聲波測井課-聲幅

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1、聲波測井方法和應(yīng)用主講人：章成廣長江大學(xué)地球物理與資源學(xué)院第二章套管井中聲波測井在套管井中測量聲波信號的聲幅測井主要用于評價固井質(zhì)量，也稱水泥膠結(jié)測井。內(nèi)容：2.1套管井中波成分2.2聲波波型與固井質(zhì)量關(guān)系2.3聲幅測井及其應(yīng)用（CBL，SBT）2.4變密度測井（VDL）2.5超聲脈沖反射法測井（CET，USI）井眼直徑8.5英寸套管外徑7英寸套管內(nèi)徑d6.4英寸水泥環(huán)厚0.75英寸套管壁厚b0.3英寸儀器外徑c3.63英寸泥漿環(huán)厚1.38英寸源距L3,5英尺鋼速度V217544英尺/秒鋼時差57微妙/英尺泥漿速度V15250英尺/秒泥漿時差189微妙/英尺水泥聲速V29000

2、~16000英尺/秒水泥時差111~63微妙/英尺砂巖骨架聲速18000英尺/秒砂巖骨架時差55.5微妙/英尺V1V2V3V4Labc?12?23J02.1套管井中波成分第二章套管井中聲波測井接收器依次得到波有：套管波、地層波水泥環(huán)波、泥漿波滑行縱波2.1套管井中波成分第二章套管井中聲波測井1、套管波(縱波橫波復(fù)合波):滑行波、一次反射波及多次反射波（能量很弱），滑行波與一次反射波到達(dá)接收器時間只差0.2us，可看作同時到達(dá)。一次反射縱波對于套管波到達(dá)接收器時間在全井段是不變的，只與源距、套管、儀器尺寸有關(guān)2.1套管井中波成分第二章套管井中聲波測井1、套管波(縱波橫波復(fù)合波)套

3、管波的聲強(qiáng)（或幅度）大小與水泥膠結(jié)好壞有關(guān)，設(shè)?12為折射系數(shù),?23為反射系數(shù),入射聲強(qiáng)為J0,則反射聲強(qiáng)為:J=J0?12?23?21=J0?212?23說明反射聲強(qiáng)與套管水泥界面反射系數(shù)?23有關(guān).膠結(jié)不好?23就大,聲強(qiáng)幅度增大;管外是水泥還是泥漿或空氣,接收套管波相差4~5倍。因此套管波幅度的大小可確定第一界面水泥膠結(jié)質(zhì)量。V1V2V3V4Labc?12?23J02.1套管井中波成分第二章套管井中聲波測井2、水泥環(huán)波:在第一界面上不會出現(xiàn)滑行波，只有一次或多次反射波（sin?2/sin?3=V2/V3,V2>V3),由于水泥環(huán)中存在微裂隙水泥膠結(jié)不致密,一般水泥環(huán)的能

4、量很弱,常被其它波列所掩蓋,忽略不計.3、地層波：水泥—地層(第二界面)膠結(jié)好時（V4>V3),一般出現(xiàn)地層波(滑行縱橫波),地層波到達(dá)時間約在T=L??t(裸眼井地層時差)左右,在砂巖中(V4V2)在套管波前到達(dá),所以對套管波和地層的識別存在困難。4、泥漿波列：接收器接收到的泥漿波時間不變，T=189*5=945us，（變密度、全波列）1、自由套管(1)L=5ft，T=320us出現(xiàn)套管波，幅度大，固井聲幅測井往往以自由套管波幅度作刻度的；(2)套管波有規(guī)則，其周期可以計算套管波的頻率(18kHz);(3)整個波型的包絡(luò)線有高的振幅和能

5、量,延續(xù)時間長;(4)無地層波,在945us左右出現(xiàn)泥漿波。套管幅度受套管特性影響：(1)未膠結(jié)套管的衰減系數(shù):a=(10/L)?LN(J0/J)(分貝/米)a=2.4分貝/米,J=0.575JO(L=1米),源聲強(qiáng)的57.5%(2)套管直徑的影響:套管直徑本身對套管波衰減無關(guān),反映了泥漿對套管波的衰減影響,直徑大衰減大,套管波幅度減小.(3)套管厚度的影響:自由套管時,厚度影響不明顯,當(dāng)外有水泥時,套管波衰減與厚度有關(guān),厚度大反射回井中套管幅度大,衰減系數(shù)變小.(這與聲場能量分布有關(guān),套管厚度一般

6、cm測得的聲幅為100%套管直徑的影響2.2聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系1、自由套管套管外有水泥30001、自由套管2.2聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系套管厚度的影響a=(10/L)?LN(J0/J)(分貝/米)1、自由套管2.2聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系由于泥漿、儀器測量條件影響，套管波不規(guī)則，要求記錄本井自由套管幅度，用于刻度。V1V2V3V1V42.2聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系2、僅套管與水泥膠結(jié)（僅一界面膠結(jié)好）320us945us2.2聲波波型與固井質(zhì)量的關(guān)系2、僅套管與水泥膠結(jié)（僅一界面膠結(jié)好）此時大部分能量進(jìn)入水泥環(huán)（水泥環(huán)波衰減大），套管波幅度很小，其特點(diǎn)：(1)320us(

7、L=5ft),由于一界面膠結(jié)好,套管波幅度大大減小;(2)套管波后為水泥環(huán)波,衰減無規(guī)則,幅度小,有時無顯示;(3)無地層波,僅少量能量環(huán)形流體層(泥漿),進(jìn)入地層更少;(4)最后出現(xiàn)為泥漿波.水泥環(huán)參數(shù)對套管波幅度的影響:(1)水泥抗壓強(qiáng)度的影響:水泥環(huán)抗壓強(qiáng)度大,進(jìn)入水泥環(huán)的能量就多,套管波就變小,衰減變大;見圖計算抗壓強(qiáng)度值與出廠值比較(標(biāo)定值),兩者相等為膠結(jié)好,小于出廠值可能為套管與水泥膠結(jié)不好有裂隙或竄槽、水泥不純、水泥凝固時間不夠（一般48小時）。（2）水泥環(huán)密度或聲速影響：波