專利名稱：二次界面固井質(zhì)量判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油聲波測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于測(cè)量套管井的水泥膠結(jié)固井質(zhì)量。
目前，檢測(cè)石油套管井的二次界面(水泥與地層間)的水泥膠結(jié)質(zhì)量尚無(wú)有效方法。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)所應(yīng)用的，包括美國(guó)斯倫貝謝公司(Schlum-berger)，是聲波變密度圖法。就是將聲波測(cè)井中，接收換能器收到的聲波續(xù)至波繪成變密度圖，根據(jù)該圖來(lái)判定二次界面的水泥膠結(jié)情況。其實(shí)質(zhì)也就是用聲波續(xù)至波的幅度表征二次界面的水泥膠結(jié)質(zhì)量，而聲波續(xù)至波的幅度值受聲波測(cè)井下井儀的傾斜和偏心等條件影響很大，所以變密度圖的結(jié)論與實(shí)際水泥膠結(jié)質(zhì)量偏差很大。
本發(fā)明的目的在于提供一種較精確的測(cè)定水泥膠結(jié)二次界面的固井質(zhì)量的方法。
本發(fā)明以如下方式實(shí)現(xiàn)。
將含有電信號(hào)激勵(lì)源，發(fā)射換能器和接收換能器的聲波測(cè)井井下儀置于含泥漿的已固井的套管井中，電信號(hào)激勵(lì)源發(fā)出電激勵(lì)信號(hào)，使發(fā)射換能器發(fā)出超聲信號(hào)，該超聲信號(hào)沿套管、水泥膠結(jié)層和地層傳播，接收換能器接收并記錄該聲波信號(hào)全波列，轉(zhuǎn)換以電信號(hào)傳送至地面儀，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器里，再經(jīng)如下計(jì)算處理求出測(cè)井結(jié)果。
求出聲波全波列中第3至第8個(gè)續(xù)至波波峰的加權(quán)平均值S，逐點(diǎn)測(cè)算出S繪成曲線，依據(jù)曲線漲落來(lái)判定二次界面水泥膠結(jié)質(zhì)量，S越大則二次界面在該處的膠結(jié)質(zhì)量越壞，S越小則二次界面在該處的膠結(jié)質(zhì)量越好。
求S的公式為 式中分子是第3至第8個(gè)續(xù)至波波峰值的算術(shù)和。分母中的A是標(biāo)準(zhǔn)刻度常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，β是所測(cè)地層的二次界面聲壓反射系數(shù)。
由公式β= (ρ1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ1V1cosθ2+ρ2V2cosθ1)可求出該地層區(qū)內(nèi)的聲壓反射系數(shù)β，其中ρ1為地層密度，V1為地層聲速，ρ2為水泥膠結(jié)層密度，V2為水泥膠結(jié)層聲速，θ2是聲波進(jìn)入水泥膠結(jié)層的折射角，θ1是聲波進(jìn)入地層的折射角。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提高了判定二次界面水泥膠結(jié)質(zhì)量的精確度，加權(quán)平均有兩個(gè)作用，對(duì)續(xù)至波峰值平均則削弱了井下儀偏心和傾斜所造成部分峰值的偏大或偏小，而加權(quán)處理則吸取了不同地層巖性的影響，從而使測(cè)量精確性得以改進(jìn)。


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圖1是本發(fā)明使用裝置工作狀態(tài)圖。
圖2是本發(fā)明聲波在井下發(fā)射換能器和接收換能器之間傳播過(guò)程示意圖。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，在地層(1)的井眼中有一套管(3)，在套管(3)與地層(1)之間有水泥膠結(jié)層(2)，在套管(3)中有通過(guò)井口滑輪(6)和電纜(5)而懸掛的固井質(zhì)量測(cè)井井下儀(4)，在井下儀(4)中含有電信號(hào)激勵(lì)源(7)，發(fā)射換能器(T)和接收換能器(R)，電纜(5)的另一端連接至地面儀的予處理面板(8)，然后再連接至計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)和鍵盤(12)，CRT(11)和繪圖儀(10)。在本實(shí)施例中使用的發(fā)射換能器(T)和接收換能器(R)間的距離是1.4米，電信號(hào)激勵(lì)源(7)使發(fā)射換能器(T)產(chǎn)生20千赫茲的超聲波。接收換能器(R)收到超聲信號(hào)全波列通過(guò)電纜(5)最終存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)的存儲(chǔ)器里。計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)通過(guò)鍵盤(12)與人對(duì)話，通過(guò)CRT(11)和繪圖機(jī)(10)顯示繪圖。
計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)通過(guò)如下運(yùn)算和處理取得最終測(cè)井結(jié)果。
(1)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)刻度常數(shù)A，該常數(shù)受源距，固井水泥標(biāo)號(hào)等條件影響。由實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)取得，一般為0.3至3。
(2)求水泥膠結(jié)層與地層間界面的聲壓反射系數(shù)β，依據(jù)公式β＝ (ρ1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ1V1cosθ2+ρ2V2cosθ1)在公式中，ρ1是地層密度，V1是地層聲速，θ1是聲波由水泥層進(jìn)入地層的折射角，ρ2是水泥膠結(jié)層的密度，V2是水泥膠結(jié)層的聲速，θ2是聲波由套管進(jìn)入水泥膠結(jié)層的折射角，ρ2和V2是水泥的參數(shù)，在一口井里是不變的，θ2也就不再變化，ρ1和V1是從已知地層的巖芯資料中取得，不同地層段是不同的，因而θ1也隨著變化，當(dāng)已知地層的聲速而求折射角θ1和θ2時(shí)可以查閱附表1。
