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1、声幅-变密度测井,前言,目 录,CBL-VDL测井原理,声幅变密度测井曲线,测井资料定性评价,声幅测井资料的定量解释,CBL-VDL测井的不足之处,前 言,声幅-变密度测井（CBL-VDL）是检查固井作业后，套管和水泥环（第一界面），水泥环与地层（第二界面）封隔情况的常用测井方法,前 言,声幅-变密度测井仪，测的是超声波；声幅接收的是纵波的滑行波，测的是首波幅度值。变密度接收的是全波列，包括套管波、地层波和泥浆波（井液波）,CBL-VDL水泥胶结评价测井原理,第一部分,套管井中声波传播路径,根据几何声学的原理：套管井中的声波由发射器发出，经过泥浆入射到套管壁，再经过套管壁入射到第一界面，而后入
2、射到第二界面。传播路径大致是：套管波、水泥环波、地层波、泥浆波 最早到达接收器的是套管波（又叫滑行波），其次是地层波，最后泥浆波（又叫直达波）,在水泥环中产生的滑行波,由于水泥存在大量微孔隙,波在水泥中传播时很快衰减,接收器收不到这种信号,声波在套管中传波明的能量分配,声波传播中幅度变化规律,声波J1由声源T发出,入射到套管壁上,产生套管波J2和反射波J3,在传播中,套管使J3产生的衰减很小,不予考虑。在套管波J2传播中，不断向两边介质发散子波J5、J6。由于水泥的声阻抗（39*106kg/m2.s）和泥浆的声阻抗（1.5-4.9*106kg/m2.s相差较大，耦合情况差，故J5很小。接收器接
3、收的套管波J4的幅度变化反映套管外介质的变化。套管外是水泥时，其声阻抗（10.5*106kg/m2.s)与套管耦合好，J6 较大，使J2产生的衰减大，接收器接收的套管波J4就很小。透射入地层的能量就很大，地层波就很强。反之，套管波就很强，地层波就很弱。,声波传播中幅度变化规律,声波经过透射，可由套管进入管外的介质，而后进入地层，在地层中产生滑行波。其强度，即声幅随管外介质和与地层相接触的介质的改变而改变。其传播的衰减与地层的岩性有关。管外介质是泥浆或空气时，它们与套管、地层耦合都很差，J6很小，透射入地层的声能量很小，折射回来的声能量很小，地层波很微弱。只有在第一界面和第二界面都胶结的良好时，
4、地层波才会较强，套管波却很弱或没有。,固井声幅测井,采用单发单收声系，源距1m或0.9m（3英尺），声发射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。,变密度测井,采用单发单收声系，源距1.524m（5英尺）。在变密度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号，经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电信号加到示波管或显像管上，调制其光点的亮度。正半周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带
5、或灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而判断一、二界面的胶结质量。,固井声幅测井,采用单发单收声系，源距1m或0.9m（3英尺），声发射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。,变密度测井,采用单发单收声系，源距1.524m（5英尺）。在变密度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号，经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电信号加
6、到示波器或显像管上，调制其光点的亮度。正半周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而判断一、二界面的胶结质量。,常见介质的声学参数,介质 声速（m/s）时差（us/m）钢 5347 187泥浆（缝、洞）1600 620 水泥 2743-488 207-364砂岩骨架 5486 182砂岩（=20-35%）3500-2750 285.7-363.6砂岩（=5-20%）4910-3950 204-253泥岩 1800 555.5空气 330 3000,源距的选择,CBL采用英尺的源距是为了尽可能提
