CN104790939B - 一种获取胶结率的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种获取胶结率的方法和装置，包括：获取同一深度的所有采样点的声阻抗；对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值；根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。通过本发明的方案，实现了根据声阻抗获取胶结率，且保证精度。

Description

一种获取胶结率的方法和装置
技术领域
本发明涉及测井技术，尤指一种获取胶结率的方法和装置。
背景技术
物质的密度与声波纵波速度的乘积叫声阻抗。流体的水泥浆、水与固结后的水泥石具有不同声阻抗。用声波可以测量套管外水泥的胶结状况，对固井质量评价。
水泥胶结率是套管外表面固井水泥占据的面积与总面积的比例，简称胶结率。用胶结率评价固井质量，可以定量描述固井水泥胶结情况，从上世纪50年代至今，人们开发了诸如声幅测井仪(CBL，Cement Bond Log)、变密度测井仪(VDL，Variable Density Log)、用这类仪器的测井资料可以获得水泥胶结率，但这类仪器的测量范围较大，一般为1米井段内水泥胶结面积的平均值，影响因素较多，求得的水泥胶结率精度不高。
脉冲超声回波测井仪器，可以较准确测量套管外物质的声阻抗，其测量范围小，能准确测量3厘米(cm)范围内的套管外物质的声阻抗，因此可以精细描述固井质量。最早的井下脉冲超声测井仪器出现在1962年，20世纪90年代开始出现第二代超声波成像测井仪器。斯伦贝谢(Schlumberger)公司的超声成像仪(USIT，Ultralsonic Imager Tool)、哈里伯顿(Halliburton)公司的井周声波扫描仪(CAST-V，Circumferential Acoustic ScannerTool)和中海油服的多功能超声成像测井仪(MUIL，Multifunction Ultrasonic ImagingLogging Tool)均属于脉冲超声波成像测井，这三种仪器主要对发射探头激励产生一个超声波脉冲信号，超声波脉冲信号在套管内流体和套管之间的界面、套管和水泥环之间的界面、水泥环和地层之间的界面进行多次反射，在每一个界面，都有一些能量被反射，一些能量传播出去，传播出去的能量大小取决于界面两边的两种材料的声阻抗的差异。通过测量超声波脉冲信号的回波就能够获得声阻抗。不同声阻抗反映套管外不同物质，如果套管外物质是水泥并且固井质量好，则管外物质的声阻抗高；如果套管外物质是流体(比如水)或者固井质量不好，则管外物质的声阻抗很低。也就是说，如果获得的管外物质的声阻抗较大，则固井质量好；如果获得的管外物质的声阻抗较小，则固井质量差。
然而，采用脉冲超声回波测井仪器进行测量时，由于在水泥密度较低时，水泥的声阻抗与流体阻抗接近，直接采用声阻抗并不能很好地进行固井质量的评价，而现有技术中尚未给出根据声阻抗来获取胶结率的有效方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种获取胶结率的方法和装置，能够根据声阻抗获取胶结率，且保证精度。
为了达到上述目的，本发明提出了一种获取胶结率的方法，包括：
获取同一深度的所有采样点的声阻抗；
对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值；
根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。
优选地，该方法还包括：
根据所述胶结率评价所述深度的固井质量。
优选地，所述获取同一深度的所有采样点的声阻抗包括：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；
将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
优选地，所述根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗包括：
按照公式计算第i个区域对应的声阻抗；
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值。
优选地，所述根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗包括：
按照公式计算所述采样点的声阻抗；
其中，Zp为所述采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数。
优选地，所述根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值包括：
按照公式计算所述采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为所述采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗。
优选地，所述根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率包括：
按照公式其中，JJL为所述胶结率，G1为所述声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为所述声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为所述深度的采样点数量。
本发明还提出了一种获取胶结率的装置，至少包括：
第一获取模块，用于获取同一深度的所有采样点的声阻抗；
第二获取模块，用于对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值；
计算模块，用于根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。
优选地，还包括：
评价模块，用于根据所述胶结率评价所述深度的固井质量。
优选地，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
优选地，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
按照公式计算第i个区域对应的声阻抗；
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
优选地，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域的共振波按照公式计算所述采样点的声阻抗；
其中，Zp为所述采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
优选地，所述第二获取模块具体用于：
对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗按照公式计算所述采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为所述采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗。
优选地，所述计算模块具体用于：
按照公式其中，JJL为所述胶结率，G1为所述声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为所述声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为所述深度的采样点数量。
与现有技术相比，本发明包括：获取同一深度的所有采样点的声阻抗；对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值；根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。通过本发明的方案，实现了根据声阻抗获取胶结率，且保证精度。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明获取胶结率的方法的流程图；
图2为本发明探测得到的回波的示意图；
图3为本发明获取胶结率的装置的结构组成示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。
参见图1，本发明提出了一种获取胶结率的方法，包括：
步骤100、获取同一深度的所有采样点的声阻抗。
本步骤中，获取同一深度的所有采样点的声阻抗包括：
对于深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；
将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
其中，回波可以由脉冲超声回波测井仪器探测得到。
其中，可以从采样点的回波中获取共振区域，然后从获得的共振区域中获取稳定部分。如何从采样点回波中获取共振区域属于本领域技术人员的公知常识，并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。
其中，共振区域中的稳定部分是指共振区域中包含反射波较少的部分，可以对实验数据进行分析确定共振区域中的稳定部分，具体实现属于本领域技术人员的公知常识，并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。
