双层套管井中声波波形分析

用柱状多层理论模型,计算了裸眼井、单层套管井、双层套管井中的声波波形。分别用地层纵波、横波和套管波信息,结合三种模型对双层套管井中不同条件下水泥胶结质量进行了详细分析。指出用内层套管波列和地层波列可定性判断两层套管之间的水泥胶结质量,用外层套管波列和地层波列能判断外层套管和地层之间的水泥胶结质量。结果表明,裸眼井和套管井的声波全波资料综合分析,能较好地评价水泥胶结质量。     

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     

套管内偶极横波测井资料提取方法及校正技术

套管钢级和水泥环复合介质制约套后偶极横波的测量,导致提取的声波时差数值出现偏差.分析了套管波和地层波的波至时间和相关等值线图.认为识别波形和滤波窗口的选取是提取横波时差的主要手段.通过实验室模拟套管和水泥环对声波值的影响,拟合了3套校正图版.软件模拟结果表明,偶极横波穿越钢管和水泥环复合介质时,波阻抗小于纯地层对横波的...     

偶极子声源在套管井中的应用研究

套管井第I界面胶结差时单极子声波测井通常测量不到地层波信息。在套管井边界条件下,推导出了不同胶结状况下的偶极子声源激发的井内声场,计算了它在井孔中的二维谱和时域波形。计算结果表明在稍高的激发频率下,在第I界面胶结不好时在接收波列中可清晰地观测到纵波和弯曲波振相,分别以地层纵波和横波的速度传播,这表明横向偏振的声源比纵向振动的声源有更好的穿透性;在较低的激发频率下,波形中占主导地位的是地层弯曲波和套管弯曲波;在第I、II界面均胶结良好时主要是地层弯曲波。     

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。     

交叉多极阵列声波测井在套管井中的应用

为寻求裸眼井地层纵波测井资料缺失时的补救办法,对在大港油田滩海区块5口井中的声波测井资料进行了分析,试探从过套管交叉多极阵列声波(XMAC)测井资料中提取地层纵波信号的可行性.XMAC在套管井中采用单极全波测量模式.从下套管前后测得的全波波形的差异可区别套管波和地层纵波,采用慢度-时间相关STC(Slowness-Time Coherence)法可提取地层纵波.对比了在不同水泥胶结质量、套管状况和井眼条件下的套管井与裸眼井声波测井资料,归纳出了过套管声波测井的使用条件和局限性.当套管及地层都与水泥环胶结良好时,方可从过套管XMAC全波资料中提取出地层纵波信号.     

用中子测井资料提高泡沫水泥固井质量的评价

本文描述了利用裸眼井和套管井中子测井对比评价泡沫水泥固井质量，完善了现有用声波评价固井质量的技术，同时，还能识别套管外的纯水泥，泡沫水泥，流体和空气，无论水泥环与地层的胶结或与较大套管环的胶结，这种评价技术已取得了良好的效果。     

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。     

实例研究：过套管测定裂缝或应力方向

裂缝或者应力方向测量，为油田开发和油藏描述提供了十分重要的信息，常规方法依靠裸眼井得到的测量结果。包括用井径，以及井眼成像测井，定向取心得到的数据识别崩落，近年来，由于交叉偶极测井可以测量声波各向异性，已经用它在裸眼井进行这种评价，但是在套管井中，对确定裂缝或应力方向的要求正不断增加，然而，在所列的方法中，只有交叉偶极测井有希望能在裸眼井或套管井提供这种测量。能够提供套管井裂缝或者应力方向的另一种测量是垂直地震剖面（VSP），传统方法曾经记录横波VSP，其两个横波声源的极化方向互相垂直，然后测量裂缝层段的横波分裂效应，但是和这同样的效应，用纵波声源测井的转换横波波形中也可以看到。这时存在两种采集方案。第一种是偏移VSP（offsetVSP)，使声源离井足够远，以确保P波到S波的转换。第二种方法采用环测VSP（walkaroundVSP)采集，这实质上是一种小型偏移VSP（mini-offsetVSP)。它把声源放在离井眼大致相同半径距离上，进行多方位采集，通过分析接收到的横向能量与不同方位位置的径向分量间关系特征，就可以测定裂缝方向。在科罗拉多Rangely油田一口套管井，对这些不同技术进行了比较。采用的方法包括；交叉偶极声波测井，它与连续陀螺仪一起组合记录；一个偏移VSP，它带有一个点测陀螺仪；一个零偏移VSP，一个带有一个点测陀螺仪的环测VSP。     

