声波测井 下载本文

图2-14裸眼井声波幅度测井原理图

测井仪类型:单发单收声幅测井仪,记录首波第一个半周的峰值幅度;单发双收声幅测井仪,记录两个接收器首波第一个半周幅度A1和A2之差?A或者两者比值A1/A2。 (1)裂缝性地层

克洛波夫等人在实验室中模拟得到, 垂直裂缝主要衰减纵波,而水平裂缝主要对横波的衰减大。

把有裂缝和无裂缝时的声波幅度的比值作为相对幅度,右图描述了纵、横波衰减和裂缝倾角的关系:纵波在水平裂缝(裂缝倾角在0附近)的衰减最小,而在高倾角裂缝(50~80)衰减较大;横波在水平裂缝和低角度裂缝的衰减最大。

声波通过裂缝时,只有部分能量通过,再加上裂缝内的物质对声波也有衰减作用,

图2-15裂缝倾角变化对声波相对幅度的影响

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因此声波通过裂缝后有较大的衰减。裂缝对声幅的衰减与裂缝的倾角、开口及发育程度有关。对于纵波,裂缝角在50~80时衰减大,开口越宽、发育程度越好,衰减越大。 (2)溶洞性地层

声波传播时,将绕过溶洞传播,过溶洞后会复原,这样增加了传播路径并产生波的干涉,造成声波能量的较大衰减;同时溶洞引起声波的散射,增加了声波的衰减,所以在溶洞性地层处,地层波幅度很小。 2、水泥胶结测井(CBL)

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(1)水泥胶结测井原理

水泥胶结测井下井仪如图2-16所示,由声系和电子线路组成,源距为1m。

发射换能器发出声波,其中以临界角入射的声波,在泥浆和套管的界面上折射,产生沿这个界面在套管中传播的滑行波(又叫套管波),套管波又以临界角的角度折射进入井内泥浆到达接收换能器被接收。仪器记录套管波的第一副峰的幅度值,即水泥胶结测井曲线值。 (2)影响水泥胶结测井曲线的因素 ①测井时间的影响

套管波的衰减和水泥的强度有关,强度小衰减小,因此在水泥凝固过程中,套管波能量衰减不断的增大。在未凝固和封固好的井段都会出现高幅度值,因此要等水泥凝固后再进行测井;但是测井时间也不能太晚,会由于泥浆沉淀固结、井壁坍塌造成无水泥井段引起声幅低值的现象。一般要求固井后24-48小时之间测井最好; ②水泥环厚度的影响

水泥环的厚度大于2cm时,它对水泥胶结测井结果影响是个固定值;小于2cm时,水泥环厚度越薄,水泥胶结测井曲线值越高。

③井筒内泥浆气侵会使声波能量发生较大的衰减。 (3)CBL曲线的应用 ①确定水泥面和套管接箍位置

水泥面指固井后水泥上返的顶面,其上为自由套管。水泥面以上声波幅度最大,其间有

图2-16水泥胶结测井原理图

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间隔相等的声幅降低的尖峰,这些尖峰显示套管接箍的位置;声幅最高点和声幅最低点之间的半幅点为水泥面。 ②检查固井质量

若套管和水泥胶结良好,这时套管和水泥环的声阻抗差较小,声耦合较好,套管波的能量容易通过水泥环向外传播,套管波能量有较大的衰减,测量记录的水泥胶结测井值就很小;若套管和水泥胶结不好,套管外有泥浆存在,套管与管外泥浆的声阻抗差很大,声耦合较差,套管波的能量不容易通过管外泥浆传到地层处,因此套管波能量衰减很小,而水泥胶结测井值很大。由此可以判断固井质量。

通常利用相对幅度来检查固井质量,定义:相对幅度? 一般规定:相对幅度小于20%为胶结良好;

