1、声幅声幅-变密度测井变密度测井前言前言 CBL-VDL测井原理测井原理声幅变密度测井曲线声幅变密度测井曲线 测井资料定性评价测井资料定性评价 声幅测井资料的定量解释声幅测井资料的定量解释 CBL-VDLCBL-VDL测井的不足之处测井的不足之处前 言 声幅-变密度测井（CBL-VDL）是检查固井作业后，套管和水泥环（第一界面），水泥环与地层（第二界面）封隔情况的常用测井方法前 言 声幅-变密度测井仪，测的是超声波；声幅接收的是纵波的滑行波，测的是首波幅度值。变密度接收的是全波列，包括套管波、地层波和泥浆波（井液波）CBL-VDL水泥胶结评价测井原理第一部分第一部分接收器发射器泥 浆套管水泥地层
2、声波在套管中传波明的能量分配声波传播中幅度声波传播中幅度变化规律变化规律 声波J1由声源T发出,入射到套管壁上,产生套管波J2和反射波J3,在传播中,套管使J3产生的衰减很小,不予考虑。在套管波J2传播中，不断向两边介质发散子波J5、J6。由于水泥的声阻抗（39*106kg/m2.s）和泥浆的声阻抗（1.5-4.9*106kg/m2.s相差较大，耦合情况差，故J5很小。接收器接收的套管波J4的幅度变化反映套管外介质的变化。套管外是水泥时，其声阻抗（10.5*106kg/m2.s)与套管耦合好，J6 较大，使J2产生的衰减大，接收器接收的套管波J4就很小。透射入地层的能量就很大，地层波就很强。反
3、之，套管波就很强，地层波就很弱。C3 C2 C1J0 AJ1J2J3J4J5J6RT声波传播中幅度变化规律声波传播中幅度变化规律 声波经过透射，可由套管进入管外的介质，而后声波经过透射，可由套管进入管外的介质，而后进入地层，在地层中产生滑行波。其强度，即声幅进入地层，在地层中产生滑行波。其强度，即声幅随管外介质和与地层相接触的介质的改变而改变。随管外介质和与地层相接触的介质的改变而改变。其传播的衰减与地层的岩性有关。管外介质是泥浆其传播的衰减与地层的岩性有关。管外介质是泥浆或空气时，它们与套管、地层耦合都很差，或空气时，它们与套管、地层耦合都很差，J J6 6很小，很小，透射入地层的声能量很小
4、，折射回来的声能量很小，透射入地层的声能量很小，折射回来的声能量很小，地层波很微弱。只有在第一界面和第二界面都胶结地层波很微弱。只有在第一界面和第二界面都胶结的良好时，地层波才会较强，套管波却很弱或没有。的良好时，地层波才会较强，套管波却很弱或没有。固井声幅测井 采用单发单收声系，源距采用单发单收声系，源距1m1m或或0.9m0.9m（3 3英尺），声发英尺），声发射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接
5、收正峰。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。变密度测井 采用单发单收声系，源距采用单发单收声系，源距1.524m1.524m（5 5英尺）。在变密英尺）。在变密度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号，度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号，经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电信号加到示波管或显像管上，调制其光点的亮度。
6、正半信号加到示波管或显像管上，调制其光点的亮度。正半周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而判断一、二界面的胶结质量。判断一、二界面的胶结质量。固井声幅测井 采用单发单收声系，源距采用单发单收声系，源距1m1m或或0.9m0.9m（3 3英尺），声发英尺），声发射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。按射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管
