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声波测井方法和应用声波测井方法和应用第三章第三章 声波幅度测井声波幅度测井 声波在介质中传播，其幅度会逐渐衰减，声波幅度声波在介质中传播，其幅度会逐渐衰减，声波幅度的衰减在声波频率一定的情况下，是和介质的密度、弹的衰减在声波频率一定的情况下，是和介质的密度、弹性等因素有关的声波幅度测井就是通过测量声波幅度性等因素有关的声波幅度测井就是通过测量声波幅度的衰减变化来认识地层特点以及水泥胶结情况的一种测的衰减变化来认识地层特点以及水泥胶结情况的一种测井方法第三章第三章 声波幅度测井声波幅度测井 本章主要讲解套管井中用于评价固井质量的声幅测本章主要讲解套管井中用于评价固井质量的声幅测井井, ,可称为固井声幅可称为固井声幅( (水泥胶结水泥胶结) )测井内容：内容： 第一节第一节 套管井中波成分套管井中波成分 第二节第二节 声波波型与固井质量关系声波波型与固井质量关系 第三节第三节 固井声幅测井主要方法及其应用固井声幅测井主要方法及其应用 第四节第四节 其它声幅测井方法其它声幅测井方法 井眼直径井眼直径 8.5 英寸英寸 套管外径套管外径 7 英寸英寸 套管内径套管内径 d 6.4 英寸英寸 水泥环厚水泥环厚 0.75 英寸英寸 套管壁厚套管壁厚 b 0.3 英寸英寸 仪器外径仪器外径 c3.63 英寸英寸 泥浆环厚泥浆环厚 1.38 英寸英寸 源距源距 L3,5 英寸英寸 钢钢速度速度 V217544英尺英尺/秒秒 钢钢时差时差 57微妙微妙/英尺英尺 泥浆泥浆速度速度 V1 5250英尺英尺/秒秒 泥浆泥浆时差时差 189微妙微妙/英尺英尺 水泥水泥声速声速 V29000~16000英尺英尺/秒秒 水泥水泥时差时差 111~63微妙微妙/英尺英尺 砂岩砂岩骨架骨架声速声速 18000英尺英尺/秒秒 砂岩砂岩骨架骨架时差时差 55.5微妙微妙/英尺英尺 V1V2V3V4Labc1223J0第一节第一节 套管井中波成分套管井中波成分接收器依次得到波有：套管波、地层波接收器依次得到波有：套管波、地层波水泥环波、泥浆波水泥环波、泥浆波 滑行纵波滑行纵波1 1、套管波、套管波( (纵波横波复合波纵波横波复合波) ): :滑行波、一次反射波滑行波、一次反射波及多次反射波（能量很弱），滑行波与一次反射波及多次反射波（能量很弱），滑行波与一次反射波到达接收器时间只差到达接收器时间只差0.2us0.2us，可看作同时到达。

可看作同时到达一次反射纵波一次反射纵波对于套管波到达接收器时间在全井段是不变的，只与源距、对于套管波到达接收器时间在全井段是不变的，只与源距、套管、仪器尺寸有关套管、仪器尺寸有关第一节第一节 套管井中波成分套管井中波成分 1 1、套管波、套管波( (纵波横波复合波纵波横波复合波) ) 套管波的声强（或幅度）大小与套管波的声强（或幅度）大小与水泥胶结好坏有关，设水泥胶结好坏有关，设 1212为折射系为折射系数数, ,  2323为反射系数为反射系数, ,入射声强为入射声强为J J0 0, ,则反射声强为则反射声强为: : J=J J=J0 0 1212 23 23  2121= J= J0 0  2 21212 2323 说明反射声强与套管水泥界面反说明反射声强与套管水泥界面反射系数射系数 2323有关有关. .胶结不好胶结不好 2323就大就大, ,声声强幅度增大强幅度增大; ;管外是水泥还是泥浆或管外是水泥还是泥浆或空气空气, ,接收套管波相差接收套管波相差4~54~5倍 因此套管波幅度的大小可确定第因此套管波幅度的大小可确定第一界面水泥胶结质量。

一界面水泥胶结质量V1V2V3V4Labc1223J0第一节第一节 套管井中波成分套管井中波成分 2 2、水泥环波、水泥环波: :在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或多次反射波（多次反射波（sinsin 2 2/ /sinsin 3 3= =V V2 2/V/V3 3, ,V V2 2>V>V3 3),), 由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密, ,一般水泥一般水泥环的能量很弱环的能量很弱, ,常被其它波列所掩盖常被其它波列所掩盖, ,忽略不计忽略不计. .3 3、地层波：、地层波：水泥水泥——地层地层( (第二界面第二界面) )胶结好时（胶结好时（V4>V3), V4>V3), 一般出现地层波一般出现地层波( (滑行纵横波滑行纵横波),),地层波到达时间约在地层波到达时间约在T=LT=Lt(t(裸眼井地层时差裸眼井地层时差) )左右左右, ,在砂岩中在砂岩中(V(V4 4V>V2 2) )在套管波前到达在套管波前到达, ,所以对套管波所以对套管波和地层的识别存在困难。

