超声波成像测井技术在套管井中的应用
成像测井技术的现状及其应用
讨 ，提 出了一些个人的见解 和看 法。
［ 关 键 词 ］石 油勘 探 ；成 像 测 井 技 术 ； 分 类 ； 进展 ；应 用
随 着 石 油 天 然气 勘 探 开 发 程 度 的不 断 深 入 ， 复 杂 的地质 对 象 逐 步 成 为 寻 找 新储 量 的 目标 。勘 探 开 发 的 实 践证 明 ，低 孔 、 低渗 、低 阻储 层 以及 薄 互 层 、 裂缝 性 非 均 匀 储 层 等 复 杂油 气 藏 在 我 国 油 气 藏 储 量 中 占有 重 要 地 位 ，但 对 其 识 别 与 评 价 具 有 相 当的难 度 。如 何 尽 可 能 多地 获 取 多 方 位 、 高 质 量 的测 井信 息 ，开 展 以测 井 资料 为 核 心 ，充 分 结 合 地 质 、地 震和 油 藏 信 息 进行 复杂 储 层 的测 井 识 别 与 评 价 ， 已成 为 当 前 增 储 上 产 的 重 要 手 段 。２ Ｏ 世纪 ９ Ｏ 年代 兴起 的 以成 像 测井 技 术 为代 表 的测 井 新 技 术 给 世 界石 油 测 井 工 业注 入 了新 的活 力 ， 为油 气 田勘 探 开发 提 供 了新 的 强大 的工 具 ， 对 解 决复 杂 、非 均 质 油气 藏 的 勘 探 开发 问题 具 有
套管井声波变密度测井资料及其应用实例
江汉油 田声波变密度测井测量始于２０ 年５ ， ００ 月 ２０ 年３ 开始 全面 技术攻 关 ， 制 开发 了数据 格 式 ０１ 月 研
转换 软件 ，总结 了一套测 井施 工工 艺技 术 和资料 解 释评 价方 法 。
在套管井 中， 声波信号有 四种传播介质 ： 套管 、 水 泥环 、 地层 以及 泥 浆 。由于水 泥对 声 能衰减 大 ， 声
波不 易沿水 泥环 传播 ，所 以水 泥环 波很 弱 以至 可 以 忽略 。 因此变 密度 测井记 录 的主要 是套 管波 、地层 波、 泥浆 波 。 在不 同 的 固井 质量 情况 下 ，套管 波 与地层 波 的
幅度 变化 有一 定 的规律 ：
２ 资料 解 释 原 理
２１ 测 井记录 方式 ．
关键词 ： 套管井； 声波变密度测井； 资料应用； 实例 送往井下电子线路 ， 进行线性放大 ， 然后将放大的信 号由电缆传输到地面。地面仪器将接收到的全波列 信号进行检波 ，记录接收到的声波波列的幅度及到 达 时间 。常规 测 井记 录 时间 范 围在２ ０ １０ ｓ ０ ２０ 内
田 芳 彭 云飞 葛 华
（ 江汉石油管理局测录井工程公司 湖北 潜江 ４ ３ ２ ） ３ １３
摘要 ： 管 井声波 变 密度 测 井记 录的是 接 收到 的 随时 间变化 的 声波全 部波 列 ， 用于 固井质 量及检 套 可
查压裂效果 ， 提取反 映地层孔 隙度 的纵 波和反映地层岩石强度的横 波资料。 其特有的过套管测井特
为证 实该 结论 ， 用挤 同Байду номын сангаас素 工艺 ， 采 进行 吸水剖 面测 井 。吸剖 测井 资料 显示 ，下 部水层 井 段２ １ ４ ６～
２ ３ ｍ串槽特 征 明显见 图３ ４２ 。 ｌ ｉ