7、波。按照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。照费尔玛原理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。接收器接收纵波首波，有的接收负峰，有的接收正峰。然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿然后经过电子线路转换为相应的电压予以纪录。仪器沿井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。井深移动，就测得一条随井深变化的固井声幅曲线。变密度测井 采用单发单收声系，源距采用单发单收声系，源距1.524m1.524m（5 5英尺）。在变密英尺）。在变密度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号，度测井中，接收线路把声波转换为幅度成正比的电信号
8、，经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电经电缆传至地面，检波后只保留正半周部分。这部分电信号加到示波器或显像管上，调制其光点的亮度。正半信号加到示波器或显像管上，调制其光点的亮度。正半周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或周波幅大，电压高、光点亮，照相胶片显示黑色条带或灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白灰色条带。负半周电压为零，光点不亮，在胶片上为白色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而色条带。以其颜色的深浅表示接受到的信号强弱，从而判断一、二界面的胶结质量。判断一、二界面的胶结质量。常见介质的声学参数 介质介质 声速（声速（m/s）时差（时差（us
9、/m）钢钢 5347 187泥浆（缝、洞）泥浆（缝、洞）1600 620 水泥水泥 2743-488 207-364砂岩骨架砂岩骨架 5486 182砂岩（砂岩（=20-35%）3500-2750 285.7-363.6砂岩（砂岩（=5-20%）4910-3950 204-253泥岩泥岩 1800 555.5空气空气 330 3000声波幅度，毫伏声波幅度，毫伏声波衰减率声波衰减率dB/ftdB/ft源距源距的选择CBLCBL采用英采用英尺的源距是为了尺的源距是为了尽可能提高声波尽可能提高声波幅度曲线对水泥幅度曲线对水泥胶结变化的敏感胶结变化的敏感性。性。VDLVDL源距英源距英尺地层波更明显
10、，尺地层波更明显，易于评价水泥环易于评价水泥环第二界面的交接第二界面的交接情况情况声幅-变密度测井曲线磁定位 自然伽马:用于校正深度传播时间:指同步信号和首波正脉冲之间的时间间隔。可以用来辅助判断水泥胶结质量，判断仪器是否居中声幅曲线：判断套管和水泥的胶结质量，一般CBL测井的声源主频为0kHz（超声波）变密度曲线：判断套管和水泥、水泥和地层之间的胶结质量，记录方式有两种：调辉记录：以颜色的深浅变化反映声波能量的变化调宽记录：以记录条带宽度的变化反映声能的变化第二部分第二部分声幅-变密度测井曲线 在套管波明显的条件下，传播时间主要反映测井仪器的居中情况，如果测井仪器居中，在VDL套管波清晰的井
11、段，套管波传播时间稳定，且与垂直井段的套管波传播时间的差异在s范围内。水泥胶结质量：仪器居中时，传播时间比正常值增大或出现“周跳”表示水泥胶结良好。仪器偏心：传播时间减小，此时CBL代表的仍然是套管声幅，但比正确值大幅度减小。第二部分第二部分传播时间测井资料质量控制（1）测量速度小于10米/分钟。（2）在自由套管中测量50米，曲线变化平稳，波列显示与套管特征相符。（3）测量井段必须包含5个以上自由套管接箍信号。（4）自由套管CBL值为相应套管尺寸规定值的95100。（5）在5 英寸套管悬挂4英寸套管时，必须测出悬挂器以上5根节箍。悬挂器在井口时，应该测到水泥返高以上200米。套管外径 自由套管