和地层的识别存在困难4 4、、泥浆波列：泥浆波列：接收器接收到的泥浆波时间不变，接收器接收到的泥浆波时间不变，T=189*5=945usT=189*5=945us，（变密度、全波列），（变密度、全波列）第一节第一节 套管井中波成分套管井中波成分 1.管外无水泥胶结，为自由套管管外无水泥胶结，为自由套管2.仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结仅套管与水泥胶结，水泥与地层无胶结3.套管与水泥、水泥与地层部分胶结套管与水泥、水泥与地层部分胶结4.套管与水泥、水泥与地层胶结良好套管与水泥、水泥与地层胶结良好(低速地层低速地层)5. 套管与水泥、水泥与地层胶结良好套管与水泥、水泥与地层胶结良好(高速地层高速地层)第二节第二节 声波波型与固井质量的关系声波波型与固井质量的关系 从全波列上来分析，为声幅测井、变密度测从全波列上来分析，为声幅测井、变密度测井提供方法原理分几种水泥胶结类型来讨论井提供方法原理分几种水泥胶结类型来讨论1、自由套管、自由套管 第二节第二节 声波波型与固井质量的关系声波波型与固井质量的关系1 1、自由套管、自由套管(1)L=5ft(1)L=5ft，，T=320usT=320us出现套管波，幅度大，固井声幅测井往往出现套管波，幅度大，固井声幅测井往往以自由套管波幅度作刻度的；以自由套管波幅度作刻度的；(2)(2)套管波有规则，其周期可以计算套管波的频率套管波有规则，其周期可以计算套管波的频率(18kHz);(18kHz);(3)(3)整个波型的包络线有高的振幅和能量整个波型的包络线有高的振幅和能量, ,延续时间长延续时间长; ;(4)(4)无地层波无地层波, ,在在945us945us左右出现泥浆波。

左右出现泥浆波套管幅度受套管特性影响：套管幅度受套管特性影响：(1)(1)未胶结套管的衰减系数未胶结套管的衰减系数: a=(10/L): a=(10/L) LN(JLN(J0 0/J)(/J)(分贝分贝/ /米米) )a=2.4a=2.4分贝分贝/ /米米,J=0.575J,J=0.575JO O(L=1(L=1米米),),源声强的源声强的57.5%57.5%(2)(2)套管直径的影响套管直径的影响: : 套管直径本身对套管波衰减无关套管直径本身对套管波衰减无关, ,反映反映了泥浆对套管波的衰减影响了泥浆对套管波的衰减影响, ,直径大衰减大直径大衰减大, ,套管波幅度减小套管波幅度减小. .(3)(3)套管厚度的影响套管厚度的影响: :自由套管时自由套管时, ,厚度影响不明显厚度影响不明显, ,当外有水当外有水泥时泥时, ,套管波衰减与厚度有关套管波衰减与厚度有关, ,厚度大反射回井中套管幅度大厚度大反射回井中套管幅度大, ,衰减系数变小衰减系数变小.(.(这与声场能量分布有关这与声场能量分布有关, ,套管厚度一般套管厚度一般< < ) )第二节第二节 声波波型与固井质量的关系声波波型与固井质量的关系 1—套管外为水套管外为水2—套管外为固结水泥套管外为固结水泥 以以d=14cm测得的声幅为测得的声幅为100%套管直径的影响套管直径的影响1 1、自由套管、自由套管 套管外有水泥套管外有水泥30001 1、自由套管、自由套管套管厚度的影响套管厚度的影响 1 1、自由套管、自由套管由于泥浆、仪器测量条件影响，套管波不规则，由于泥浆、仪器测量条件影响，套管波不规则，要求记录本井自由套管幅度，用于刻度。

要求记录本井自由套管幅度，用于刻度 V1V2 V3 V1 V42 2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）320us945us 2 2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）此时大部分能量进入水泥环（水泥环波衰减大），套管波幅度很小，其此时大部分能量进入水泥环（水泥环波衰减大），套管波幅度很小，其特点：特点：(1)320us(L=5ft),(1)320us(L=5ft),由于一界面胶结好由于一界面胶结好, ,套管波幅度大大减小套管波幅度大大减小; ;(2)(2)套管波后为水泥环波套管波后为水泥环波, ,衰减无规则衰减无规则, ,幅度小幅度小, ,有时无显示有时无显示; ;(3)(3)无地层波无地层波, ,仅少量能量环形流体层仅少量能量环形流体层( (泥浆泥浆),),进入地层更少进入地层更少; ;(4)(4)最后出现为泥浆波最后出现为泥浆波. .水泥环参数对套管波幅度的影响水泥环参数对套管波幅度的影响: :(1)(1)水泥抗压强度的影响水泥抗压强度的影响: :水泥环抗压强度大水泥环抗压强度大, ,进入水泥环的能量就多进入水泥环的能量就多, ,套套管波就变小管波就变小, ,衰减变大衰减变大; ; 计算抗压强度值与出厂值比较计算抗压强度值与出厂值比较( (标定值标定值),),两者相等为胶结好两者相等为胶结好, ,小于出小于出厂值可能为套管与水泥胶结不好有裂隙或窜槽、水泥不纯、水泥凝固时厂值可能为套管与水泥胶结不好有裂隙或窜槽、水泥不纯、水泥凝固时间不够（一般间不够（一般4848小时）。

