CN1098473A - 二次界面固井质量判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油声波测井技术领域。选取全波 声波列的第3至第8个续至波进行加权平均处理而 确定水泥胶结固井的二次界面的固井质量。处理中 要依据实际现场情况确定标准刻度常数A和二次界 面的声压反射系数β。加权平均处理削弱了井下仪 偏心和倾斜影响，从而提高了测量精度，本方法送于 测定水泥胶结固井的二次界面固井质量。

Description

本发明属于石油声波测井技术领域，特别是用于测量套管井的水泥胶结固井质量。

目前，检测石油套管井的二次界面（水泥与地层间）的水泥胶结质量尚无有效方法。国内外现场所应用的，包括美国斯伦贝谢公司（Schlum-berger），是声波变密度图法。就是将声波测井中，接收换能器收到的声波续至波绘成变密度图，根据该图来判定二次界面的水泥胶结情况。其实质也就是用声波续至波的幅度表征二次界面的水泥胶结质量，而声波续至波的幅度值受声波测井下井仪的倾斜和偏心等条件影响很大，所以变密度图的结论与实际水泥胶结质量偏差很大。

本发明的目的在于提供一种较精确的测定水泥胶结二次界面的固井质量的方法。

本发明以如下方式实现。

将含有电信号激励源，发射换能器和接收换能器的声波测井井下仪置于含泥浆的已固井的套管井中，电信号激励源发出电激励信号，使发射换能器发出超声信号，该超声信号沿套管、水泥胶结层和地层传播，接收换能器接收并记录该声波信号全波列，转换以电信号传送至地面仪，存储在计算机的存储器里，再经如下计算处理求出测井结果。

求出声波全波列中第3至第8个续至波波峰的加权平均值S，逐点测算出S绘成曲线，依据曲线涨落来判定二次界面水泥胶结质量，S越大则二次界面在该处的胶结质量越坏，S越小则二次界面在该处的胶结质量越好。

求S的公式为：

式中分子是第3至第8个续至波波峰值的算术和。分母中的A是标准刻度常数，由实验确定，β是所测地层的二次界面声压反射系数。

由公式：β= (ρ1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ1V1cosθ2+ρ2V2cosθ1)

可求出该地层区内的声压反射系数β，其中ρ1为地层密度，V1为地层声速，ρ2为水泥胶结层密度，V2为水泥胶结层声速，θ2是声波进入水泥胶结层的折射角，θ1是声波进入地层的折射角。

本发明的优点在于提高了判定二次界面水泥胶结质量的精确度，加权平均有两个作用，对续至波峰值平均则削弱了井下仪偏心和倾斜所造成部分峰值的偏大或偏小，而加权处理则吸取了不同地层岩性的影响，从而使测量精确性得以改进。

附图说明。

图1是本发明使用装置工作状态图。

图2是本发明声波在井下发射换能器和接收换能器之间传播过程示意图。

下面通过实施例对本发明作详细说明。

参照图1，在地层（1）的井眼中有一套管（3），在套管（3）与地层（1）之间有水泥胶结层（2），在套管（3）中有通过井口滑轮（6）和电缆（5）而悬挂的固井质量测井井下仪（4），在井下仪（4）中含有电信号激励源（7），发射换能器（T）和接收换能器（R），电缆（5）的另一端连接至地面仪的予处理面板（8），然后再连接至计算机主机（9）和键盘（12），CRT（11）和绘图仪（10）。在本实施例中使用的发射换能器（T）和接收换能器（R）间的距离是1.4米，电信号激励源（7）使发射换能器（T）产生20千赫兹的超声波。接收换能器（R）收到超声信号全波列通过电缆（5）最终存储至计算机主机（9）的存储器里。计算机主机（9）通过键盘（12）与人对话，通过CRT（11）和绘图机（10）显示绘图。

