固井水泥声阻抗对斜入射超声脉冲波的影响

以Isolation Scanner的工作方式为背景,采用有限差分方法模拟中心频率为250kHz的超声脉冲波自井内流体中斜入射于套管内壁界面时产生的各种模式波的声学特征与水泥环性质之间的关系。研究发现,当水泥环声阻抗不同时,接收波列的各种模式波的幅度有很大的差异,即随着水泥环声阻抗的依次降低,套管中S0模式的Lamb波逐渐增强,A0模式的Lamb波逐渐减弱;A0模式Lamb波的声衰减与水泥环声阻抗的关系是随着水泥环声阻抗的减小其声衰减系数增加。结果表明,根据A0模式Lamb波的幅度和衰减信息可以判断水泥环声阻抗的大小,为评价套管外介质的声阻抗提供了依据。通过接收波列的时域波形直接识别第Ⅱ界面是不现实的,但通过对接收波形的频谱分析有望反演水泥环的厚度。     

基于超声Lamb波的固井质量评价新技术与应用

为了解决传统的CBL/VDL声波测井、扇区水泥胶结测井以及超声脉冲回波测井均不能准确评价轻质水泥固井质量的难题,提高低密度轻质水泥固井质量评价的准确性,基于超声“脉冲-回波”检测原理,研制超声Lamb波固井质量评价测井仪,建立弯曲型Lamb波衰减率、垂直回波共振效率与套管外介质声阻抗之间的关系模型,构建固液气三相介质评价图版,结合轻质水泥刻度井测试,建立了基于超声Lamb波的固井质量评价新方法。该方法可有效评价低密度轻质水泥固井质量和检测确定水泥返高位置,解决了轻质水泥固井质量评价难题。应用表明,该技术为低密度轻质水泥固井质量检测与评价提供了新思路,同时超声Lamb波固井质量评价测井仪还可以实现套管居中度和套损检测评价,可为固井质量评价和井筒完整性检测提供依据,应用前景广阔。     

软地层裸眼井中弹性波传播的数值研究

本文对软地层裸眼井中由点状声源激发的弹性波传播的数值进行了研究,认为首波是以地层中纵波速度传播的无频散的几何衰减波,其传播路径可以用几何声学中的滑行波理论来解释;井内无泥浆直达波.斯通利波在v_s≤((1-p_1)/p_2v_1)~(1/2)的地层中有截止频率,且在该频率处,其相速度为地层中横波传播速度;而在v_s>((1-p_1)/p_2v_1)~(1/2)的地层中无截止频率,其最大相速度小于v_s。     

用斯通利波评价套管井水泥胶结质量

根据套管井声波全波测井理论，导出了斯通利波久期方程，数值计算并绘制了斯通利波在无水泥和水泥胶结不好时的相速度、衰减以及波形曲线，详细分析了各种曲线的特点，指出套管井中具有两类斯通利波：第一类产生于井中流体与套管之间，称套管斯通利波，它的相速度和衰减与套管外有无水泥没有关系；第二类产生于套管与地层之间，称水泥层斯通利波，当水泥胶结不好或无水泥时，必有此波存在，它的相速度和衰减与水泥厚度、流体层的位置有密切关系。当水泥胶结好时，此波消失．因而从理论上证实了斯通利波在套管井中的传播特性能够反映水泥胶结质量。     

一种多通道声波测井信号频散分析方法

声波测井中沿着井轴方向传播的模式波,包括斯通利波、伪瑞利波、弯曲波和螺旋波均为频散波.模式波的频散特征中包含大量与地层性质相关信息.通过对声波测井信号频散特征的分析,提出一种新的多通道声波信号频散分析方案.该方案首先通过修改的矩阵束方法获取模式波的速度及衰减信息,采用自适应的模式波标定方法和参考速度范围计算出慢度频率相...     

多孔介质的流体机制模型及其频散机理

当声波或弹性波在流体饱和多孔介质中传播时，孔隙或裂缝受其影响发生闭合或张开，流体产生相对运动，致使多孔隙岩石的宏观物理性质发生变化，从而引起弹性波传播速度的改变、能量的耗散和振幅的衰减。基于双相介质理论提出的Gassmann方程、Biot理论、喷流机制、BISQ模型和斑块饱和模型等岩石物理机制模型，以不同的流体流动机制描述了多孔介质中弹性波传播的动态耦合机理、耦合程度和耦合结果。许多岩石物理机制模型都试图模拟和解释岩石中速度频散和衰减的起因。根据现有各种机制模型的高限、低限频率和特征（弛豫）频率，可以粗略地计算出衰减和频散的影响。随着地震岩石物理学研究的深入与发展，人们对弹性波速度频散和衰减与岩石物理性质及本征条件之间关系的认识必将不断深化。     