小时）2 2）水泥环密度或声速影响：波阻抗）水泥环密度或声速影响：波阻抗Z Z大，进入水泥环的能量多，套管大，进入水泥环的能量多，套管波幅度就低，衰减大；波幅度就低，衰减大； (3)水泥环厚度影响：厚度小水泥环厚度影响：厚度小(<1.905cm)套管波幅度变化明显套管波幅度变化明显,>1.905cm变化不明显变化不明显; (4)(4)水泥凝固时间对套管波的影响水泥凝固时间对套管波的影响 (4)(4)水泥凝固时间对套管波的影响水泥凝固时间对套管波的影响水泥凝固时间长水泥凝固时间长, ,水泥强度大水泥强度大, ,套管波愈能透射到水泥套管波愈能透射到水泥环向地层传播使套管波幅度下降环向地层传播使套管波幅度下降, ,衰减系数增大衰减系数增大. .水泥水泥凝固时间受速凝剂、水灰比、水泥中杂质等影响，实凝固时间受速凝剂、水灰比、水泥中杂质等影响，实验考察验考察30~4830~48小时进行声幅测井比较合适小时进行声幅测井比较合适 3 3、部分胶胶结、部分胶胶结 3 3、部分胶结（窜槽）、部分胶结（窜槽）(1)(1)套管波幅度介于自由套管和仅一界面胶结好的情形，套管波幅度介于自由套管和仅一界面胶结好的情形，(2)(2)后续波有地层波后续波有地层波, ,幅度不大幅度不大(360(3600 0部分传播部分传播),),到达时间与地层速到达时间与地层速度有关度有关. .问题问题1:1:泥饼影响泥饼影响: :泥饼存在往往使水泥泥饼存在往往使水泥——地层胶结不好（固结水地层胶结不好（固结水泥吸收泥饼水分，泥饼收缩）泥吸收泥饼水分，泥饼收缩）问题问题2 2：：窜槽影响：固井要求套管与地层间环行空间窜槽影响：固井要求套管与地层间环行空间(360(3600 0) )，全部，全部被水泥占有，如一部分没有水泥或水泥没有胶结被水泥占有，如一部分没有水泥或水泥没有胶结, ,给油水运动形给油水运动形成通道成通道, ,造成造成窜槽窜槽( (油层射孔出水油层射孔出水).).是不是发生窜槽要看油水层是否被封隔开是不是发生窜槽要看油水层是否被封隔开, ,发生窜槽就要进行补发生窜槽就要进行补挤水泥挤水泥( (成本很高成本很高).).问题问题3:3:微环影响微环影响: :由于注水泥加压由于注水泥加压, ,套管膨胀套管膨胀, ,撤去压力套管收缩撤去压力套管收缩, ,造成水泥与套管间形成微裂隙或水泥与地层间造成水泥与套管间形成微裂隙或水泥与地层间( (往往在碳酸盐岩往往在碳酸盐岩中中) )产生微裂隙产生微裂隙, ,微裂隙不为造成微裂隙不为造成窜槽窜槽, ,但影响声耦合但影响声耦合, ,测得的波形测得的波形类似部分胶结类似部分胶结. .区分微裂隙还是区分微裂隙还是窜槽窜槽, ,要加压测量与未加压测量比要加压测量与未加压测量比较较. .若幅度变小为微裂隙若幅度变小为微裂隙, ,无变化为窜槽无变化为窜槽. . 3 3、部分胶结（窜槽）、部分胶结（窜槽）胶结程度胶结程度=窜槽部分衰减系数窜槽部分衰减系数/完全胶结衰减系数完全胶结衰减系数 4 4、完全胶结（砂岩）、完全胶结（砂岩）由于套管、水泥、地层之间声耦合好，进入套管的大部分能量由于套管、水泥、地层之间声耦合好，进入套管的大部分能量透射到地层，地层波幅度大，套管波幅度很小（与水泥抗压强透射到地层，地层波幅度大，套管波幅度很小（与水泥抗压强度有关），度有关）， 泥浆波叠加在地层波末端泥浆波叠加在地层波末端地层纵波地层纵波 4 4、完全胶结（碳酸岩）、完全胶结（碳酸岩）地层纵波地层纵波地层横波地层横波 第二节第二节 声波波型与固井质量的关系声波波型与固井质量的关系 影响套管波大小除了套管特性、影响套管波大小除了套管特性、水泥胶结情况、地层特性外，还与测水泥胶结情况、地层特性外，还与测量仪器性能有关（例偏心倾斜、声功量仪器性能有关（例偏心倾斜、声功率、频率等因素）。