计算机主机（9）通过如下运算和处理取得最终测井结果。

（1）设定标准刻度常数A，该常数受源距，固井水泥标号等条件影响。由实验和经验取得，一般为0.3至3。

（2）求水泥胶结层与地层间界面的声压反射系数β，

依据公式：β＝ (ρ1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ1V1cosθ2+ρ2V2cosθ1)

在公式中，ρ1是地层密度，V1是地层声速，θ1是声波由水泥层进入地层的折射角，ρ2是水泥胶结层的密度，V2是水泥胶结层的声速，θ2是声波由套管进入水泥胶结层的折射角，ρ2和V2是水泥的参数，在一口井里是不变的，θ2也就不再变化，ρ1和V1是从已知地层的岩芯资料中取得，不同地层段是不同的，因而θ1也随着变化，当已知地层的声速而求折射角θ1和θ2时可以查阅附表1。

（3）依据前两步求得的A和β，再依据公式：

求S的值。

公式中Si表示第3至第8个续至波的波峰值，分子是峰值总和，再除以6即平均峰值，再除以（｜β｜+A）即是加权平均值。

（4）将逐点测算出的S值绘成曲线即可表明地层与水泥胶结层之间的胶结质量，S值越大则胶结不好，S值越小则胶结质量好。

地层速度  折射角

1500.0000000(V)  16.1262900

1600.0000000  17.2338600

1700.0000000  18.3481100

1800.0000000  19.4695900

1900.0000000  20.5988900

2000.0000000  21.7366200

2100.0000000  22.8834400

2200.0000000  24.0400200

2300.0000000  25.2071200

2400.0000000  26.3855200

2600.0000000  28.7796700

2700.0000000  29.9973400

2800.0000000  31.2301300

2900.0000000  32.4792400

3000.0000000  33.7459100

3100.0000000  35.0315900

3200.0000000  36.3378200

3300.0000000  37.6663300

3400.0000000  39.0190700

3500.0000000  40.3982000

3600.0000000  41.8062000

3700.0000000  43.2458500

3800.0000000  44.7203500

3900.0000000  46.2334500

4000.0000000  47.7894800

4100.0000000  49.3935700

4200.0000000  51.0518600

4300.0000000  52.7718100

4400.0000000  54.5625800

4500.0000000  56.4357500

4600.0000000  58.4061700

4700.0000000  60.4935600

4800.0000000  62.7250300

4900.0000000  65.1395600

5000.0000000  67.7971000

5100.0000000  70.7986300

5200.0000000  74.3410800

5300.0000000  78.9327700

5400.0000000  89.2734200

5400.0000000以上  90.0000000

附表1

Claims (1)

1、一种二次界面固井质量判定方法，将含有电信号激励源(7)，发射换能器(T)和接收换能器(R)的声波测井井下仪置于含泥浆的已固井的套管井中，电信号激励源(7)发出电激励信号，使发射换能器(T)发出超声信号，该超声信号沿套管(3)，水泥胶结层(2)和地层(1)传播，并由接收换能器(R)接收，其特征在于接收换能器(R)接收并记录前述声波信号全波列，转换成电信号传送至地面仪，存储在计算机主机(9)的存储器里再经如下处理和计算求出测井结果；

a.依据源距，固井水泥标号等条件设定标准刻度常数A；

b.依据地层岩芯资料查得地层密度ρ1，地层声速度V1，依据水泥标号确定水泥胶结层的密度ρ2，水泥胶结层的声速V2，依据附表1查得地层的折射角θ1和水泥胶结层的折射角θ2；

c.依据公式：β= (ρ 1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ 1V1cosθ2+ρ 2V2cosθ1)

求得所测井段的各地层的β；

d.依以上所得A和β，从计算机主机(9)的存储器取出所测声波信号，由计算机主机(9)确定第3至第8个续至波的波峰值，并再依据公式：

$S=\frac{\underset{i=3}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Si}}{6\left(\right|\mathrm{\β}|+A)}$

求出续至波的加权平均值S；

e.将逐点测算出的S值绘成曲线。