声波测井的探测深度问题Ⅱ

从波动声学的角度讨论声波测井的探测深度问题.通过改变井外固体层的厚度发现,随着层厚的减小,声波测井波形中以地层的纵波速度传播的声波的二维谱最先受到影响,其次是以地层的横波速度传播的声波和伪瑞利波开始受到影响,最后是沿井壁表面附近传播的Stoneley波的幅度和速度逐渐开始变化.当固体层的厚度接近于自由套管时,声波测井测量的模式波同样具有频率选择特征,在16 kHz以下有一个速度稳定(不随频率的改变而改变)的模式波,该模式波就是套管波,与平板状的声波波形的二维谱差别相当大.所以,在普通声波测井的频率范围内,自由套管井的测井响应不能够用展开的平板来讨论.     

一维频率域中观尺度虚岩石物理方法

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,双相介质中观尺度非均质性产生的流体流动是引起地震波在地震频带内衰减和频散的主要因素。基于两种不同的含流体孔隙地震波传播方程,构建一维虚岩石物理模型,采用频率域有限差分方法模拟地震波衰减和频散,与周期性层状斑块饱和介质模型解析解对比验证了方法的有效性;通过数值计算不同数量特征单元模型叠置情况的地震波衰减和频散,进一步说明了特征单元表征模型衰减信息的唯一性;分析了在相同含气饱和度条件下不同非均匀尺度和结构的地震波衰减和频散;最后利用上述方法模拟了三相流体周期性层状介质的地震波衰减和频散结果及其模型的位移与应力在频率域的空间分布特征,结果表明不同流体之间的中观尺度相对流动是诱导地震波在地震频带衰减的主控因素。     

声波变密度测井技术及其应用

目前,胜利油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的,其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响,来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井,它包括发射探头和接收探头,仪器的源距有两种,     

依赖频率的裂缝孔隙介质弹性属性及参数影响

地震波穿过不同形状和大小且充满流体的孔隙时会引起波致流效应,导致地震波依赖频率发生频散和衰减。基于Collet喷射流模型,本文分析了流体替换在裂缝孔隙介质中的影响。首先计算不同入射角情况下的纵波相速度和逆品质因子,发现速度随频率发生频散和衰减,高低频极限时速度趋于平稳,逆品质因子随频率先增大后减小。同时分析了背景孔隙度对纵波相速度和各向异性参数的影响,发现随孔隙度增加纵波速度在低频段(10~3Hz)明显减小,而在高频段(10~5Hz)无明显变化,且衰减频率向高频移动,同时使介质各向异性增强。流体类型也会影响介质的纵波速度,当介质含气时频散和衰减效应不明显,而当流体为油时全频带内速度发生衰减和频散最严重,含盐水时次之。最后分析了裂缝密度对地震速度及各向异性参数的影响,发现裂缝密度的增大使纵波速度的衰减程度增强,且介质的各向异性更显著。     

泥饼对声波全波波形确定渗透率的影响

根据Biot提出的孔隙地层的波动理论,采用Johnson动渗透率模式,针对测井中泥饼问题,计算出声波全波列的合成波形。由合成波形可以看出,井壁上的边界条件对声波波形影响很大,由此产生的斯通利波的幅度变化并不完全代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,可用斯通利波的幅度衰减量来估算地层的渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减量来估算地层渗透率及提取的横波时差是错误的。高频伪瑞利波爱瑞相(低速)也是地层渗透率很好的指示标志,但要考虑环境条件的影响;低频伪瑞利波(高速)能很好的估算原状地层的横波衰减量,进而估算地层的渗透率。     

用环形声波理论证明沿套管环形传播的波近似为板波

本文应用环形声波理论对自由套管中的波动方程进行求解,得到自由套管的波函数,并对其作了近似分析,得出沿套管环形传播的波近似为板波的结论。     

随钻偶极横波远探测优势频带及反射声场

电缆声波远探测测井已取得了长足进展,将这种技术应用于随钻声波测井,特别是随钻地质导向方面,具有潜在的应用价值。针对偶极声源随钻反射声波成像测井,基于偶极声源在井外无限大地层中产生的SH横波和SV横波的位移远场渐近解,对比分析了有无钻铤时井外地层辐射声场及井内声场,以及相应的偶极声场激发频带;结合三维有限差分数值模拟方法,讨论了井旁存在声阻抗不连续面时,井内接收的随钻偶极全波波形的SH反射横波变化特征。分析表明：与裸眼情况下相比,随钻条件下的SH和SV横波辐射指向性除受钻井井孔的调制外,同时还受到钻铤的强烈调制。尽管如此,随钻偶极横波同样适用于远探测成像测井,其中偶极声源存在一个优势激发频带,在仪器设计上应考虑和利用。     