考虑到衰减，一率、频率等因素）考虑到衰减，一般采用般采用3 3、、5ft5ft短源距，频率短源距，频率20kHz20kHz第三节第三节 固井声幅测井方法固井声幅测井方法一一水泥胶结测井水泥胶结测井(CBL)(CBL)二二声波变密度测井声波变密度测井(VDL)(VDL)三三三三 超声脉冲反射法测井超声脉冲反射法测井(UPS)(UPS)四四四四 分区水泥胶结测井分区水泥胶结测井(SBT)(SBT)一一 水泥胶结测井水泥胶结测井(CBL) (声幅测井声幅测井) 在下套管的井中注水泥后，套管与井壁在下套管的井中注水泥后，套管与井壁之间的环形空间内应充满注入的水泥如果之间的环形空间内应充满注入的水泥如果固井质量不好，套管与井壁之间的环形空间固井质量不好，套管与井壁之间的环形空间会残留泥浆为了检查水泥与套管是否胶结会残留泥浆为了检查水泥与套管是否胶结良好，因此提出了水泥胶结测井良好，因此提出了水泥胶结测井一一 水泥胶结测井水泥胶结测井(CBL) (声幅测井声幅测井)1 1、基本原理、基本原理 CBL CBL下井仪器采用单发单收声系，源距为下井仪器采用单发单收声系，源距为3ft(0.91m)3ft(0.91m)。

可以近可以近似认为，发射换能器发出声波，其中以临界角入射的声波，在泥浆似认为，发射换能器发出声波，其中以临界角入射的声波，在泥浆与套管的界面上折射，产生沿这个界面在套管中传播的滑行波（即与套管的界面上折射，产生沿这个界面在套管中传播的滑行波（即套管波），套管波又以临界角折射进入井内泥浆到达接收换能器被套管波），套管波又以临界角折射进入井内泥浆到达接收换能器被接收 仪器测量记录套管波的第一峰的幅度值（以仪器测量记录套管波的第一峰的幅度值（以mVmV为单位），即水为单位），即水泥胶结测井曲线这个幅度值的大小除了决定于套管与水泥胶结程泥胶结测井曲线这个幅度值的大小除了决定于套管与水泥胶结程度外，还受套管尺寸、水泥环强度和厚度以及仪器居中情况的影响度外，还受套管尺寸、水泥环强度和厚度以及仪器居中情况的影响 若套管与水泥胶结良好，这时套管与水泥环的声阻抗差较小，若套管与水泥胶结良好，这时套管与水泥环的声阻抗差较小，声耦合较好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播因此，套管声耦合较好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播因此，套管波能量有较大的衰减，测量记录到的水泥胶结测井值就很小；若套波能量有较大的衰减，测量记录到的水泥胶结测井值就很小；若套管与水泥胶结不好，套管外有泥浆存在，套管与管外泥浆的声阻抗管与水泥胶结不好，套管外有泥浆存在，套管与管外泥浆的声阻抗差很大，声耦合较差，套管波的能量不容易通过套管外泥浆传播到差很大，声耦合较差，套管波的能量不容易通过套管外泥浆传播到地层中去。

因此套管波能量衰减较小，水泥胶结测井值很大，从而地层中去因此套管波能量衰减较小，水泥胶结测井值很大，从而利用水泥胶结测井曲线值可以判断固井质量利用水泥胶结测井曲线值可以判断固井质量 2、、CBL测井曲线测井曲线 右图给出了水泥胶结测井曲线，从图中可以见到：右图给出了水泥胶结测井曲线，从图中可以见到： （（1）在水泥面返离位置以上曲线幅度最大，在套管接箍处出现幅度变小的尖峰，）在水泥面返离位置以上曲线幅度最大，在套管接箍处出现幅度变小的尖峰，这是因为声波在套管接箍处能量损耗增大的缘故这是因为声波在套管接箍处能量损耗增大的缘故 1 1、确定水泥面、确定水泥面2 2、检查固井质量（一、检查固井质量（一界面胶结情况）界面胶结情况）3 3、检查套管接箍，间、检查套管接箍，间隙对能量衰减大，负隙对能量衰减大，负峰峰60~70%60~70%4 4、测定套管断裂位置、测定套管断裂位置（在无水泥胶结地方，（在无水泥胶结地方，裂缝处套管波衰减大，裂缝处套管波衰减大，出现负尖峰）出现负尖峰）5 5、判别管外气层、判别管外气层6 6、检查补挤水泥效果、检查补挤水泥效果2 声幅测井应用声幅测井应用半幅点半幅点相对幅度相对幅度 2 声幅测井应用声幅测井应用第一次固井质第一次固井质量不好，出水量不好，出水第二次固井第二次固井质量好，封质量好，封堵上部水层，堵上部水层，产油产油水层水层油层油层泥岩层泥岩层 3 声幅测井定量解释声幅测井定量解释mv1)1)、水泥抗压强度法、水泥抗压强度法考虑到套管尺寸、厚考虑到套管尺寸、厚度、源距影响，采用度、源距影响，采用抗压强度来衡量固井抗压强度来衡量固井质量，计算值与出厂质量，计算值与出厂值相等，胶结良好值相等，胶结良好。

