[发明专利]二次界面固井质量判定方法

说明书

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