[发明专利]油井水泥胶结测井微环识别与检测方法

摘要

一种油井水泥胶结测井微环识别与检测方法，属于石油勘探、开采技术领域，其方法是：a、理论模型，采用柱状多层开放声波导物理模型；b、一界面窜槽和存在微环识别与检测方法，利用前面给出的声学参数，对套管井一界面窜槽、窜槽和存在微环三种典型胶结状况的井孔声场进行计算机数值模拟，得到一种有效区分一界面窜槽和存在微环的识别与检测方法。有益效果是：采用高频193kHz，而且利用共振透射现象，可以有效区分一界面窜槽和存在微环。

主权项

一种油井水泥胶结测井微环识别与检测方法，其方法是：a、理论模型为研究套管井声测井井孔声场，分析弹性波的激发机制和传播规律，针对套管井声波测井实际，采用柱状多层开放声波导物理模型；物理模型中沿径向最内层介质为井液，最外层介质为径向半无限地层，介质均为单相均匀介质；对于套管井模型，在井液和地层间嵌入了钢套管和水泥环；对于一界面窜槽情况，在钢管和水泥环之间存在流体环；为数值模拟套管井声波测井中瞬态全波波形，给出模型中各层介质的声学参数，见表1、表2；表1.1模型中各介质层计算声学参数  各层参数  参数值  各层参数  参数值  井孔泥浆密度  1090kg/m3  水泥横波吸收  系数  5×10-4  井孔泥浆声速  1580m/s  串槽水层密度  1090kg/m3  井孔泥浆吸收系数  10-4  串槽水层声速  1580m/s  钢管密度  7500kg/m3  串槽水层吸收  系数  9×10-5  钢管纵波声速  6098m/s  地层密度  2600kg/m3  钢管纵波吸收系数  3×10-5  地层纵波速度  3800m/s  钢管横波声速  3354m/s  地层纵波吸收  系数  5×10-4  钢管横波吸收系数  5×10-5  地层横波速度  2200m/s  水泥密度  1920kg/m3  地层横波吸收  系数  5×10-4  水泥纵波声速  2800m/s  水泥纵波吸收系数  9×10-4  水泥横波声速  1700m/s表1.2模型中各介质层内半径  胶结状况  1  2  3  4  5  6  自由套管  0.0  5  0.0628  5  0.0698  5  0.10  0.40  第一界面  串槽  0.0  5  0.0628  5  0.0698  5  0.0708  5  0.0708  5  0.40  微环  0.0  5  0.0628  5  0.0698  5  0.0699  5  0.0998  5  0.40  水泥胶结  良好  0.0  5  0.0628  5  0.0698  5  0.10  0.40b、一界面窜槽和存在微环识别与检测方法利用前面给出的声学参数，对套管井一界面窜槽10mm、窜槽1mm和存在微环0.1mm三种典型胶结状况的井孔声场进行计算机数值模拟，计算了源距5英尺处，三种典型胶结状况0kHz-240kHz频率响应曲线，横坐标为频率，纵坐标取对数坐标，通过对频域图的详细分析，我们得到一种有效区分一界面窜槽和存在微环的识别与检测方法；从频率响应曲线在50kHz以上出现三个明显的特征区域，即局域共振激发区；每个共振激发区都有两个能量相对集中的反射峰和一个吸收峰，反射峰和吸收峰的强度均不相同，随频率的增加强度明显增加；相应吸收峰处的共振频率分别为65.5kHz、128.6kHz、193kHz，这三个频率呈现近似的倍频关系；下面对共振激发区进行详细分析，以期找到一个特征共振透射频率，用来有效判定一界面窜槽和微环的存在；在共振透射频率65.5kHz附近出现的第一个共振激发区，在共振激发区处两个反射峰处曲线较光滑，左侧略高于右侧，而第二个反射峰后面的曲线开始快速下降，之后频率曲线没有明显变化规律，几乎重合；共振激发区内，0.1mm、1mm、10mm三条曲线走势具有一定变化趋势，通过比较发现0.1mm微环、1mm窜槽的频率曲线与10mm窜槽的频率曲线有着明显差别。