3 声幅测井定量解释声幅测井定量解释2)2)、胶结指数法、胶结指数法胶结指数胶结指数= =目的层衰减系数目的层衰减系数/ / 完全胶结段衰减系数完全胶结段衰减系数一般大于一般大于80%80%，可认为胶结好可认为胶结好问题：问题：用相对幅度消除仪器的影响，用用相对幅度消除仪器的影响，用胶结指数可消除井中环境参数及井下条胶结指数可消除井中环境参数及井下条件引起的误差件引起的误差3 3、最小封隔长度法、最小封隔长度法固井胶结的水泥要有足够的强度才能有固井胶结的水泥要有足够的强度才能有效封隔地层，水泥胶结强度与封隔长度效封隔地层，水泥胶结强度与封隔长度有关最小封隔长度与套管尺寸有关，有关最小封隔长度与套管尺寸有关，实验与实际观察表明：在胶结指数为实验与实际观察表明：在胶结指数为0.80.8时时, ,可根据套管直径确定最小封隔长可根据套管直径确定最小封隔长度13ft=4米米10ft=3米米 4 声幅测井存在问题声幅测井存在问题1)1)、仪器偏心影响、仪器偏心影响：： (1) (1)套管波幅度减小套管波幅度减小;(2);(2)到到达时间提前达时间提前;(3);(3)后续波失真后续波失真; ;在井剖面上套管波到在井剖面上套管波到达时间不是固定的达时间不是固定的. .采用扶正器来实现。

采用扶正器来实现2)2)、记录套管波的局限、记录套管波的局限( (头半周头半周): ): 仅评价一界面仅评价一界面, ,不能评价二界面情况不能评价二界面情况, ,窜槽有可能水泥窜槽有可能水泥——地层胶结地层胶结不好引起的利用地层波来解决不好引起的利用地层波来解决3)3)、水泥环间隙影响、水泥环间隙影响：间隙一般：间隙一般0.1mm,0.1mm,不足以引不足以引起流体窜流起流体窜流, ,但对声耦合有影响但对声耦合有影响, ,造成套管波幅度造成套管波幅度与部分胶结相同解决办法：与部分胶结相同解决办法： (1) (1)加压再测量依加压再测量依次次( (可能造成压裂套管、水泥环可能造成压裂套管、水泥环),(2)),(2)采用反射脉采用反射脉冲反射法测井冲反射法测井 二二 变密度测井变密度测井(VDL)1 变密度测井原理变密度测井原理 变密度测井是为了解决二界面胶结情况而提出的变密度测井是为了解决二界面胶结情况而提出的变密度图变密度图---波类型指示波类型指示变密度图变密度图---波幅度波幅度(能量能量)指示指示 显示只保留波形正半周（或负半周），幅度大以黑色显显示只保留波形正半周（或负半周），幅度大以黑色显示，幅度小以灰色显示，去掉的半周以白色显示，这样以黑示，幅度小以灰色显示，去掉的半周以白色显示，这样以黑白间互线条组成了变密度测井。

白间互线条组成了变密度测井 其井下仪器为单发单收系统，其井下仪器为单发单收系统，L=5ftL=5ft（一般与声幅测井一（一般与声幅测井一起测量起测量CBLCBL：：L=3ftL=3ft），以调辉方式记录整个波形（模拟信号）），以调辉方式记录整个波形（模拟信号），通过对波形按幅度大小以灰度等级来显示的（数字信号）通过对波形按幅度大小以灰度等级来显示的（数字信号） 1)1)、套管波：、套管波：直线条直线条（（320us320us））2)2)、地层波：、地层波：曲线条，变化的曲线条，变化的3)3)、泥浆波：、泥浆波： 近直线条近直线条 地层波包括纵波、地层波包括纵波、横波，由于横波，由于V VP P>V>VS S横波到达时间晚横波到达时间晚T TS S=1.5~1.8T=1.5~1.8TP P 2 变密度测井的应用变密度测井的应用（（1 1）自由套管）自由套管大部分能量通过套管传播回大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入到接收器，很少有能量进入地层中 全波列波形中套管波幅度很全波列波形中套管波幅度很大，地层波非常弱或没有。

大，地层波非常弱或没有 变密度曲线变密度曲线左端套管波左端套管波为黑为黑白反差明显呈整齐直线条；白反差明显呈整齐直线条；右端地层波右端地层波为灰白模糊不清为灰白模糊不清的曲线条或缺失，没有地层的曲线条或缺失，没有地层波为波为套管波后续波套管波后续波，右端呈，右端呈灰白间隔的直线条灰白间隔的直线条 声幅曲线为声幅曲线为高幅值高幅值1)1)、检查固井质量、检查固井质量 1)1)、检查固井质量、检查固井质量（（2 2）仅一界面胶结好）仅一界面胶结好大部分能量通过套管透射到大部分能量通过套管透射到水泥环中，很少进入地层中水泥环中，很少进入地层中 全波列波形中套管波幅度全波列波形中套管波幅度弱，地层波也非常弱或没有弱，地层波也非常弱或没有 变密度曲线变密度曲线左端套管波左端套管波为为灰白模糊不清直线条或缺失；灰白模糊不清直线条或缺失；右端地层波右端地层波为灰白模糊不清为灰白模糊不清的曲线条或缺失，的曲线条或缺失，泥浆波泥浆波呈呈灰白间隔的直线条灰白间隔的直线条 声幅曲线为声幅曲线为低幅值低幅值 1)1)、检查固井质量、检查固井质量（（3 3）仅一界面胶结好）仅一界面胶结好一部分能量在套管中传播，一部分能量在套管中传播，也有相当大能量透射到地层也有相当大能量透射到地层中。