用频率-波数域分析研究声波测井全波列的各波相

以柱状多层开放声波导物理模型为基础,利用实轴积分法通过数值计算得到井内接收器接收到的全波,并利用频率－波数域分析法对组成全波的各波相进行考察,着重分析了裸眼井快速地层,套管井水泥环不同胶结状态下组成全波的各分波的激发和传播特性,应用这一分析方法可以对各种井况下井内声场进行深入细致的研究,为充分利用声波测井全波列中携带的信息提供了理论依据。     

套管井内随钻声波测井

近十年来，随钻声波测井已经习惯于用在裸眼井，但随钻声波测井在套管井也能够提供有用信息，包括水泥胶结评价和地层速度。虽然通常的做法是用电缆声波测井仪在套管内采集数据，随钻声波测井是相对没有探索过的方面。对两种测井环境许多理论叙述都一样，主要的区别是，大型随钻测井仪的存在使圆环状流体变小，改变了导波的性质，并且增加了反射波。部分差异已经通过全波合成地震波图和野外资料实例在理论上说明了。已经讨论过胶结好的和胶结差的情形。在后面这种情况，研究了套管一水泥胶结不好或水泥一地层胶结都不好的情况。通过实例比较了套管井随钻测井与电缆测井的纵波速度数据。例子还提供了根据随钻测井纵波波列的衰减特性得到的定性的水泥胶结测井曲线。最后，介绍了冬管水泥胶结测井的操作和处理技术，讨论了经过套管测量地层的纵波速度，用图说明了质量控制。     

套管-水泥界面微间隙的检测方法及应用

声幅及变密度测井检测油、水固井质量中、套管-水泥界面微间隙与窜槽两种胶结状态在测井资料上表现出相似的特征，即套管波具有中等幅度。为了找出两种胶结状态在套管波幅度上的特征和差别，进而将其区分开，在套管与水泥环间存在不同厚度的流体环的情况下，对井孔声场及套管波幅度进行了理论研究，提出了利用声波测井资料、伽马密度测井资料对套管-水泥界面微间隙进行综合评价的解释方法；编写了相应的解释软件。实验结果表明，套着-水泥界面存在的流体环随着其厚度的增加，套管波幅度逐渐升高；水泥缺失和窜槽将导致伽马密度测井探测到的套管外介质密度值降低，而套管-水泥环间存在微间隙的情况下，其测量的密度值仍然是正常的水泥密度。在水泥胶结模拟井中进行了室内实验，在大庆油田的4口井中进行了现场实验，应用效果良好。     

相控线阵声源在裸眼井和套管井外地层中产生的声束对比

套管井中的声传播涉及到波在柱状多层介质中的传播问题。通过数值计算对比了宽频带相控线阵声源在套管井和裸眼井外地层中产生的纵波声场。结果显示声源辐射的声波经过套管、水泥等多层介质后在地层中的声波幅度较裸眼井相比降低了约8.0dB,当套管井胶结差时辐射到地层中的能量更低。套管井的胶结状况基本不影响相控线阵声源在地层中辐射主瓣的偏转方向,但会改变主瓣角宽,且在套管井第Ⅰ或第Ⅱ界面胶结差时使旁瓣级增强。     

声波测井技术发展综述

声波测井于二十世纪五十年代初在国外开始出现,先后出现了检查水泥胶结质量的声幅测井,测量井部面声波纵波速度倒数（慢度或声波时差）的声波速度测井,能够得到井壁上孔洞,裂缝分布情况直观图象的井下声波电视测井,以及在此基础上发展起来的三维体积扫描测井,承后为解决软地层中横波勘探问题,提出了偶极子及多极子横波测井,实现了井下直接激发横波,八十年代中期,阵列声波测井仪出现,将常规井眼补偿声系与长源距声系以及井径等测量综合,对管波的记录给以重视。     

随钻测井环境中横波速度测量：模型和现场评价

论文对随钻测井中，利用低频单极子，偶极子和四极子声源进行横波速度的测量进行了评价。理论分析表明，随钻测井中单极子和偶极子声源所发出的波中，包含着很强的沿钻铤滑行的仪器波。更进一步表明，随钻测井偶极子－弯曲波速度明显低于慢地层中的横波速度。因此，随着测井中偶极子波是不合适横波速度测量的，比较而言，四极子波有两个理由可说明其为最好的测量方式。首先，低频时可以消除仪器的四极子波干扰，其次，地层四极子波可以用来直接测量横波速度。一种测量横波的多极子随钻测井阵列声源仪器已经制造出来，并且已对不同的快，慢地层进行了几次现场测量。在2－10kHz的频率范围内，单极子声波数据中主要包括钻铤波和斯通利波，偶极子数据包含了钻铤波和地层弯曲波。四极子数据受钻铤波干扰最少，其主要由地层波四极子波组成。所测量的多极子波数据的特征和模型实验结果具有很好的一致性。分析和测量结果表明，四极子声波仪器最适合随钻测井中横波速度的测量。     