7、高声波幅度曲线对水泥胶结变化的敏感性。VDL源距英尺地层波更明显，易于评价水泥环第二界面的交接情况,CBL/VDL测井仪器需要在与目的层同尺寸的自由套管井段进行刻度。若声幅曲线的单位为百分数（%），则自由套管的声幅值应当为95100%。若声幅曲线的单位为毫伏（mV），则不同外径的套管的自由套管声幅值必须符合该仪器规定的理论值。,CBL刻度,声幅-变密度测井曲线,磁定位 自然伽马:用于校正深度,传播时间:指同步信号和首波正脉冲之间的时间间隔。可以用来辅助判断水泥胶结质量，判断仪器是否居中,声幅曲线：判断套管和水泥的胶结质量，一般CBL测井的声源主频为0kHz（超声波）,变密度曲线：判断套管和水泥
8、、水泥和地层之间的胶结质量，记录方式有两种：调辉记录：以颜色的深浅变化反映声波能量的变化调宽记录：以记录条带宽度的变化反映声能的变化,第二部分,声幅-变密度测井曲线,在套管波明显的条件下，传播时间主要反映测井仪器的居中情况，如果测井仪器居中，在VDL套管波清晰的井段，套管波传播时间稳定，且与垂直井段的套管波传播时间的差异在s范围内。水泥胶结质量：仪器居中时，传播时间比正常值增大或出现“周跳”表示水泥胶结良好。仪器偏心：传播时间减小，此时CBL代表的仍然是套管声幅，但比正确值大幅度减小。,第二部分,传播时间,测井资料质量控制,（1）测量速度小于10米/分钟。（2）在自由套管中测量50米，曲线变化
9、平稳，波列显示与套管特征相符。（3）测量井段必须包含5个以上自由套管接箍信号。（4）自由套管CBL值为相应套管尺寸规定值的95100。（5）在5 英寸套管悬挂4英寸套管时，必须测出悬挂器以上5根节箍。悬挂器在井口时，应该测到水泥返高以上200米。,套管外径与自由套管声幅理论值,将套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。例如，对于以“毫伏”（mV）为单位的声幅曲线，应转换成以自由段套管为100%的相对声幅曲线：U=A/Afp*100%式中：A计算深度点的声幅值，单位为毫伏（mV）；Afp自由段套管的声幅值，单位为毫伏（mV）；U相对声幅值，单位为分数（%）。,固井声幅测井资料定性评价,第三部分,固
10、井质量评价指标,套管,地层,流体,水泥,对于密度为1.3g/m3-1.75g/m3低密度水泥用以上相对声幅幅度评价，也可用胶结比来评价,固井声幅测井曲线的作用,确定水泥上返高度,水泥面在固井声幅测井曲线上由低幅度到高幅度过渡的半幅点处。,检查套管接箍及套管断裂位置,声幅测井曲线在水泥面以上显示的负尖峰为套管接箍位置；在套管断裂处，由于套管波严重的衰减，出现负尖峰，以此来判断套管的断裂位置。但这方法不能用来判别垂直裂缝。,固井声幅测井曲线的作用,检查补挤水泥的效果,第一次固井声幅曲线异常的对应井段处应补挤水泥，用实线表示。补挤水泥后，再测一次固井声幅曲线用虚线表示，两次测量结果重叠可以检查补挤水
11、泥的效果。,CBL测井仪偏心的影响,声幅曲线幅度不稳定，与变密度曲线不匹配。使套管波传播时间变短，套管波幅度减小,固井声幅测井曲线的影响因素,水泥环微间隙的影响,由于水泥凝固时的压力，新套管上的油漆或套管上的油脂，使套管之间产生微间隙，间隙一般宽1/10mm左右，不会造成窜槽，却使套管波幅度偏大，就像胶结不好一样，VDL显示出较强的套管波和地层波,测井时间的影响,测井时间太早，水泥浆尚未胶结，抗压强度低，与套管耦合差，使套管幅度变大，把胶结好的井段误认为胶结不好。如果等的时间太长，浪费钻机时间，钻井成本高。一般测井等待时间最好选在注水泥后约48小时，水泥抗压强度达到水泥标称抗压强度的80%时进
12、行测井。,测井时间的影响,气侵的影响,如果注水泥井段为高压的气层，会使水泥浆气侵。套管波幅度很大，看上去好像没有水泥胶结造成误判。,高速地层的影响,高速地层的声速超过套管声速，地层波先到达接收器，或重叠在套管波之上。,变密度测井资料的应用,在没有其它因素影响的条件下，CBL高反映第一界面水泥胶结差，CBL低反映第一界面水泥胶结好。,CBL保持较高的稳定值，只在套管接箍处有所降低。VDL曲线显示为黑白相间的直条带，接箍处呈人字纹变化。TT曲线保持一恒定值，仅在接箍处有所升高。,自由套管,检查固井质量,检查固井质量,/ft,胶结良好井段的地层波和裸眼井声波时差对比,TT曲线随深度变化，比自由套管高
13、一些；CBL曲线幅度较低，；VDL曲线缺少套管波，有明显的地层波，黑白相间的起伏条带，之所以起伏与岩性有关，不同岩性的地层其波的传播速度不同。,检查固井质量,胶结良好井段的CBL/VDL,TT曲线随深度变化,比自由套管高一些;CBL曲线幅度很低相对幅度.VDL曲线缺少套管波,出现明显的地层波,显示为黑白相间的起伏条带.,局部胶结,指套管、水泥、地层之间只有部分胶结，部分没有胶结的情况，在实际井中出现的机会较多，如图所示4米井段是局部胶结的情况，曲线特征：（）TT与自由套管基本一致（）比自由套管的低，且不稳定。（）显示的套管波比自由套管的弱，套管波的右边出现明显的地层波。,检查固井质量,套管与水