12、声幅值（mV）(mm)(in.)101.6489127576139.751/269-72177.8762193.775/859244.595/851273.1103/448将套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。将套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。例如，对于以例如，对于以“毫伏毫伏”（mVmV）为单位的声幅曲线，为单位的声幅曲线，应转换成以自由段套管为应转换成以自由段套管为100%100%的相对声幅曲线：的相对声幅曲线：U=A/U=A/A Afpfp*100%100%式中：式中：A A计算深度点的声幅值，单位为毫伏（计算深度点的声幅值，单位为毫伏（mVmV）；）；A Afpfp自由段套管的
13、声幅值，自由段套管的声幅值，单位为毫伏单位为毫伏（mVmV）；）；U U相对声幅值，单位为分数（相对声幅值，单位为分数（%）。）。固井声幅测井资料定性评价第三部分第三部分固井质量评价指标固井质量评价指标自由套管自由套管部分胶结部分胶结胶结差胶结差无水泥无水泥胶结胶结良好良好 CBL0 （）100 套管套管地层地层流体流体水泥水泥对于密度为对于密度为1.3g/m1.3g/m3 3-1.75g/m1.75g/m3 3低密度低密度水泥用以上相对水泥用以上相对声幅幅度评价，声幅幅度评价，也可用胶结比来也可用胶结比来评价评价固井声幅测井曲线的作用确定水泥上返高度确定水泥上返高度水泥面在固井声幅测井曲水泥
14、面在固井声幅测井曲线上由低幅度到高幅度过线上由低幅度到高幅度过渡的半幅点处。渡的半幅点处。检查套管接箍检查套管接箍及套管断裂位置及套管断裂位置声幅测井曲线在水泥面以上显示的负尖峰为套管接箍位置；在套管断裂处，由于套管波严重的衰减，出现负尖峰，以此来判断套管的断裂位置。但这方法不能用来判别垂直裂缝。固井声幅测井曲线的作用检查补挤水泥的效果检查补挤水泥的效果第一次固井声幅曲线异常的对应井段处应补挤水泥，用实线表示。第一次固井声幅曲线异常的对应井段处应补挤水泥，用实线表示。补挤水泥后，再测一次固井声幅曲线用虚线表示，两次测量结果补挤水泥后，再测一次固井声幅曲线用虚线表示，两次测量结果重叠可以检查补挤
15、水泥的效果。重叠可以检查补挤水泥的效果。评价固井质量评价固井质量相对声波幅度良好良好 对应水泥胶结强度为对应水泥胶结强度为713psi，胶结比，胶结比为为0.8合格合格 差差 对应水泥胶结强度为对应水泥胶结强度为200psi，胶结比为胶结比为0.5CBL测井仪偏心的影响声幅曲线幅度不稳声幅曲线幅度不稳定，与变密度曲线定，与变密度曲线不匹配。不匹配。使套管波使套管波传播时间变短，传播时间变短，套套管波幅度减小管波幅度减小固井声幅测井曲线的影响因素水泥环微间隙的影响水泥环微间隙的影响由于水泥凝固时的压力，由于水泥凝固时的压力，新套管上的油漆或套管新套管上的油漆或套管上的油脂，使套管之间上的油脂，使
16、套管之间产生微间隙，间隙一般产生微间隙，间隙一般宽宽1/10mm1/10mm左右，不会造左右，不会造成窜槽，却使套管波幅成窜槽，却使套管波幅度偏大，就像胶结不好度偏大，就像胶结不好一样，一样，VDLVDL显示出较强的显示出较强的套管波和地层波套管波和地层波测井时间的影响测井时间的影响测井时间太早，水泥浆尚未胶结，抗压强度低，与套管耦测井时间太早，水泥浆尚未胶结，抗压强度低，与套管耦合差，使套管幅度变大，把胶结好的井段误认为胶结不好。合差，使套管幅度变大，把胶结好的井段误认为胶结不好。如果等的时间太长，浪费钻机时间，钻井成本高。一般测如果等的时间太长，浪费钻机时间，钻井成本高。一般测井等待时间最
17、好选在注水泥后约井等待时间最好选在注水泥后约4848小时，水泥抗压强度达小时，水泥抗压强度达到水泥标称抗压强度的到水泥标称抗压强度的80%80%时进行测井。时进行测井。测井时间的影响测井时间的影响气侵的影响气侵的影响如果注水泥井段为高压的气层，会使水泥浆气侵。套管波如果注水泥井段为高压的气层，会使水泥浆气侵。套管波幅度很大，看上去好像没有水泥胶结造成误判。幅度很大，看上去好像没有水泥胶结造成误判。高速地层的影响高速地层的影响高速地层的声速超过套管声速，地层波先到达接收器，或高速地层的声速超过套管声速，地层波先到达接收器，或重叠在套管波之上。重叠在套管波之上。CBL CBL保持较高保持较高的稳定