相对幅度介于20%~40%之间的为胶结中等; 相对幅度大于40%的为胶结不好(串槽)。

还可以利用水泥胶结指数(BI)曲线来指示水泥固井质量,定义: BI(胶结指数)?目的井段曲线幅度?100%

泥浆井段曲线幅度?目的井段声幅衰减率(dB/ft)?1

完全胶结井段声幅衰减率(dB/ft)?2这里声幅衰减率?是套管波在套管中传播1英尺或1米衰减的分贝数。由于声幅衰减率和水泥胶结的情况有关,完全胶结时的声幅衰减率最大,胶结指数最大是1;而胶结指数越小于1,说明水泥胶结得越差。

不足之处:只能判断套管和水泥的胶结情况,由于没有测量从地层来的信号,所以难于判断水泥和地层的胶结情况。 ③检查补给水泥效果

当相邻油水层之间胶结质量差时,则它们封隔不好,当射开油层时,水层的水会窜到油层流向井内,影响油层的产量,这种情况称为水泥窜槽。这时可在流层段内射孔补给水泥,并重新测井检查补给水泥的效果。 ④判断气层

高压气层,由于气侵,在气层部位可能完全没有水泥胶结或很少水泥,为气体充填,水泥胶结测井幅度很高,接近自由套管或超过自由套管的幅度。 ⑤判断套管断裂位置

在无水泥井段,套管断裂显示与套管接箍显示相同,断裂处有负尖峰。 3、声波变密度测井(VDL)

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声波变密度测井是一种测量套管外水泥胶结,从而检查固井质量的声波测井方法,提供更多的水泥胶结信息,反映水泥环的第一界面和第二界面的胶结情况。

(1)声系结构:一个发射换能器和一个接收换能器,源距为1.5m。 (2)声波变密度测井原理

套管中的声波信号:从发射换能器到接收换能器,声波有沿套管、水泥环、地层和泥浆四种途径。

传播过程:由于泥浆的声速小于其它介质的的传播,因此由泥浆直接传播的直达波最晚到达接收换能器;水泥对声能衰减大,声波不易沿水泥环传播,所以水泥环波可以忽略;最早到达接收换能器的一般是沿套管传播的套管波;当水泥环的第一、第二界面胶结良好时,通过地层返回接收换能器的地层波较强,若地层速度小于套管速度,地层波在套管波之后到达。既接收换能器接收的声波信号的顺序是:首先是套管波,其次是地层波,最后是泥浆波。

声波变密度测井就是依照时间的先后顺序,依次采出前12~14个波的正半周加到示波器上,控制各自光点的辉度,在胶片上记录随深度变化的时间——强度记录,即一系列颜色深浅不同、形状和颜色随深度变化的条带,记录的是全波列,又称为全波列测井。

(3)记录方式:调辉记录和调宽记录

调辉记录:对接收到的波形检波去掉负半周,在示波器上用正半周作幅度调辉,控制示波器的荧光屏亮度,信号幅度大,光点辉度强;在胶片上,颜色越深(暗),幅度越大。 横坐标----时间,纵坐标----井深,明暗程度----声幅大小。

套管信号和地层信号的特点:套管的声波速度不变,且通常大于地层速度,套管波的相线为一组平行的直线,且在图的左侧;不同地层速度不同,地层波到达接收换能器的时间是变化的,可将套管波和地层波分开。

(4)不同固井质量情况下,套管波和地层波的幅度变化规律

①自由套管或无水泥井段和第一、第二界面均未胶结的情况:套管波很强,地层波很弱或完全没有;

②有良好的水泥环,且第一、第二界面均胶结良好的情况,套管波很弱,地层波很强; ③水泥和套管胶结良好与地层胶结不好:套管波和地层波均很弱;

④水泥串槽或微间隙:水泥串槽时有中等幅度的套管波和地层波;水泥环和套管之间有微间隙时,套管波幅度中等,而地层波很强。 (5)存在问题及解决办法 易将微间隙误认为窜槽; 源距大,分辨力低;

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