中 全波列波形中套管波幅度全波列波形中套管波幅度中等，地层波也呈中等强度中等，地层波也呈中等强度 变密度曲线变密度曲线左端套管波左端套管波为为灰白间隔直线条；灰白间隔直线条；右端地层右端地层波波为灰白间隔的曲线条为灰白间隔的曲线条 声幅曲线为声幅曲线为中等幅值中等幅值 1)1)、检查固井质量、检查固井质量（（4 4）两个界面都胶结好）两个界面都胶结好套管、水泥和地层连成一体，套管、水泥和地层连成一体，大部分能量通过套管透射水大部分能量通过套管透射水泥，再透射到地层中泥，再透射到地层中 全波列波形中套管波幅度全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强很弱，地层波很强 变密度曲线变密度曲线左端套管波左端套管波为为灰白模糊不清直线条或缺失；灰白模糊不清直线条或缺失；右端地层波右端地层波为黑白反差明显为黑白反差明显的曲线条的曲线条 声幅曲线为声幅曲线为低幅值低幅值 2)2)、检查窜槽、检查窜槽CBLCBL对一界面窜槽现象对一界面窜槽现象评价是有效的，但二评价是有效的，但二界面窜槽是无能为力界面窜槽是无能为力的，例上下两层的，例上下两层CBLCBL都都为低幅值，但油层射为低幅值，但油层射开出水，通过变密度开出水，通过变密度测量，显示地层波很测量，显示地层波很弱，可确定为二界面弱，可确定为二界面窜槽。

窜槽2 变密度测井资料解释变密度测井资料解释 2 变密度测井资料解释变密度测井资料解释3)3)、检查压裂、检查压裂 为了增产需要，对低产油层需要进行压裂经压裂为了增产需要，对低产油层需要进行压裂经压裂后，地层存在大量的裂缝，声波传播其能量衰减很大，后，地层存在大量的裂缝，声波传播其能量衰减很大，传播时间也增大，通过压裂前后两次变密度测井对比，传播时间也增大，通过压裂前后两次变密度测井对比，可检查压列效果可检查压列效果 压列前地层致密地层波幅度大，变密度黑白反差压列前地层致密地层波幅度大，变密度黑白反差明显；压列后裂缝发育地层波幅度小，变密度灰白模明显；压列后裂缝发育地层波幅度小，变密度灰白模糊显示，弯曲率也大糊显示，弯曲率也大三三 超声脉冲反射法测井超声脉冲反射法测井 R1 R2 R3第一门第一门套管套管—水泥水泥第二门第二门水泥水泥—地层地层四四 分区胶结测井分区胶结测井(SBT) 六个独立极板，贴紧套管内壁六个独立极板，贴紧套管内壁提供各自提供各自600的短源距补偿声波的短源距补偿声波衰减率测量。

衰减率测量优点：优点：1）提供）提供6个个600扇区即井扇区即井周周3600的水泥胶结定量分析，的水泥胶结定量分析，改善了微间隙的影响；改善了微间隙的影响；2）受井中气体、快速地层或）受井中气体、快速地层或重泥浆的影响小；重泥浆的影响小；3）探测出水泥窜槽）探测出水泥窜槽(小到小到150)或水泥空隙，克服多解性；或水泥空隙，克服多解性；4）对一般的仪器偏心不敏感）对一般的仪器偏心不敏感5）定量分析水泥环与套管的）定量分析水泥环与套管的胶结状况胶结状况SBT；；6）定性分析水泥环与地层的）定性分析水泥环与地层的胶结状况胶结状况VDL特点特点环状声路：环状声路：水平、垂水平、垂直直SBT分区胶结测井分区胶结测井 a1=20log(A12/A13) a2=20log(A43/A42)补偿衰减补偿衰减=10log[(A12*A43）） /(A13*A42)]L=6inl=6inF=100kHz工作频率工作频率三个波长三个波长左右左右SBT SBT 主测井显示图主测井显示图类似于常规测井图类似于常规测井图, ,显显示最小衰减曲线、平均示最小衰减曲线、平均衰减率，自然伽玛，套衰减率，自然伽玛，套管接箍曲线（管接箍曲线（CCLCCL）振）振幅（幅（mVmV）曲线，）曲线，VDLVDL或或特征曲线图。

