套管-水泥界面微间隙厚度的低频超声反演方法-论文.pdf

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1、第39卷第4期声学学报VlO1．39．NO．42014年7月ACTAACUSTICAJu1．，2014套管一水泥界面微间隙厚度的低频超声反演方法冰韩炜毛捷金士杰(中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190)2013年3月11日收到2013年5月31日定稿摘要研究了应用低频超声垂直入射反射波实现套管一水泥界面流体微间隙薄层厚度的反演方法。应用灵敏度函数比较分析了分层系统反射谱各阶谐振频率处的相位跳变量较之各阶谐振频率作为反演特征量的优势。通过目标函数分析，选取分层系统3—10阶谐振频率处相位跳变量作为特征量，利用BP神经网络实验获得0．1,-d．0mm内不同间隙层厚度的

2、反演结果反演结果与真实值的平均相对误差为4．6％，最小反演厚度仅为波长的18％。所选取的相位特征量也可用于其它层状高声阻抗介质下的薄层厚度反演。PACS数：43．20，43．35AthicknessdeterminationmethodofthinlayerbetweencasingandcementusinglowfrequencyultrasoundHANW_eiMAOJieJINShijie(StateKeyLaboratoryofAcoustics，InstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciencesBeijing100190)Receiv

3、edMar．11，2013RevisedMay31，2012AbstractAthicknessdeterminationmethodoffluidthinlayerbetweencasingandcementisputforwardbyusingpulse—echolow~equencyultrasonicwavesemittingintoacasedwellvertically．Sensitivityfunctionshowsthatcomparingwiththeresonantfrequenciesofthereflectionmodelthephasejumpvaluesat

4、thesefrequenciesaremoresuitableforinversion．The3rd~,-i0恤phasejumpvaluesareselectedtobetheinversioncharacteristicsbyusingerrorfunctionanalysis．AbackpropagationneurNnetworkisappliedtoinversediferentthinlayerthicknesseswhicharebetween0．1mmand1mm．Theaveragerelativeerrorbetweentheinversionvalueandthe

5、actualValueis4．6％andtheminimuminversionthicknessis18％ofthewavelength．Theinversioncharacteristicsmentionedcanalsobeusedinthicknessdeterminationofthinlayerbeneathlayeredmediawithhighacousticimpedance．受到挤压形成更大间隙，从而引起储层间的窜流。目前广泛应用的声波测井水泥胶结质量评价方引言法对套管一水泥界面微间隙的判定缺少有效手段[11。“微间隙”是指在油气井固井及后续作业过程声波变密度测井，分

6、扇区声幅测井等固井质量评价中，由于温度变化、井内流体密度降低、压力试验、方法，对微间隙与水泥窜槽两种胶结状态，其测井施工工具撞击等因素影响，导致套管内外受力不平资料特征相似[2-3】，为区分出水泥窜槽，需要对套管衡，在套管与水泥护层间形成的极薄的流体填充间井进行压力试验以排除微间隙的影响。加压操作不隙，其厚度一般定义为0．1mm左右。由于补注水仅增加了测井作业的成本与难度，而且会导致井内泥等作业难以对微间隙进行修补，套管井中的微间流体间隙的进一步形成和扩大。一些水泥声阻抗类隙将长期存在于油气生产过程中。微间隙一般不会声波测井方法，利用声波脉冲垂直井壁射入套管井影响水泥护层对生产层间的封

7、隔，但在油气开采过分层系统，在特定的换能器频段下，对套管水泥程中需要对微间隙井段进行长期观察，避免水泥护层界面微间隙不敏感，不能及时监测到微间隙的存在。术国家自然科学基金(11074272)资助468声学学报2014免刘继生等【2]提出利用微间隙井段长度、声波测井结所示，超声换能器垂直于套管内壁发射超声脉冲，经果和伽马密度测井结果三方面特征的综合评价解释过分层系统反射并由换能器接收。方法，但该方法难以对微间隙位置和间隙层厚度进在实际固井中，常规