18、值，只的稳定值，只在套管接箍处在套管接箍处有所降低。有所降低。VDL VDL曲线显示曲线显示为黑白相间的为黑白相间的直条带，接箍直条带，接箍处呈人字纹变处呈人字纹变化。化。TT TT曲线保持曲线保持一恒定值，仅一恒定值，仅在在接箍处有所接箍处有所升高。升高。/ft胶结良好井段的胶结良好井段的和和裸眼井声波时差对比裸眼井声波时差对比TTTT曲线随深度变化，比自由曲线随深度变化，比自由套管高一些；套管高一些；CBLCBL曲线幅度曲线幅度较低，；较低，；VDLVDL曲线缺少套管曲线缺少套管波，有明显的地层波，黑白波，有明显的地层波，黑白相间的起伏条带，之所以起相间的起伏条带，之所以起伏与岩性有关，不
19、同岩性的伏与岩性有关，不同岩性的地层其波的传播速度不同。地层其波的传播速度不同。检查固井质量 TT TT曲线随深度变化曲线随深度变化,比自由套管高一些比自由套管高一些;CBLCBL曲线幅度很低相曲线幅度很低相对幅度对幅度.VDLVDL曲线缺少套管波曲线缺少套管波,出现明显的地层波出现明显的地层波,显示为黑白相间的显示为黑白相间的起伏条带起伏条带.局部胶结局部胶结指套管、水泥、地层之间只指套管、水泥、地层之间只有部分胶结，部分没有胶结的有部分胶结，部分没有胶结的情况，在实际井中出现的机会情况，在实际井中出现的机会较多，如图所示较多，如图所示4 4米井段是局部胶结的情米井段是局部胶结的情况，曲线特
20、征：况，曲线特征：（）（）TTTT与自由套管基本一致与自由套管基本一致（）比自由套管的低，（）比自由套管的低，且不稳定。且不稳定。（）显示的套管波比（）显示的套管波比自由套管的弱，套管波的右边自由套管的弱，套管波的右边出现明显的地层波。出现明显的地层波。检查固井质量套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结较套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结较差差曲线特征如下：（）TT主要为泥浆波传播时间，一般比地层波慢，随深度有所变化（）幅度很低（）缺少套管波，地层波较弱，最右边出现直条带的泥浆波。检查固井质量套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结差套管与水泥胶结好，水泥与地层胶结差曲线特征如下：（）TT主要为泥浆波传播时间
21、，一般比地层波慢，随深度有所变化（）幅度很低（）缺少套管波，地层波较弱，最右边出现直条带的泥浆波。检查固井质量 检查固井质量28002800TTTT比自由套管略高比自由套管略高一些；一些；CBLCBL曲线幅度曲线幅度比胶结好的高；比胶结好的高；VDLVDL曲线缺少套管波，曲线缺少套管波，有明显的黑白相间有明显的黑白相间的波纹起伏条带状的波纹起伏条带状的地层波（与岩性的地层波（与岩性剖面相关）。剖面相关）。套管和水泥之间存在微环套管和水泥之间存在微环水泥和地层胶结好，水泥和地层胶结好，套管和水泥之间存在微套管和水泥之间存在微环，一般只有气体才能环，一般只有气体才能通过，加压后微环消失。通过，加压
22、后微环消失。曲线的特征与胶结良好曲线的特征与胶结良好相似。相似。(1)TT(1)TT和自由套管和自由套管的相同（）的相同（）CBLCBL幅度一幅度一般为般为MVMV；（）（）VDLVDL显示出较强的显示出较强的套管波和地层波。套管波和地层波。检查固井质量检查固井质量CBL与地层孔渗性能有关与地层孔渗性能有关压裂就是用相当大的压力向井内注入带有支撑剂的压压裂就是用相当大的压力向井内注入带有支撑剂的压裂液，压裂低渗透层。在压力取消后，由于支撑剂的存裂液，压裂低渗透层。在压力取消后，由于支撑剂的存在，裂缝依然保持，从而提高裂缝的渗透率。在，裂缝依然保持，从而提高裂缝的渗透率。由于裂缝由于裂缝的存在，
23、传播时间增大，衰减增大，地层波幅度减小的存在，传播时间增大，衰减增大，地层波幅度减小。变密度测井图上，地层波条带颜色浅变密度测井图上，地层波条带颜色浅。在压裂前、后各。在压裂前、后各测一次变密度测井，通过对比就能确定压裂效果。测一次变密度测井，通过对比就能确定压裂效果。检查压裂效果由于出砂，使得地层与水泥胶结逐渐变得疏松。因而，由于出砂，使得地层与水泥胶结逐渐变得疏松。因而，地层波变弱，在变密度图上显示为套管波和地层波条带地层波变弱，在变密度图上显示为套管波和地层波条带反差不明显。反差不明显。判断管外出砂情况声幅测井资料定量解释声幅测井资料定量解释 用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量用胶结比和
