套管井声波测井中首波幅度衰减研究

讨论了套管波首波幅度关于源距衰减变化随着激发声源中心频率的变化而变化的关系.通过考察套管波首波幅度衰减快慢随声源中心频率变化规律,在理论上利用这些规律区分套管井第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好和自由套管井2种情况,为实际固井质量定量解释提供一定的参考依据.对在不同声源中心频率作用下的套管首波的不同波峰幅值、不同波谷幅值和波峰-波谷峰峰值进行计算研究,为分析实际测井波形,以合适的幅度为更加准确地表征首波衰减提供了基础参数.认为当声源中心频率从低到高变化时,第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好的套管井中首波幅度随源距的衰减系数的变化相差不大,但是在自由套管井中首波幅度随源距的衰减其系数有着明显的变化.     

扇区水泥胶结测井（SBT）响应的影响因素分析

以扇区水泥胶结测井仪（SBT）在固井质量实验井的测井响应为基础。分析了可能影响SBT响应的几种因素。研究结果表明,SBT对第Ⅰ界面的胶结情况反映灵敏。其补偿声波衰减值主要受固井第Ⅰ界面的胶结情况和环空水泥扇形缺失的影响,而井外快速地层、第Ⅰ界面水泥环隙宽度、第Ⅱ界面水泥扇形缺失、套管偏心、不同密度水泥对其响应有一定的影响,基本不受水泥环厚度、双层套管的影响。     

长源距声波测井在固井界面胶结探测中的应用

长源距声波测井在套管井内可以探测固井后套管与水泥环(简称固井Ⅰ界面)、水泥环与地层(简称固井Ⅱ界面)的胶结情况。但是必须对长源距声波测井波形进行处理,分辨出相应的导波。本文给出了长源距声波测井波形小波处理结果,结合理论计算结果识别套管井固井Ⅰ、Ⅱ界面的胶结情况以及同位素测井验证实例。     

ANALYSIS OF WAVEFORM CHARACTERISTICS OF DUAL-CASING WELL CEMENTATION

双层套管每个界面的固井质量都影响着油气井的正常生产,而常规的固井解释仅评价第一、第二界面的水泥胶结质量,因此根据声幅-变密度测井原理并通过分析各界面不同胶结状况的波形特征,提出了双层套管固井质量评价方法:用套管波的首波缺失和声幅数值评价第一界面,以套管首波的滞后程度、后续套管波的强弱及声波在外层套管接箍上的显示特征评价第二、第三界面,由全波列显示的地层波(快地层除外)评价第四界面.该方法在实际应用中取得了良好效果.     

轻质水泥浆固井质量测井评价标准构建

为了给测井评价轻质水泥浆固井质量提供理论依据与标准,基于高温声特性试验及数值模拟结果,分析了水泥浆密度、水泥环厚度、第一界面胶结质量等因素对常规固井质量测井的影响,分析得到:受套管外径和壁厚的影响,随水泥浆密度降低,套管波相对幅度的差异越来越明显;在套管与水泥环之间存在微环隙时,随着水泥环厚度增大,套管波幅度单调增大,...     

微环厚度对垂直入射超声脉冲反射波影响分析

研究微环厚度对垂直入射超声脉冲反射回波影响对水泥声阻抗类测井仪器的固井质量评价方法具有一定的指导意义。基于超声脉冲反射测井原理,采用有限元分析方法数值模拟了水泥环材料一定,中心频率为250、350kHz及450kHz的声源,微环厚度从0~0.6mm范围内变化时的第I界面水泥声阻抗;数值模拟了声源中心频率一定,水泥环分别为低、中、高3种不同声阻抗材料时,不同微环厚度随第I界面水泥声阻抗的变化关系。数值研究结果表明,随着声源的中心频率增加,微环对固井质量评价产生影响时的临界微环厚度减小;对于特定频率的声源,随着水泥环声阻抗的升高,微环对固井质量评价产生影响的临界微环厚度增加。采用多功能超声成像测井仪在标准微环厚度的刻度井中进行了水泥声阻抗的测量,实测结果表明,微环厚度随水泥声阻抗的变化规律与数值模拟的结果相吻合。     

长源距声波测井在固井界面胶结探测中的应用

长源距声波测井在套管井内可以探测固井后套管与水泥环（简称固井I界面），水泥环与地层（简称固井Ⅱ界面）的胶结情况，但是必须对长源距声波测井波形进行处理，分辨出相应的导波，本给出了长源距声波测井波形小波处理结果，结合理论计算结果识别套管井固井I，II界面的胶结情况以及同位素测井验证实例。     