LFD低频偶极声波测井仪

LFD是由偶极和单极声波组合，在井下进行数字化，可同时测量。在1.5KHz的低频下，偶极传感器产生的弯曲波速度与横波速度相同。LFD仪可以测量所有地层的纵波速度、横波速度和斯通利波速度，可以计算出岩石的力学参数，拓宽了声波信息的应用范围。用来计算地层孔隙度，判断岩性，用于地震资料处理，提高人工压裂的设计，计算出砂和地层强度，用于钻井和采油工程，可在套管井中测量地层孔隙度。LFD是成象测井系列中一种，它可以提供测开曲线、计算曲线和图象，使声波测昔技术又进了一步。     

地层声速对固井质量评价的影响及消除方法

分析研究表明，快速地层水泥完全胶结时的地层波与套管波的主频差别较大．套管波主频明显偏高。通过在频域内计算套管波能量，可有效消除快速地层对固井Ⅰ界面胶结质量评价的影响。另外，结合现场变密度测井资料研究发现，地层波能量不仅反映固井Ⅱ界面胶结情况且受地层声速的严重影响。Ⅰ、Ⅱ界面水泥完全胶结时地层波能量和声波时差存在一定的指数关系。考虑地层声速的影响，可定义出主要反映水泥胶结质量的Ⅱ界面胶结指数。给出了快速地层和复杂岩性地层的现场变密度资料的处理实例。处理结果表明，通过计算套管波能量和定义Ⅱ界面胶结指数基本消除了地层声速对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量评价的影响。     

基于软地层随钻多极子声源传播特性的数值研究

基于软地层测量横波的难题,数值考察了软地层随钻测井多极子波的频散特性及声全波波形,对比分析了电缆和随钻多极子声波测井.研究结果表明,随钻测井环境下,单极和偶极声源激发幅度很强的钻铤模式波严重干扰地层纵波或横波的测量;而四极子声源低频时只激发地层模式的四极子波,且截止频率附近以地层横波速度传播.因此,四极子声源最适合于随钻测井的地层横波速度测量.     

一种测量三维（方位、径向和轴向）地层声学性质的模块式电缆声波仪器

井眼岩石的综合力学特征取决于径向、方位和轴向上变化的三维声波慢度。岩石声波性质的这些变化起因于应力分布不均匀、钻井过程引起井眼附近地层的力学或化学变化、以及地层的内在各向异性。 通过综合采集所有井眼波形（单极波、偶极波和斯通利波），井与全部采集数据的综合反演结果相结合，就能得到岩石的三维声学性质。纵波慢度的径向变化是通过单极探测实现的，这种新技术特有的单极收发间距变化范围很大．从很短到很长。横渡慢度径向变化是通过反演偶极弯曲波和斯通利波的宽带频散曲线得到定量值，这种新的声波仪器具有宽带特色。偶极声源的独特设计使它在脉冲模式或在线性调频脉冲模式下都能激发。 中国、挪威、墨西哥、巴西和美国的裸眼井电缆测井情况表明，纵波和横波慢度测量值以及它们的径向变化的精度都提高了。在增加轴向的和方位方向的接收器数目和一个静音装置及预测装置后。横波各向异性的估算就更可靠了，数据表明快横波方位方向上测量的慢度各向异性可小到1％～2％。这种新的测井仪能够测量从90-900μs／ft的横波慢度。改进后的单极和偶极频散曲线能够更清楚地识别地层的均匀性、非均匀性、各向同性和各向异性的机理。套管井地层评价数据表明，能够过套管可靠地测量高达450μs／ft的横波慢度。 先进的反演算法能够用宽带频散曲线正确地估计岩石的三维特性。精确测定相应的岩石特性能使决策及时（例如，射孔，防沙，确定井位及增产措施）。     

MPAL多极子阵列声波测并仪器的应用

文章介绍了MPAL多极子测井仪器的设计思路及仪器组成。MPAL多极子阵列声波测井仪器利用多种组合模式,在裸眼和套管井中进行声波单、偶极阵列测井,偶极子横波直接测井,测量得到的数据可以直接提取软硬地层中的纵波、横波和斯通利波漫度参数来进行储层的地质评价。近几年在二连油田识别岩性、识别油气层、预测地层的破裂压力,利用各向异性检测压裂效果等应用效果较好。