其中，其中，按照公式计算第i个区域对应的声阻抗。
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值。
其中，中间区域是指时间上位于中间区域。例如，图2为探测得到的回波的示意图。如图2所示，将共振区域的稳定部分划分为三个区域，每个区域的时长相同，那么中间区域可以取为第二个区域。
其中，参考点回波中的第i个区域是指参考点回波中时间上与探测得到的回波相同的区域。
其中，根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗包括：
按照公式计算采样点的声阻抗；
其中，Zp为采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数。
其中，采用该方法计算采样点的声阻抗时，由于是根据采样点的回波中的共振区域的稳定部分来进行计算的，因此，计算得到的采样点的声阻抗的精度较高。
步骤101、对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值。
本步骤中，在采样点的声阻抗大于或等于第一预设阈值时，认为采样点为固体，由于在水泥密度较低时，采样点的声阻抗和流体的声阻抗比较接近，在采样点的声阻抗小于第一预设阈值时，采样点可能是固体，也可能是流体，因此，需要计算采样点的声阻抗差值来做进一步确定。
其中，第一预设阈值可以通过实验测试获得，经过实验测试，第一预设阈值可以取为3梅利(MRayl)。
本步骤中，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值包括：
按照公式计算采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗。
其中，基准声阻抗是指在套管外没有水泥的情况下获得的声阻抗。
步骤102、根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。
本步骤中，根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率包括：
按照公式其中，JJL为胶结率，G1为声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为深度的采样点数量。
进一步地，该方法还包括：
步骤103、根据该深度的胶结率评价该深度的固井质量。
本步骤中，胶结率越大，固井质量越好。
参见图3，本发明还提出了一种获取胶结率的装置，至少包括：
第一获取模块，用于获取同一深度的所有采样点的声阻抗；
第二获取模块，用于对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值；
计算模块，用于根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率。
本发明的装置还包括：
评价模块，用于根据胶结率评价深度的固井质量。
本发明的装置中，第一获取模块具体用于：
对于深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
本发明的装置中，第一获取模块具体用于：
对于深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
按照公式计算第i个区域对应的声阻抗；
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
本发明的装置中，第一获取模块具体用于：
对于深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域的共振波按照公式计算采样点的声阻抗；
其中，Zp为采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
本发明的装置中，第二获取模块具体用于：
对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗按照公式计算采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗。
本发明的装置中，计算模块具体用于：
按照公式其中，JJL为胶结率，G1为声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为深度的采样点数量。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种获取胶结率的方法，其特征在于，包括：
获取同一深度的所有采样点的声阻抗；
对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗是否小于第一预设阈值，根据声阻抗小于第一预设阈值的采样点获取所述声阻抗小于第一预设阈值的采样点的声阻抗差值；
根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率；
其中，所述根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率包括：
按照公式其中，JJL为所述胶结率，G1为所述声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为所述声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为所述深度的采样点数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据所述胶结率评价所述深度的固井质量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取同一深度的所有采样点的声阻抗包括：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；
将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗包括：
按照公式计算第i个区域对应的声阻抗；
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗包括：
按照公式计算所述采样点的声阻抗；
其中，Zp为所述采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据采样点的声阻抗获取采样点的声阻抗差值包括：
按照公式计算所述采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为所述采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗；所述基准声阻抗是指在套管外没有水泥的情况下获得的声阻抗。
7.一种获取胶结率的装置，其特征在于，至少包括：
第一获取模块，用于获取同一深度的所有采样点的声阻抗；
第二获取模块，用于对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗是否小于第一预设阈值，根据声阻抗小于第一预设阈值的采样点获取所述声阻抗小于第一预设阈值的采样点的声阻抗差值；
计算模块，用于根据获得的所有采样点的声阻抗和声阻抗差值计算该深度的胶结率；
所述计算模块具体用于：
按照公式其中，JJL为所述胶结率，G1为所述声阻抗大于或等于第一预设阈值的采样点的数量，G2为所述声阻抗小于第一预设阈值且声阻抗差值大于或等于第二预设阈值的采样点的数量，M为所述深度的采样点数量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
评价模块，用于根据所述胶结率评价所述深度的固井质量。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；
按照公式计算第i个区域对应的声阻抗；
其中，Zi为第i个区域对应的声阻抗，b2为第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值，B2为参考点回波中的中间区域或第i个区域的共振波幅度和反射波幅度之间的比值；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
11.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：
对于所述深度的每一个采样点，从采样点的回波中获取共振区域的稳定部分；将获得的共振区域的稳定部分划分为两个或两个以上区域；根据各区域的共振波计算每一个区域对应的声阻抗；
根据各区域的共振波按照公式计算所述采样点的声阻抗；
其中，Zp为所述采样点的声阻抗，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数；
根据各区域对应的声阻抗计算采样点的声阻抗。
12.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：
对于每一个采样点，判断出采样点的声阻抗小于第一预设阈值，根据采样点的声阻抗按照公式计算所述采样点的声阻抗差值；
其中，Pd为所述采样点的声阻抗差值，Zi为第i个区域对应的声阻抗，N为区域数，Z0i为第i个区域对应的基准声阻抗；所述基准声阻抗是指在套管外没有水泥的情况下获得的声阻抗。
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