低密度固井质量声波测井评价方法研究

数值模拟了低密度水泥套管井中短源距声波测井全波波形,分析了水泥固井第1界面和第2界面情形的全波波形与流体环隙宽度的关系,建立了低密度水泥固井的套管波幅度校正关系式。认为在低密度水泥套管井中．若采用常规水泥固井的解释标准,用套管波评价第1界面水泥胶结时．需要进行校正．而评价第2界面水泥胶结时,可以不用校正。根据理论结果结合实际测井记录的波形特点．研究了波形信息提取方法,得到了第1、第2界面胶结指数等参数．用以评价固井质量。这种方法在西北油田低密度固井质量评价中获得了较好的结果。     

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。     

孤岛油田工程测井技术

1.固井质量评价测井技术 1.1 声波变密度测井 固井声幅测井仅能测井套管波波幅大小,只能解释水泥环与套管(第一界面)的胶结好坏。若水泥环与地层封固不好,而形成窜槽,用固井声幅测井就难以判断。为了解决第二界面的胶结质量问题,研制了声波变密度测井。 声波变密度测井是应用声波发射和接收技术测量沿套管传播的套管波和通过水泥环沿地层传播的地层波及泥浆波,根据套管波和地层波的强弱用来判断套管外水泥胶结     

薄水泥环套管井碳酸盐岩地层中合成波形分析

针对碳酸盐岩地层的薄水泥环套管井情形，计算了声波合成波形，着重讨论了一界面和二界面流体环隙宽度变化的声波波形特征。合成波形及其频谱分析表明，套管波幅度、地层波幅度和波列后续波的持续时间均与流体环隙宽度有关。     

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.     

Numerical simulation of an acoustic field generated by a phased arc array in a fluid-filled cased borehole

Transducers that are widely applied in cement bond evaluation tools, such as cement bond logs and variable density logs, cannot radiate acoustic energy directionally because of the characteristics of monopole sources. A phased arc array transmitter, which is a novel transducer that differs from monopole and dipole transducers, is presented in this study. To simulate the acoustic field generated by a phased arc array in a fluid-filled cased borehole with different channelings, a 3D finite-difference time-domain method is adopted. The acoustic field generated by a traditional monopole source is also simulated and compared with the field generated by the phased arc array transmitter. Numerical simulation results show that the phased arc array radiates energy directionally in a narrow angular range in the borehole, thereby compressing the acoustic energy into a narrow range in the casing pipe, the cement, and the formation. We present the analyses of first-arrival waveforms and the amplitudes of casing waves at different azimuthal angles for the two different sources. The results indicate that employing a directional source facilitates azimuthal identification and analysis of possible channeling behind the casing pipe.     

套管中周向传播准SH波的传播特征

利用沿套管轴向偏振、周向传播的准SH波可从根本上解决声阻抗与流体接近的轻质水泥（尤其是超轻质水泥）固井质量评价的难题。在柱坐标系下计算了套管中准SH波的频散曲线,在低于300 kHz的常用超声频段,套管中可存在零阶准SH0波和一阶准SH1波,与平板中的SH0波不频散相比,准SH0波随着频率的增加速度稍有降低,出现弱频散特征;准SH1波有截止频率,其相速度随着频率的增加先急剧下降,最后逐渐趋于套管材质的横波速度。通过仿真波形提取的衰减率可知,准SH0波随着频率增加其衰减逐渐增大,这也明显与平板中SH0的衰减特征相反,准SH波轴向位移的径向分布很好解释了此衰减特征。准SH波传播的声场快照直观显示,在套管后耦合泥浆等流体介质时,准SH波没有辐射衰减,在套后耦合固体水泥时准SH波在沿着套管周向传播时向套后介质辐射剪切波,衰减明显,这可从根本上区分套后声阻抗接近的泥浆（液体,没有剪切模量,SH波没有辐射衰减）和低密度水泥（固体,有剪切模量,SH波衰减明显）,从而解决了现有声阻抗类声波仪器在低密度水泥胶结评价上的不适应性。     

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。     

基于赫巴流变模式的旋转套管顶替效率计算

旋转套管是提高固井顶替效率的重要措施。为了定量计算注水泥时旋转套管的顶替效率,使用微元分析法,对旋转套管时水泥浆驱替钻井液状态进行了受力分析,建立了顶替界面达到平衡时的顶替效率计算模型,可以计算出不同旋转套管转速时的不同周向角顶替效率。计算表明,当旋转套管转速大于10 r/min时,会有效减小近井壁钻井液滞留层厚度,适当提高稠度系数,流性指数在0.4～0.7之间时,旋转套管能使顶替效率显著提升。      

套管井短源距全波测井实验研究

针对短源距固井质量评价方法开展了实验模拟研究。物理模型按１０：１缩小，并制作了相应的缩小换能器。实验结果表明，当一界面存在流体环隙时，相对自由套管情形，套管波在幅度减弱的同时，频率显著增大；一，二界面水泥胶结的缺陷或环空水泥的缺失均导致后续导波的持续振荡；而环空水泥的缺失量的大小与套管波幅度最为密切，二者为三次函数关系，研究结果认为，在一定的井眼和套管尺寸条件下，用套管波幅度评价环空水泥缺失量是恰     

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