 其声阻抗是不一样的，从某种意义上说，它相 当于声幅变密度测井，但提供的信息是360° 当于声幅变密度测井，但提供的信息是360° 井周成像，可更为直观的显示管外窜槽的具体 位置。