声幅-变密度测井原理

声幅－变密度测井第-1-页共16页声幅－变密度测井原理便携式测井操作以及测井解释方法一、测井原理简介声幅－变密度测井是由磁定位(CCL)、自然伽马仪(GR)和声幅-变密度仪(CBL-VDL)组成，能够实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。声幅－变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥浆（或井液）折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮，测井图上显示条带为黑色。而光点亮度低时，测井图上显示为灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白色条带。变密度测井图就是黑(灰)白色相见的条带，以其颜色的深浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。※仪器测井原理（CBL)1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波；2、套管波沿最短路径传播，折射入井液；3、接收器接收声波波列中首波的幅度；声幅－变密度测井第-2-页共16页4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录；5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线；6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。※仪器测井原理（VDL)1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）；2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面；3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带；4、测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱；5、通过对全波列的强弱程度分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量。也可以用下图加以解释，全部波列形成亮暗条纹显示在胶片上，对比度取决于正峰幅值。波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。套管波信号显示了很有规律的条纹，而地层波的条纹显得更为扭动。声幅－变密度测井第-3-页共16页二、测井资料质量控制几个基本概念:自由套管：未胶结的套管。第一胶结面：套管与水泥的胶结。第二胶结面：水泥与地层的胶结。声幅曲线要根据套管外径尺寸的大小在自由套管处进行刻度检查，且有30－50米连续曲线，曲线变化平稳，符合质量要求，声幅重复曲线误差小于10％。不同套管外径刻度值如下：套管外径（英寸）声幅值（mV）48941/28157651/2（常用）69-72（常用71）76275/85995/851103/448变密度门坎合适，灰度清晰，在第一、第二交接面均好的井段，波列变化与岩性具有相关性；测速600m/h；变密度曲线在自由套管处应反映出套管波信号，呈现一条条黑白相见的直条带；声幅-变密度测井时，必须带扶正器，以保证仪器居中；测井时间一般在固井后36－48小时进行测量。声幅－变密度测井第-4-页共16页三、测井资料解释方法1、定性解释固井质量情况声幅曲线(CBL)响应特征变密度曲线(VDL)响应特征“自由套管”即未胶结的套管，出现在水泥返高以上的井段，大部分声能将通过套管传到接收器，而很少投射到地层中去。（如下图）幅度高且较稳定，套管接箍处幅度显示明显。套管波很强，为黑白相间的直条带，黑白线条是平行的，如显现摆动则说明仪器居中不佳。几乎不出现地层波(甚至没有)，套管接箍处出现人字纹。套管与水泥、水泥与地层胶结都好(即第一、第二胶结面都好)套管与水泥胶结良好，并且水泥与地层胶结也良好的情况下，声能将会极有效地由套管传到水泥环再传到地层。（如下图）幅度低，随深度有所变化。套管波弱，为灰白色相见条带，有时甚至缺失；而地层波较强，呈现清晰地黑白相见地波状条带。快速地层胶结，即水泥与套管和地层胶结都好，只是地层波传播速度快。（如下图）幅度较高，这是由于套管外地层岩性致密引起的。显示为明显的波纹条带状的地层波，缺少套管波。套管与水泥胶结良好，而水泥与地层胶结不好。(即第一界面胶结好，第二界面胶结差)（如下图）幅度低。套管波微弱或缺失，记录的地层波极弱或根本没有，最右边出现直条带的泥浆直达波。声幅－变密度测井第-5-页共16页微环胶结，即水泥和地层胶结良好，套管和水泥之间存在微小空隙。但能封住液体运移，只有气体能通过。（如下图）幅度较高(相当于胶结中等)。显示出套管波，地层波也较明显。局部胶结，即套管、水泥、地层相互之间只有一部分胶结，而一部分没有胶结，在实际测井中常常遇到。（如下图）幅度略低于自由套管幅度值，即幅度值较高，且不稳定。套管波比自由套管时显示的弱，能显示出一些地层波信息。套管与水泥胶结不好，水泥与地层胶结好。即第一胶结面胶结差，第二交接面胶结好。这种情况目前在测井资料上还很那难解释分析清楚，因第一胶结面不好，大部分声能留在套管中，直接传到接收器，投射到地层的很少，这就给测井资料认识带来困难。实际中以为套管与水泥胶结不好，就已直接造成上下段串通。（如下图）幅度为高值。出现明显的套管波，而地层波呈现出较难辨认的现象。声幅－变密度测井第-6-页共16页2、定量解释①根据声幅曲线的幅度值，采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量。即：相对幅度C=(目的层段的声幅值/自由套管井段的声幅值)*100%当相对幅度≤20%时，确定为胶结良好；当相对幅度20-30%时，确定为胶结中等；当相对幅度≥30%时，确定为胶结差。