CN1173477A - 一种用固井水泥及添加剂制作模块的方法 - Google Patents

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楚泽涵
徐凌堂
姜皓
朱亚和
刘祝萍
陈小东
陈林峰
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Abstract

本发明涉及一种用于固井质量声波检测仪器刻度的模拟地层制做方法,它是用固井水泥及添加材料制作成具有某些特定声阻抗值的模拟地层或岩石的模块的一种方法,使用本发明可制作成低、中、高声阻抗模拟地层,制作材料分别选用低密度水泥、石膏、重晶石粉、水涮石、石英砂、水,并按一定比例混合配制、浇铸成型后,在水中养护而成所制出的模型可代替天然岩石,本岩后模型由于制造均匀,特别是在进行模拟刻度时更具有标定价值,另外由于用本方法制造模块简单,且模拟声速的岩石模块声阻抗不同,使测量结果更贴近天然岩石。

Description

一种用固井水泥及添加剂制作模块的方法
本发明涉及一种用于固井质量声波检测仪器进行刻度时所用的一种模拟地层制作方法。
声波测井是现代地球物理测井方法中一种用于评价固井质量及水泥串槽层位、以及确定油层物性孔隙度的先进方法，为了准确的解积测量结果，必须使用地层模块对测量检测仪器进行刻度模拟。通常采用天然岩石做模块，但天然岩石的缺点至少有三，第一岩石的密度，声波速度、声阻抗数值不能适应于标定要求，第二天然岩石的各种声学参数很难保持均匀一致，特别是在实验要求的岩体尺寸较大时，第三将天然岩石加工为实验要求形状及尺寸，并运送到实验场所有相当困难，另外由于天然岩石模块是用两个半圆岩石对接为一个整体，其声阻抗值受一定影响，另外模块原料配比不均匀，所测孔隙值难以确定，造成模块参数测定困难，相对误差大，本发明所采用固井水泥及添加剂制作的模块方法，至今未见报导。
本发明的目的是为了克服上述缺点，而提出的一种结构新颖模拟效果好选用固井水泥及添加剂做原料来制作地层模块的方法使用这种方法制造的模块，在用于固井声波检测仪的刻度时，能使测量结果接近实际井眼固井状态下的测量值。
本发明新型是这样实现的：
本发明所称的模块制作方法是指根据固井质量声波检测仪器刻度模拟地层时所要求的声速、密度、声阻抗不同数值用某种原材料制造出岩石模块的方法。
即低、中、高速及声阻抗模拟地层或岩石的制作工艺配方。
1、制作声速为1970m/s-2770m/s，密度为1680kg/m3-2650kg/m2，声阻抗为3.27mpa.s/m3--4.45Mpas/m3的低声速、低声阻抗地层或岩石的配方。
2、制作声速为2420m/s-4790m/s，密度为1890kg/m3-2260kg/m3，声阻抗为4.3mpa.s/m3--10.03mpa.s/m3的中等声速、中等声速抗地层或岩石的配方。
3、制作声速为4020m/s-5800m/s，密度为2400kg/m3-2450kg/m3，声阻抗为9.79mpa.s/m3--13.99Mpas/m3的高声速、高声阻抗地层或岩石的配方。
以上模块制造时首先选用水泥与添加剂经混合加水搅抖后，在模型内浇铸成型，而后候凝养护即可制作完成地层模块。
具体配制方法如下：
1、制作低声速、低阻抗地层模块：
①低密度水泥石膏、水其配比混合，300∶100∶200，搅拌5分钟浇铸，在模型内用20℃的水养护52小时后，其密度
1680kg/m3，然后再继续养护52小时后，声速应为2470m/s，养护95小时后声速为2610m/s，养护190小时后为2770m/s，经半年时间养护后声速还应增加约5％-7％。
②低密度水泥∶石膏∶水＝100∶300∶300，混合搅抖5分钟后浇铸模型，在20℃水中养护64小时，密度应为1520kg/m3继续养护64小时后声速为2220m/s，养护112小时后为2230m/s，养护185小时后为2250m/s，在养护半年后还应增加约3％-4％。
③低密度(比重为1.3-1.5克/cm3)水泥∶石膏∶水＝300∶50∶250搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护47小时后密度为1510m/s，养护47小时后声速为1870m/s，在养护318小时后为1970m/s，在继续养护半年后声速应增加约2-3％。
④G级水泥(美国API标准)中等密度的水泥
G级水泥∶重晶石粉∶水＝300∶150∶190，在搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护48小时后，密度为2080kg/m3，并继续养护48小时后声速应为2260m/s，养护120小时后应为2650m/s，在继续养护半年后，声速还可能增加5％-7％。
从试验中可看出，用低密度水泥可以降低试块的声速和密度；用G级水泥可增加试块的声波速度和密度，增加重晶石粉的含量可明显的增加试块的密度，但对声速影响不大，增加石膏的含量可使试块的密度及声速略有降低，但用量过大在水中养护时易浸泡损坏。
2、制作中声速，中等声阻抗地层模块。
①即用低密度水泥∶水＝300∶95
按上述配比混合后再搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护39小时后，其密度应为1740kg/m83。并继续养护39小时，其密度声速应为3340m/s，在养护88小时后为3470m/s，208小时后为3550m/s，在继续养护半年后，声速还需增加8-10％。
②G级水泥∶水＝350∶120
按上述配比混合后，再搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护52小时后密度为2150kg/m3，在养护时间不变情况下，声速在水泥养护52小时以后为3720m/s，养护95小时后为3860m/s，养护半年后，声速需增加12％左右。
③加砂G级水泥∶石英砂∶水＝200∶170∶60在搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护47小时后密度应为2330kg/m3，在养护时间保持不变情况下，声速在养护47小时后应为：4100m/s，养护101小时后应为4380m/s，养护215小时后应为4490m/s，继续养护半年后，声速还应增加约12％-15％。
④加G级水泥∶石膏∶水＝350∶50∶120，在搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护64小时后，密度为2150kg/m3，养护时间保持不变情况下，声速在养护64小时后应为：3360m/s，养护12小时后为：35800m/s，养护185小时后为364m/s，继续养护半年后声速应增加10％-12％。
⑤G级水泥∶重晶石粉∶水＝350∶120∶150搅抖5分钟后浇铸，在20℃水中养护46小时后，密度为2270kg/m3，并在继续保持养护时间不变情况下，声速在养护46小时后应为3030m/s，养护192小时后应为3580m/s，养护240小时后应为3630m/s，继续养护半年后，声速应增加约12％-15％。
3、制作声速为4020-5800m/s，密度为2400kg/m3--2450kg/m3，声阻抗为：9.79Mpa.s/m3--12.99mpa.s/m3的高声速高声阻抗模拟地层的配方质量百分比：
①加砂G级水泥∶重晶石粉∶水＝300∶75∶90，搅抖5分钟后浇铸，然后在20℃水中养护39小时后，密度应为2310g/m3，并在继续养护时，保持养护时间不变，声速在养护39小时后应为3430m/s，养护88小时后应为3820m/s，养护208小时后应为3980m/s，继续养护半年后，声速应增加12％。
②加砂G级水泥∶石英砂∶水＝170∶240∶60搅拌5分钟后浇铸，在20℃水中养护47小时后，密度为2320kg/m3，并在养护时保持不变，声速在养护47小时后为4070m/s，养护101小时后为4380m/s，养护215小时后为4540米，继续养护半年后，声速应增加12％-15％。
③G级水泥∶重晶石粉∶水涮石∶水＝200∶100∶250∶70，搅拌5分钟后浇铸，在20℃水中养护45小时后，密度应为2570kg/m3继续保持养护时间不变，水泥养护45小时后声速传播应为4330m/s，养护94小时后应为：4620m/s，养护半年声速增加12-15％。
本发明的由于采用一定比例的固井水泥和石膏、重晶石粉、石英砂及水涮石制成的地层模声从而解决了不同声阻抗及声速模块代替天然岩石模块进行声波测井模拟的难题，该模块由于外形为一圆柱整体，铸造的岩样均匀，因此模块参数测定比较容易，测量时相对误差小。
本发明由以下实施例给出：
实施例一：
制作声速低声速、低声阻抗地层或岩石模块。
低速层：采用低密度水泥、石膏、水按300∶100∶200重量比。
即300公升水泥，100公升石膏，200公升水混后，搅拌5分钟将混合材料填充在带有一个孔洞的直径Φ800m/m，高度为2500m/m的圆柱形模具内，在20℃的水中养护52小时，95小时、190小时，其声速分别2470m/s、2610m/s、2770m/s，密度为1680kg/m3、2470m/s、2610m/s 。
该模型制作时要求重量误差不大于0.5％，另外在用G级水泥代替加砂水泥时，模块的密度及声速应当增加，选用重晶石粉做原料时，可增加模块的密度，但对声波影响不大，用水涮石可增加模块的声速，对密度影响不大。
实施例二
制作中速、中等声阻抗模拟地层的模块。
采用低密度水泥∶水＝300∶95的重量配比取低密度水泥30公斤，水95公斤，混合后，搅拌5分钟后，将混合材料填充在模具体内，然后在20℃的水中养护39小时后，制成的模块其声速分别为：声速为2420-4790m/s，密度1890--2260kg/m3，声阻抗为4.3--10.03mpa.s/m3。