套管井阵列声波测井效果评价

套管井声波测井有着重要的意义和广泛的用途。套管直径增大，套管波的幅度减小；水泥胶结越好，提取的纵波时差就越准确；水泥环厚度越大，纵波时差受水泥环的影响越大；下套管后，地层本身的变化也会引起声波时差的变化。实际测井资料显示，尽管套管尺寸不一，但固井质量是影响套管井声波测井的主要因素。在固井质量好的井段，提取的纵波时差能准确反映地层的纵波时差，可以不做校正直接应用。如果固井质量较差，则套管井声波测井受套管和水泥环的影响大，提取的纵波时差已不能准确反映地层的纵波时差。设计三层BP神经网络，对不同套管尺寸的声波样本数据进行网络学习，学习结束后得到相应的模型参数，输入过套管纵横波时差资料或过套管纵横波时差及中子测井资料，使用网络模型参数就能对过套管的声波纵波时差进行校正。校正结果表明，提取的横波时差越准确，套管内中子测井效果越好，校正效果就越好。     

井壁边界条件和泥饼对声波全波波形的影响

针对测井中的泥饼问题,按修改的Biot孔隙地层的波动理论,计算了声波全波波形。通过分析讨论,指出井壁上的边界条件对声波影响很大,它引起的斯通利波幅度衰减变化,不代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,仍可用斯通利波幅度衰减估算地层渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减估算的地层渗透率及提取的横波时差是错误的结果。高频伪瑞利波艾雷相(低速)也是地层渗透率很好的指示器,但要考虑环境条件的影响。利用低频伪瑞利波(高速),能很好地估算原状地层的横波衰减。     

套管井中超声反射波频谱分析

在考虑介质对超声波吸收的前提下,对３种典型地层（灰岩,砂岩和泥岩）套管井中超声反射波频谱在４种水泥胶结（完全胶结,自由套管,套管与水泥层胶结差及水泥层与地层胶结差）和循环存在的情况下进行了数值计算。结果表明,反射波频谱主要受厚度振动控制,并仅在包含套管厚度振动频率的一个频段内,受地层特性和水泥胶结类型的影响,只有在水泥胶结良好时,地层特性才对反射谱构成有意义的影响。水泥胶结类型不同,反射谱的特征亦     

定量评价固井Ⅱ界面胶结质量的方法研究

声幅-变密度测井技术可以有效地评价固井I界面(套管和水泥环)的胶结质量,但对固井Ⅱ界面(水泥环和地层)胶结质量的评价方法研究还不够完善.结合现场固井资料对比分析了前人评价Ⅱ界面胶结质量的方法,在此基础上提出一种简单、有效的方法定量评价固井Ⅱ界面胶结质量.该方法利用裸眼井声波时差和井径资料估计变密度波列中的地层波到达时间,并以该时刻为起点开窗;然后对时窗内的波形作快速傅立叶变换,在频域内求地层波能量.这样消除了高频的套管波和噪声的影响,获得了准确的地层波能量.考虑到地层声衰减的影响,定义了更合理的Ⅱ界面胶结指数.给出了用该方法处理现场固井资料的例子.     

Experimental Investigation of Second Interface Cement Bond Evaluation

Cement bond model wells (1:10 scaled-down) were made with a gradually degrading cement annulus for cement bond evaluation of the first interface (between the casing and the cement annulus) and the second interface (between the cement annulus and the formation). Experimental simulation on cement bond logging was carried out with these model wells. The correlation of acoustic waveforms, casing wave energy and free casing area before and after cement bonding of the second interface was established. The experimental results showed that the arrival of the casing waves had no relationship with the cement bonding of the second interface, but the amplitude of the casing head wave decreased obviously after the second interface was bonded. So, cement bonding of the second interface had little effect on the evaluation of the cement bond quality of the first interface by using casing head wave arrivals. Strong cement annulus waves with early arrivals were observed before the second interface was bonded, while obvious "formation waves" instead of cement annulus waves were observed after the second interface was bonded.     

八扇区水泥胶结测井技术及应用

八扇区水泥胶结测井仪是一种评价水泥胶结质量及探测孔穴孔道的声波测井仪。讨论了该仪器的结构、原理及优势。实际应用效果表明,该仪器一次下井可测得8个扇区套管水泥分布图、3ft声幅曲线、5ft变密度图,且不受重泥浆、油基泥浆、井内套管厚度等影响,能评价第一界面存在的槽道、孔洞的位置、大小及分布情况．是检测固井质量和管外窜槽的有效测井技术之一。