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1、声波测井方法和应用主讲人：章成广长江大学地球物理与资源学院第二章套管井中声波测井在套管井中测量声波信号的声幅测井主要用于评价固井质量，也称水泥胶结测井。内容：2.1套管井中波成分2.2声波波型与固井质量关系2.3声幅测井及其应用（CBL，SBT）2.4变密度测井（VDL）2.5超声脉冲反射法测井（CET，USI）井眼直径8.5英寸套管外径7英寸套管内径d6.4英寸水泥环厚0.75英寸套管壁厚b0.3英寸仪器外径c3.63英寸泥浆环厚1.38英寸源距L3,5英尺钢速度V217544英尺/秒钢时差57微妙/英尺泥浆速度V15250英尺/秒泥浆时差189微妙/英尺水泥声速V29000
2、~16000英尺/秒水泥时差111~63微妙/英尺砂岩骨架声速18000英尺/秒砂岩骨架时差55.5微妙/英尺V1V2V3V4Labc1223J02.1套管井中波成分第二章套管井中声波测井接收器依次得到波有：套管波、地层波水泥环波、泥浆波滑行纵波2.1套管井中波成分第二章套管井中声波测井1、套管波(纵波横波复合波):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到达接收器时间只差0.2us，可看作同时到达。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、套管、仪器尺寸有关2.1套管井中波成分第二章套管井中声波测井1、套管波(纵波横波复合波)套
3、管波的声强（或幅度）大小与水泥胶结好坏有关，设12为折射系数,23为反射系数,入射声强为J0,则反射声强为:J=J0122321=J021223说明反射声强与套管水泥界面反射系数23有关.胶结不好23就大,声强幅度增大;管外是水泥还是泥浆或空气,接收套管波相差4~5倍。因此套管波幅度的大小可确定第一界面水泥胶结质量。V1V2V3V4Labc1223J02.1套管井中波成分第二章套管井中声波测井2、水泥环波:在第一界面上不会出现滑行波，只有一次或多次反射波（sin2/sin3=V2/V3,V2>V3),由于水泥环中存在微裂隙水泥胶结不致密,一般水泥环的能
4、量很弱,常被其它波列所掩盖,忽略不计.3、地层波：水泥—地层(第二界面)胶结好时（V4>V3),一般出现地层波(滑行纵横波),地层波到达时间约在T=Lt(裸眼井地层时差)左右,在砂岩中(V4V2)在套管波前到达,所以对套管波和地层的识别存在困难。4、泥浆波列：接收器接收到的泥浆波时间不变，T=189*5=945us，（变密度、全波列）1、自由套管(1)L=5ft，T=320us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；(2)套管波有规则，其周期可以计算套管波的频率(18kHz);(3)整个波型的包络线有高的振幅和能
5、量,延续时间长;(4)无地层波,在945us左右出现泥浆波。套管幅度受套管特性影响：(1)未胶结套管的衰减系数:a=(10/L)LN(J0/J)(分贝/米)a=2.4分贝/米,J=0.575JO(L=1米),源声强的57.5%(2)套管直径的影响:套管直径本身对套管波衰减无关,反映了泥浆对套管波的衰减影响,直径大衰减大,套管波幅度减小.(3)套管厚度的影响:自由套管时,厚度影响不明显,当外有水泥时,套管波衰减与厚度有关,厚度大反射回井中套管幅度大,衰减系数变小.(这与声场能量分布有关,套管厚度一般<)2.2声波波型与固井质量的关系1—套管外为水2—套管外为固结水泥以d=14
6、cm测得的声幅为100%套管直径的影响2.2声波波型与固井质量的关系1、自由套管套管外有水泥30001、自由套管2.2声波波型与固井质量的关系套管厚度的影响a=(10/L)LN(J0/J)(分贝/米)1、自由套管2.2声波波型与固井质量的关系由于泥浆、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。V1V2V3V1V42.2声波波型与固井质量的关系2、仅套管与水泥胶结（仅一界面胶结好）320us945us2.2声波波型与固井质量的关系2、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，其特点：(1)320us(
7、L=5ft),由于一界面胶结好,套管波幅度大大减小;(2)套管波后为水泥环波,衰减无规则,幅度小,有时无显示;(3)无地层波,仅少量能量环形流体层(泥浆),进入地层更少;(4)最后出现为泥浆波.水泥环参数对套管波幅度的影响:(1)水泥抗压强度的影响:水泥环抗压强度大,进入水泥环的能量就多,套管波就变小,衰减变大;见图计算抗压强度值与出厂值比较(标定值),两者相等为胶结好,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、水泥凝固时间不够（一般48小时）。（2）水泥环密度或声速影响：波