特征曲线图最小衰减率曲线与平均最小衰减率曲线与平均衰减率差值（阴影部分）衰减率差值（阴影部分），反映了水泥环中存在，反映了水泥环中存在的窜槽大小的窜槽大小SBT分区胶结测井分区胶结测井 SBT分区胶结测井分区胶结测井SBT SBT 分区阵列显图分区阵列显图1 1）水泥图（变衰减测井）水泥图（变衰减测井图），采用五级灰度显图），采用五级灰度显示水泥的胶结程度，，）示水泥的胶结程度，，）最浅灰色代表最低一级最浅灰色代表最低一级水泥胶结程度或地层地水泥胶结程度或地层地层坍塌；黑色代表率减层坍塌；黑色代表率减率达到了与水泥抗压强率达到了与水泥抗压强度规定值所对应的率减度规定值所对应的率减值值80%80%（与套管尺寸、重（与套管尺寸、重量有关）量有关）2 2）六条补偿率减率曲线；）六条补偿率减率曲线；3 3）方位曲线方位曲线声幅测井声幅测井 声幅测井声幅测井 第四节第四节 其它声幅测井方法其它声幅测井方法 一一 超声脉冲反射法测井超声脉冲反射法测井二二 超声成像测井超声成像测井(USI)三三 超声成像测井超声成像测井(井下电视井下电视)采用自发自收方式1)旋转旋转3~4周周/秒及磁北信号秒及磁北信号; 2)一周一周480~2000次分别率高次分别率高;2）测速）测速1~2米米/分（国外分（国外5英尺英尺/分），随着深度变化换能器向分），随着深度变化换能器向井壁作连续超声波扫描，旋转井壁作连续超声波扫描，旋转120~180周周(条条)/米米;应用应用:识别裂缝及岩层产状、识别裂缝及岩层产状、岩性、套管破裂岩性、套管破裂1、测量原理、测量原理第四节第四节 其它声幅测井方法其它声幅测井方法(超声成像测井超声成像测井—井下电视井下电视)井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视) 泥浆衰减泥浆衰减：：J=J0e-2   r,衰减系数衰减系数 由两部分组成：吸收衰减、固相散射衰减由两部分组成：吸收衰减、固相散射衰减泥浆对超声衰减影响泥浆对超声衰减影响吸收吸收衰减衰减：：  = 1+ 2+ 31)粘滞吸收粘滞吸收(泥浆内摩擦泥浆内摩擦)系数系数:  1 =2 2 /3V3 f  1=4.7*10-4(厘米厘米-1)2)热传吸收热传吸收衰减系数衰减系数(泥浆压缩和膨胀造成温度变化泥浆压缩和膨胀造成温度变化,一部分声能转化为热能一部分声能转化为热能) k-热传导系数热传导系数, Cv 、、Cp-定容和定压热容量定容和定压热容量3）驰豫吸收）驰豫吸收(泥浆压缩和膨胀过程中泥浆压缩和膨胀过程中,伴有泥浆中分子的内外自由度能量的重新伴有泥浆中分子的内外自由度能量的重新分配过程分配过程(驰豫过程驰豫过程),这一过程需要一定时间这一过程需要一定时间(驰豫时间驰豫时间)。

驰豫过程中有规则的驰豫过程中有规则的声振动转化为无规则热运动的附加能量耗散声振动转化为无规则热运动的附加能量耗散  ´-低频容变粘滞系数；低频容变粘滞系数； -与与驰豫时间有关系数驰豫时间有关系数2、泥浆对超声衰减影响、泥浆对超声衰减影响 泥浆固相颗粒对超声的散射衰减泥浆固相颗粒对超声的散射衰减1）散射）散射衰减系数衰减系数：泥浆中含有固相颗粒（膨润土、：泥浆中含有固相颗粒（膨润土、漂珠、硅藻土漂珠、硅藻土等），会引等），会引起一部分声波散射，形成散射衰减，其系数为起一部分声波散射，形成散射衰减，其系数为N—单位体积小球数（与密度有关）单位体积小球数（与密度有关）a—固相颗粒半径（远小于波长的小球）固相颗粒半径（远小于波长的小球）例：例：膨润土膨润土 4=22.647*10-6( -1)(1/厘米厘米),泥浆密度泥浆密度越大，散射衰减系数增加越越大，散射衰减系数增加越快快;在同样泥浆密度下在同样泥浆密度下,颗粒半径增大颗粒半径增大n倍倍,颗粒数颗粒数N减少减少1/n3倍倍,则散射系数增大则散射系数增大 n3。