(3)依據(jù)前兩步求得的A和β，再依據(jù)公式 求S的值。
公式中Si表示第3至第8個(gè)續(xù)至波的波峰值，分子是峰值總和，再除以6即平均峰值，再除以(｜β｜+A)即是加權(quán)平均值。
(4)將逐點(diǎn)測(cè)算出的S值繪成曲線即可表明地層與水泥膠結(jié)層之間的膠結(jié)質(zhì)量，S值越大則膠結(jié)不好，S值越小則膠結(jié)質(zhì)量好。
地層速度 折射角1500.0000000(V) 16.12629001600.0000000 17.23386001700.0000000 18.34811001800.0000000 19.46959001900.0000000 20.59889002000.0000000 21.73662002100.0000000 22.88344002200.0000000 24.04002002300.0000000 25.20712002400.0000000 26.38552002600.0000000 28.77967002700.0000000 29.99734002800.0000000 31.23013002900.0000000 32.47924003000.0000000 33.74591003100.0000000 35.03159003200.0000000 36.33782003300.0000000 37.66633003400.0000000 39.01907003500.0000000 40.39820003600.0000000 41.80620003700.0000000 43.24585003800.0000000 44.72035003900.0000000 46.23345004000.0000000 47.78948004100.0000000 49.39357004200.0000000 51.05186004300.0000000 52.77181004400.0000000 54.56258004500.0000000 56.43575004600.0000000 58.40617004700.0000000 60.49356004800.0000000 62.72503004900.0000000 65.13956005000.0000000 67.79710005100.0000000 70.79863005200.0000000 74.34108005300.0000000 78.93277005400.0000000 89.27342005400.0000000以上 90.0000000附表權(quán)利要求
1.一種二次界面固井質(zhì)量判定方法，將含有電信號(hào)激勵(lì)源(7)，發(fā)射換能器(T)和接收換能器(R)的聲波測(cè)井井下儀置于含泥漿的已固井的套管井中，電信號(hào)激勵(lì)源(7)發(fā)出電激勵(lì)信號(hào)，使發(fā)射換能器(T)發(fā)出超聲信號(hào)，該超聲信號(hào)沿套管(3)，水泥膠結(jié)層(2)和地層(1)傳播，并由接收換能器(R)接收，其特征在于接收換能器(R)接收并記錄前述聲波信號(hào)全波列，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送至地面儀，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)的存儲(chǔ)器里再經(jīng)如下處理和計(jì)算求出測(cè)井結(jié)果；a.依據(jù)源距，固井水泥標(biāo)號(hào)等條件設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)刻度常數(shù)A；b.依據(jù)地層巖芯資料查得地層密度ρ1，地層聲速度V1，依據(jù)水泥標(biāo)號(hào)確定水泥膠結(jié)層的密度ρ2，水泥膠結(jié)層的聲速V2，依據(jù)附表1查得地層的折射角θ1和水泥膠結(jié)層的折射角θ2；c.依據(jù)公式β= (ρ 1V1cosθ2-ρ2V2cosθ1)/(ρ 1V1cosθ2+ρ 2V2cosθ1)求得所測(cè)井段的各地層的β；d.依以上所得A和β，從計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)的存儲(chǔ)器取出所測(cè)聲波信號(hào)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)(9)確定第3至第8個(gè)續(xù)至波的波峰值，并再依據(jù)公式S=Σi=38Si6(|β|+A)]]>求出續(xù)至波的加權(quán)平均值S；e.將逐點(diǎn)測(cè)算出的S值繪成曲線。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油聲波測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域。選取全波聲波列的第3至第8個(gè)續(xù)至波進(jìn)行加權(quán)平均處理而確定水泥膠結(jié)固井的二次界面的固井質(zhì)量。處理中要依據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況確定標(biāo)準(zhǔn)刻度常數(shù)A和二次界面的聲壓反射系數(shù)β。加權(quán)平均處理削弱了井下儀偏心和傾斜影響，從而提高了測(cè)量精度，本方法送于測(cè)定水泥膠結(jié)固井的二次界面固井質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B47/00GK1098473SQ93109498
公開日1995年2月8日 申請(qǐng)日期1993年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月6日
發(fā)明者法林, 楊煥成, 夏克文 申請(qǐng)人:西安石油勘探儀器總廠