地球物理测井9-2-声幅.ppt

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1、主讲人：李维彦长江大学地球物理与石油资源学院第十章套管井中声波测井在套管井中测量声波信号的声幅测井主要用于评价固井质量，也称水泥胶结测井(CBL—CementBondLogging)。主要内容：1套管井中波成分2声波波型与固井质量关系3声幅测井及其应用4变密度测井（VDL）井眼直径8.5英寸套管外径7英寸套管内径d6.4英寸水泥环厚0.75英寸套管壁厚b0.3英寸仪器外径c3.63英寸泥浆环厚1.38英寸源距L3,5英寸钢速度V217544英尺/秒钢时差57微妙/英尺泥浆速度V15250英尺/秒泥浆时差189微妙/英尺水泥声速V29000~16000英尺/秒水泥时差11

2、1~63微妙/英尺砂岩骨架声速18000英尺/秒砂岩骨架时差55.5微妙/英尺V1V2V3V4Labc1223J010.1套管井中波成分接收器依次得到波有：套管波、地层波水泥环波、泥浆波一、套管波(纵波横波复合波):1套管波特性通过套管传播的波叫套管波即滑行波、一次反射波及多次反射波（能量很弱）.滑行波与一次反射波到达接收器时间只差0.2us，可看作同时到达。套管波只与源距、套管、仪器尺寸有关到达接收器时间在全井段是不变的套管波的声强（或幅度）大小与水泥胶结好坏有关，设12为折射系数,23为反射系数,入射声强为J0,则反射声强为:J=J0122321=J0

3、21223说明反射声强与套管水泥界面反射系数23有关.胶结不好23就大,声强幅度增大;管外是水泥还是泥浆或空气,接收套管波相差4~5倍。因此套管波幅度的大小可确定第一界面水泥胶结质量。V1V2V3V4Labc1223J01—套管外为水2—套管外为固结水泥以d=14cm测得的声幅为100%1)套管特性影响：(1)套管直径的影响:套管直径本身对套管波衰减无关,反映了泥浆对套管波的衰减影响,直径大衰减大,套管波幅度减小.2套管波影响因素套管外有水泥3000(2)套管厚度的影响:自由套管时,厚度影响不明显,当外有水泥时,套管波衰减与厚度有关,厚度大反射回井中套管幅度

4、大,衰减系数变小.(这与声场能量分布有关,套管厚度一般<)由于泥浆、仪器测量条件影响，套管波不规则，要求记录本井自由套管幅度，用于刻度。2)水泥环参数的影响:(1)水泥抗压强度的影响:水泥环抗压强度大,进入水泥环的能量就多,套管波就变小,衰减变大;计算抗压强度值与出厂值比较(标定值),两者相等为胶结好,小于出厂值可能为套管与水泥胶结不好有裂隙或窜槽、水泥不纯、水泥凝固时间不够（一般48小时）。（2）水泥环密度或声速影响：波阻抗Z大，进入水泥环的能量多，套管波幅度就低，衰减大；1—理论计算2—纯水泥加40%水，大气压3—纯水泥加40%水，800psi4—加8%膨润土80

5、0psi5—水泥、火山灰各50%800psi85FL=5ft,A=16%A0,套管厚0.304´´,查得100PSI(1PSI=0.0704kg/cm2);A=2.6%A0,套管厚0.304´´,查得500PSI(1PSI=0.0704kg/cm2);水泥抗压强度的影响(3)水泥环厚度影响：厚度小(<1.905cm)套管波幅度变化明显,>1.905cm变化不明显;3)水泥凝固时间对套管波的影响实验水泥块凝固时间水泥凝固时间长,水泥强度大,套管波愈能透射到水泥环向地层传播使套管波幅度下降,衰减系数增大响.水泥凝固时间受速凝剂、水灰比、水泥中杂质等影响，实验考察30~48小

6、时进行声幅测井比较合适。二、水泥环波:在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或多次反射波（sin2/sin3=V2/V3,V2>V3),由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密,一般水泥环的能量很弱,常被其它波列所掩盖,忽略不计.三地层波1)包括地层纵波地层横波;2)到达时间跟岩性有关:砂泥岩剖面:比套管波到达晚碳酸岩剖面:比套管波到达早3)幅度跟岩性和胶结质量有关:管外无水泥胶结，为自由套管仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结套管与水泥、水泥与地层部分胶结低速地层，套管与水泥、水泥与地层胶结良好高速地层，套管与水泥、水泥与地层胶结良好10.2声波波型与固井质量的关系从全波

7、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。一、自由套管声波波型与固井质量的关系套管地层(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；(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。V1V2V3V1V4二、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）320us945us此时大部分能量进入水泥环（水泥环波衰减大），套管波幅度很小，其特点：(1)320us(L=5ft