Claims (2)

1、一种使用固井水泥及添加剂制作模块的方法，其特征在于：
(1)制造模拟纵波声速为：1970m/s--277m/s密度为：1680kg/m3--2650kg/m3的低声速，低阻抗的模块采用低密度水泥、石膏、水的混合物按其重量比300∶100∶200，混合搅抖5分钟后，浇铸在模型内养护52小时，其声速值应为1680kg/m3，养护95小时后声速应为2610m/s，190小时后，声速应为2770m/s；
(2)制造模拟纵波声速为：2420m/s--4790m/s，密度为1890kg/m3--2260kg/m3的中等声速、中等声阻抗的模块采用，低密度水泥、水的混合物，按其重量比300∶95配制后，搅抖5分钟浇铸在模型内养护39小时后，其声速值应为3340m/s，养护88小时后声速值应为3470m/s，208小时后为3350m/s；
(3)制造模拟纵波声速为4020--5800m/s，密度为2400kg/m3的高声速，高阻抗模拟地层的模块采用，加砂G级水泥、重晶石粉水的混合物，按其重量比300∶75∶90，搅抖5分钟后烧铸，然后在20℃水中养护39小时后，其声速值应为：3430m/s养护88小时后应为3820m/s，养护208小时应为3980m/s，继续养护半年后，声速应增加12％。
2、根据权利要求1所述的固井水泥及添加剂制做模块的方法，其特征在于添加剂的材质还可选用石英砂和水涮石做原料。
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