14、泥胶结好，水泥与地层胶结较差,曲线特征如下：（）TT主要为泥浆波传播时间，一般比地层波慢，随深度有所变化（）幅度很低（）缺少套管波，地层波较弱，最右边出现直条带的泥浆波。,检查固井质量,套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结差,曲线特征如下：（）TT主要为泥浆波传播时间，一般比地层波慢，随深度有所变化（）幅度很低（）缺少套管波，地层波较弱，最右边出现直条带的泥浆波。,检查固井质量,检查固井质量,2800,快速地层井段的CBL/VDL响应,TT比自由套管略高一些；CBL曲线幅度比胶结好的高；VDL曲线缺少套管波，有明显的黑白相间的波纹起伏条带状的地层波（与岩性剖面相关）。,套管和水泥之间存在微环,水泥
15、和地层胶结好，套管和水泥之间存在微环，一般只有气体才能通过，加压后微环消失。曲线的特征与胶结良好相似。(1)TT和自由套管的相同（）CBL幅度一般为MV；（）VDL显示出较强的套管波和地层波。,检查固井质量,检查固井质量,CBL与地层孔渗性能有关,压裂就是用相当大的压力向井内注入带有支撑剂的压裂液，压裂低渗透层。在压力取消后，由于支撑剂的存在，裂缝依然保持，从而提高裂缝的渗透率。由于裂缝的存在，传播时间增大，衰减增大，地层波幅度减小。变密度测井图上，地层波条带颜色浅。在压裂前、后各测一次变密度测井，通过对比就能确定压裂效果。,检查压裂效果,由于出砂，使得地层与水泥胶结逐渐变得疏松。因而，地层波
16、变弱，在变密度图上显示为套管波和地层波条带反差不明显。,判断管外出砂情况,声幅测井资料定量解释,用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量 CBL测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果直接用CBL曲线评价固井质量，就易于出现评价错误。本标准规定，首先将CBL曲线转化为与套管尺寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然后根据有关评价指标来评价固井质量。,第四部分,定量解释,胶结比,胶结指数(胶结系数）,其中评价井段的衰减系数g胶结好井段的衰减系数,BR胶结比fp自由套管声波衰减率单位db/m或db/ftg水泥100%胶结井段的声波衰减率db/m或db/ftAfp自由套管声幅值%或MVAg当次固井最好水泥胶
17、结井段的声幅值%或MV,CBL解释图板,将CBL解释图板和SBT解释图板公式化，全面考虑套管外径、套管厚度和测井测量源距的影响。,CBL解释,用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量 CBL测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果直接用CBL曲线评价固井质量，就易于出现评价错误。本标准规定，首先将CBL曲线转化为与套管尺寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然后根据有关评价指标来评价固井质量。,定量解释,水泥胶结评价指标,必须指出的是，与CBL曲线相同，胶结比和胶结指数在侯凝时间不足、微间隙条件下不能用，否则可能完全起误导作用,定量解释,水泥胶结强度评价指标,定量解释,水泥胶结强度评价指标,胶结比和胶
18、结强度选择,选择胶结强度：常规密度水泥，且 水泥环厚度大于3/4英寸；,选择 胶结比：低密度水泥 或（和）薄水泥环,国内外石油工程界认为：（1）水泥胶结强度500psi，足以保证水泥环对套管悬挂的要求（R.F.Fallis认为100psi即可）；（2）水泥胶结强度1000psi，可以保证水泥环对层间封隔的要求。,VDL响应的解释,CBL/VDL不足之处,（1）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现水泥“胶结不好”的假象；（2）不能反映水泥环环向胶结不均匀；（3）必须有自由套管刻度，所以无法保证无自由段套管刻度正确；（4）CBL受套管外径、套管壁厚和水泥密度影响较大（5）测量时要求仪器居中，偏心胶结差的地方则CBL明显降低。,汇报结束 谢谢!,