2）泥浆添加剂对散射系数的影响）泥浆添加剂对散射系数的影响：为了防止高压井喷，需要增加泥浆比重，：为了防止高压井喷，需要增加泥浆比重，其方法其方法 增加固相含量（增加固相含量（膨润土、重晶石等），膨润土、重晶石等），  采用盐水泥浆为了改善泥采用盐水泥浆为了改善泥浆性能，还要加一些添加剂（钻井粉、浆性能，还要加一些添加剂（钻井粉、CMC、氢氧化钠、铁铬盐等）一般、氢氧化钠、铁铬盐等）一般采用低固相盐水泥浆（对电阻率测井不利），加适当的添加剂，使固相颗粒少采用低固相盐水泥浆（对电阻率测井不利），加适当的添加剂，使固相颗粒少且呈分散体系，能减小散射系数且呈分散体系，能减小散射系数2、泥浆对超声衰减影响、泥浆对超声衰减影响井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视) 采用垂直自发自收方式，其反射回的声波声强取决于井壁与泥浆的声阻抗：采用垂直自发自收方式，其反射回的声波声强取决于井壁与泥浆的声阻抗：声强反射系数：声强反射系数：2、井壁声学图象分析、井壁声学图象分析井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视)1）岩性剖面）岩性剖面 泥浆流体密度泥浆流体密度 1为为1g/cm3，声速，声速V1=1500m/s，不同岩性反射系数，不同岩性反射系数 ：：（（1）区分泥岩与砂岩是困）区分泥岩与砂岩是困难的，反射系数差别不大；难的，反射系数差别不大；（（2）可区分泥岩与碳酸盐）可区分泥岩与碳酸盐岩，但不能区分石灰岩与岩，但不能区分石灰岩与白云岩；白云岩；（（3）可有效显示碳酸盐岩）可有效显示碳酸盐岩中裂缝，泥质充填裂缝差中裂缝，泥质充填裂缝差一些。

一些2）套管）套管 提供套管井中射孔位置、套管腐蚀等套管壁声学图象提供套管井中射孔位置、套管腐蚀等套管壁声学图象 1）裂缝显示）裂缝显示（（1）水平裂缝：水平黑线，）水平裂缝：水平黑线，宽度宽度=黑线宽度黑线宽度*深度比例；深度比例；（（2）垂直裂缝：两条平行井轴黑线）垂直裂缝：两条平行井轴黑线裂缝长度裂缝长度=黑线长度黑线长度*深度比例深度比例裂缝宽度裂缝宽度=黑线宽度黑线宽度*井壁周长井壁周长/图象横向长度图象横向长度根据黑线的横坐标确定垂直裂缝的方位根据黑线的横坐标确定垂直裂缝的方位（（3）倾斜裂缝：出现波浪黑线）倾斜裂缝：出现波浪黑线tg =波浪线最高最低间垂直距离波浪线最高最低间垂直距离/井径井径根据最低点的横坐标确定倾斜裂缝的倾斜方根据最低点的横坐标确定倾斜裂缝的倾斜方位角，波浪线最高最低间的纵坐标确定倾斜位角，波浪线最高最低间的纵坐标确定倾斜裂缝的深度范围裂缝的深度范围3、超声电视成果图解释、超声电视成果图解释井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视) 2）判断岩层的岩性、确定层面产状）判断岩层的岩性、确定层面产状（（1）判断岩层的岩性）判断岩层的岩性 根据图象暗亮区分岩性，声阻抗大致密层亮，根据图象暗亮区分岩性，声阻抗大致密层亮，声阻抗小泥岩等地层暗；声阻抗小泥岩等地层暗；（（2）确定岩层的产状）确定岩层的产状 由于地层岩性不同，在界面处出现暗亮分界由于地层岩性不同，在界面处出现暗亮分界面，波阻抗相差愈大，分界面愈清楚，由此来确定岩层的产状；面，波阻抗相差愈大，分界面愈清楚，由此来确定岩层的产状；水平地层为水平线显示，倾斜地层为波浪线显示水平地层为水平线显示，倾斜地层为波浪线显示tg =波浪线最高最低间垂直距离波浪线最高最低间垂直距离H/井径井径d3、超声电视成果图解释、超声电视成果图解释井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视) 2）确定套管井径壁情况）确定套管井径壁情况（（1）检查射孔部位及射孔质量）检查射孔部位及射孔质量 显示黑色孔、条带显示黑色孔、条带（（2）确定套管破损的部位及破损情况）确定套管破损的部位及破损情况 套管破损出砂需要修复套管破损出砂需要修复3、超声电视成果图解释、超声电视成果图解释井周成像测井井周成像测井(井下电视井下电视)射射孔孔位位置置破破裂裂射射孔孔位位置置破破损损出出砂砂UBI超声成像测井超声成像测井 tg =浪最高与最低间距离浪最高与最低间距离 / 井径井径UBI超声成像测井超声成像测井 UBI超声成像测井超声成像测井 USI超声成像测井超声成像测井 1.仪器偏心仪器偏心 ECCE(in)2.套管接箍套管接箍(CCL),黑色为射孔黑色为射孔3.内半径曲线内半径曲线,平均效果平均效果4.原始声阻抗成像原始声阻抗成像5.套管反射成像套管反射成像6.胶结成像综合显示胶结成像综合显示兰色代表液体兰色代表液体,绿色代表钻井液绿色代表钻井液黄色代表已胶结黄色代表已胶结,红色代表微环红色代表微环7.带门槛值的声阻抗成像带门槛值的声阻抗成像。