②根据变密度图上套管波显示的强弱来确定第一胶结面的胶结级别，套管波信号微弱或缺失定为第一胶结面胶结良好；套管波显示清晰，曲线粗而黑，套管接箍明显，定为第一胶结面胶结差；套管波显示较弱时定为第一胶结面胶结中等。③根据声幅－变密度测井资料解释规程，依据变密度图上显示的地层波的强弱来确定第二胶结面的胶结级别。对同一口井的不同井段，变密度地层波显示强确定为胶结良好；地层波微弱或缺少，确定为胶结差；地层波可以辨认出，但地层波信息不清晰，确定为胶结中等。四、补充规定１、对于新钻井挂尾管、套损管部分悬挂小套管等测量井段内出现套管内径不同的情况，进行CBL-VDL测井时，在不同直径的套管内实行“分别刻度，分段测量”。2、CBL刻度值必须和所在刻度井段自由套管CBL理论响应值一致。3、若无自由套管，在进行刻度时，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。4、对于全井段悬挂小套管且无自由套管的情况，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。5、“分别刻度，分段测量”时，两段都必须测量出悬挂器位置，且重复井段不得少于50米。声幅－变密度测井第-7-页共16页五、CSU配接便携式CBL-VDL测井仪1、设备连线测量时，便携式机箱上的接线孔下排的1、7、10分别连线对应于电缆缆芯的1、7、10，上排的10连线对应于电缆缆芯的3，未列出的接线孔没有用到。如图：电缆各缆芯的功能如下表，未列出的没有用到：电缆缆芯主要功能1、3磁定位CCL信号4、6接供电器，给井下仪器供电，要快速供电7声波、GR信号3、10接地2、仪器连接注意：下井前一定要检查上下扶正器的销子，防止滚轮处脱开，造成卡仪器的后果。3、软件操作①CCS置于测RFTA位置，启动便携式机箱的Win98系统，进入CBL/VDL测井程序。②仪器串名称选择：声波变密度VCBL。③输出参数选择：第二组，深度采样率应为32，时间采样率为0.1，每米脉冲数为393.8。④接口控制选择：磁定位，声波变密度，单芯传输，自动逻辑，10mA。⑤给仪器供电。通过供电器由电缆4、6芯给声幅仪器供电。电压175-180V，电流50mA。⑥仪器刻度采用“VBL测试”。根据套管外径（英寸）选择合适的套管CBL值（mV），寻Win98USBPower12345678910便携式机箱扶正器磁定位声波GR一体化（国产）便携式机箱电缆头扶正器83接头电缆声幅－变密度测井第-8-页共16页找“清水段”，即未固井段，使监视波形达到最大，可以进行“测试”，然后进行测前刻度。⑦测试完成后，即可按照测量时的连线方式进行正常测井了。4、测井步骤①供电180V，电流大小视井下仪器不同而不同；②在自由套管处刻度，声幅刻度值与套管外径（见下页）对应；③下井过程中监视VBL值，使其不超过刻度值；④在水泥返高处测重复曲线；⑤下至凡尔位置，测主曲线。用CBL／VDL资料评价薄层水泥胶结李艳华薛梅楚泽涵李剑浩任佐斌聂国柱摘要李艳华，薛梅，李剑浩等．用CBL／VDL资料评价薄层水泥胶结．测井技术，1999，23（3）：180～185由于分辨率的限制，声波水泥胶结评价测井(CBL／VDL）不可能解释评价厚度在3ft*以下的未胶结层段。对于未胶结层段厚度在仪器纵向分辨率以下的薄层，在源距为3ft及5ft的声系所记录到的声幅曲线上的贡献是不同的。根据不同源距声系所记录到的声幅值的差异，可定量解释评价没有水泥胶结的薄层(其厚度小于仪器的纵向分辨率)。根据水泥胶结刻度井群中的实际测量结果，作出了未胶结层段厚度与源距为3ft及5ft的声系所记录到的声幅值差异的关系图版，根据这种关系图版对大庆油田2口井的固井质量重新进行解释评价。主题词：水泥胶结测井薄层声波全波列测井定量分析测井解释ABSTRACTLiYanhua，XueMei，LiJianhao，etal．．AMethodforThinLayersCementBondEvaluationwithCBL／VDLData．WLT，1999，23（3）：180～185Duetotherestrictionofresolution，theunbondedintervalswiththicknesssmallerthan3ftcannotbeevaluatedwiththeCementBondEvaluationloggingData（CBL／VDL）．Astothoseunbondedintervals，theircontributionstotheamplitudecurvesrecordedbytheacousticsondeswithspacingof3ftand5ftaredifferent．Accordingtotheamplitudedifferencerecordedbythesondeswithdifferentspacings，unbondedthinlayers（withthicknesssmallerthantheinstrumentresolution）canbequantitativelyevaluated．Accordingtotheexperimentresultsobtainedfromcementbondcalibrationwells，therelationshipchartbetweenthethicknessofunbondedinterval声幅－变密度测井第-9-页共16页andtheamplitudedifferencerecordedbytheacousticsondeswithspacingof3ftand5ftisgiven．CementbondqualityoftwowellsinDaqingOilfieldisreevaluatedwiththiscart．SubjectTerms：cementbondloggingthinlayerfullwavetrainacoustic