24、水泥胶结强度评价固井质量 CBL CBL测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果直接用直接用CBLCBL曲线评价固井质量，就易于出现评价错曲线评价固井质量，就易于出现评价错误。本标准规定，首先将误。本标准规定，首先将CBLCBL曲线转化为与套管尺曲线转化为与套管尺寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然后根据有关评价指标来评价固井质量。后根据有关评价指标来评价固井质量。第四部分第四部分定量解释定量解释胶结比胶结比gBI胶结指数胶结指数(胶结系数）胶结系数）其中评价井段的衰减系数g胶结好井段的衰减系数fpgfpBR fp
25、gfpAAAABRloglogloglogBRBR胶结比胶结比fp自由套管声波衰减率单位db/m或db/ftg水泥100%胶结井段的声波衰减率db/m或db/ftAfp自由套管声幅值%或MVAg当次固井最好水泥胶结井段的声幅值%或MVCBL解释图板将CBL解释图板和SBT解释图板公式化，全面考虑套管外径、套管厚度和测井测量源距的影响。CBL解释解释 用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量 CBL CBL测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果测井值与测量源距和套管尺寸有关，如果直接用直接用CBLCBL曲线评价固井质量，就易于出现评价错曲线评价固井质量，就易于出现评价错
26、误。本标准规定，首先将误。本标准规定，首先将CBLCBL曲线转化为与套管尺曲线转化为与套管尺寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然寸和测量源距无关的胶结比和水泥胶结强度，然后根据有关评价指标来评价固井质量。后根据有关评价指标来评价固井质量。定量解释定量解释水泥胶结评价指标水泥胶结评价指标胶结比胶结指数水泥胶结评价结论BR0.8BI0.8优0.5BR0.80.6BI0.8中等(合格)BR0.5BI0.6差(不合格)必须指出的是，与必须指出的是，与CBLCBL曲线相同，胶结比曲线相同，胶结比和胶结指数在侯凝时间不足、微间隙条件和胶结指数在侯凝时间不足、微间隙条件下不能用，否则可能完全起误导作用
27、下不能用，否则可能完全起误导作用定量解释定量解释水泥胶结强度评价指标水泥胶结强度评价指标胶结强度(psi)水泥胶结评价结论S713优200BI713中等(合格)BI200差(不合格)定量解释定量解释水泥胶结强度评价指标水泥胶结强度评价指标胶结比和胶结强度选择 选择胶结强度：常规密度水泥，且选择胶结强度：常规密度水泥，且 水泥环厚水泥环厚度大于度大于3/4英寸；英寸；选择选择 胶结比：胶结比：低密度水泥低密度水泥 或（和）薄水泥环或（和）薄水泥环 国内外石油工程界认为：国内外石油工程界认为：（1 1）水泥胶结强度）水泥胶结强度500500psipsi，足以保证水泥环足以保证水泥环对套管悬挂的要求
28、（对套管悬挂的要求（R.F.FallisR.F.Fallis认为认为100100psipsi即可）即可）；（2 2）水泥胶结强度）水泥胶结强度10001000psipsi，可以保证水泥环可以保证水泥环对层间封隔的要求。对层间封隔的要求。VDLVDL特征特征 固井质量定性评价结论固井质量定性评价结论 套管波征地层波特征第一界面胶结状况第二界面胶结状况很弱或无地层波清晰，且相线与ACa良好同步良好良好很弱或无无，AC反映为松软地层，未扩径良好良好很弱或无无，AC反映为松软地层，大井眼良好差很弱或无较弱良好部分胶结较弱地层波较清晰部分胶结(或微间隙)部分胶结至良好较弱无，或地层波弱部分胶结差较弱地层波不清晰中等差较强弱较差部分胶结至良好很强无差无法确定套管波特征地层波特征第一界面胶结状况第二界面胶结状况a AC为在裸眼井中测量的纵波时差曲线。汇报结束 谢谢!