井壁超声成像测井系统在套管检测中的应用
图 ４ 垦 ６ ６・ ２ １井 套 管 检 测 情 况
维普资讯
～
ｌｌ Ｏ ４ ｒ 处套 管 严重 变形 ｌ． ｒ ｌ ２ ）套 管腐 蚀 检 测 中 】 ５井 使 用 ９—
巾 １ ｒｒ × ５ Ｔ ｌ ４ ｒｒ ｌｌ １ Ｉ薄 皮 管 验 套 时 ， 在 ｌ１ ２ ｒ遇 阻 ，怀 疑 标 准 套 管 内 径 小 。进 ０ ｒ ｌ 行 超 声 成 像 测 井 时 ，仪 器 下 到 ｌ２ ０ ｒ。 １ ｒ ｌ 图 ２显 示 ，标 准 套 管 内 径 与 其 他 套 管 一 致 ，但 在 ｌ１ ２ ９ ｌ１ ６ ９ ｒ套 管有 腐 蚀 ０ ． ～ ０ ． ｒ ｌ 和 弯 曲变 形 。 同时 ，ｌｌ １ ２ ｌ２ ０ ０ ｒ ９ ． ～ １． ｒ ｌ 套 管弯 曲 ，其 中 ，ｌ２ ０ ４ ｌ２ ０ ０ ｒ套 ０ ． ～ １ ． ｒ ｌ 管严 重 变形 。 ３ 套 管 破 裂 检 测 图 ３显 示 渤 ） ２ — — ０ 在 ｌ２ ６ ９ ｌ ２ ８ ５ ｍ 套 管 １ ６ １井 ７ ． ～ ７．
，
［ 献标识码］Ａ 文
［ 章编号 ］１０ 文 ０ ０—９ ５ （ ０ ２ ０ ０ ３ ０ ７ ２ ２ ０ ） ３— ０ ９— １
孤 岛油 田套 管损 坏 井 逐 年增 多 ，影响 了油 田生 产 和经 济效 益 。以前 套 管 损坏 检 测 主 要 是 采用 通 井 规
通 井 、铅 模打 印 、薄皮 管验 套 和 井径 测 井 等 方法 。为 了进 一步 了解套 管 损坏 的情 况 ，引进 了胜 利 油 田测 井公 司生 产 的 Ｓ Ｉ ２型 井壁 超 声成 像 测 井 系统 。Ｓ Ｉ ２系统 主 要 由井 下 仪 器 、地 面 仪 器 和 资 料 处 理 Ｉ 一 Ｓ Ｉ 一 Ｓ 系统 ３部 分组 成 。井 下 超声 换 能 器 由同 步 电机 带 动绕 井 轴旋 转 ，并 向垂 直于 套 管 壁 的方 向发 射超 声 脉 冲
改善声成像仪器套管探伤效果的方法探讨
改善声成像仪器套管探伤效果的方法探讨【摘要】针对井周声波成像仪器（cbil）在进行套管探伤过程中存在分辨率低、探头聚焦效果差、影响因素多等问题，从探头设计、参数选择、操作方法等方面探讨改善声成像测井效果和成像质量的有效方法。
通过采用适合的探头、选择正确的参数、提高扫描速率与良好的操作方法，提高声成像测井仪器的应用水平。
为以后声成像仪器在套管探伤中的应用提供参考。
【关键词】声成像套管测井换能器井周声波成像（cbil）测井是目前最先进的测井技术之一，它是利用超声波对井壁进行扫描并根据井壁回波幅度和传播时间进行成像测井。
利用声成像测井进行套管探伤的方法可以直接获得套管图像，更直观的确定套管变形位置、射孔孔眼位置；检查对套管爆炸整形后的套管形状；确定套管断裂位置等，但由于其主要是针对裸眼井测井设计，价格昂贵，且存在图像分辨率低、探头聚焦效果差、影响因素多等缺点，目前国内利用井周声波成像仪器（cbil）进行套管探伤的应用较少。
本文以阿特拉斯公司引进的1671eb/mb cbil井周声波成像测井系统为代表简要介绍声成像系统的组成、原理和应用。
探讨了影响声成像测井效果的主要因素和改善成像质量的有效途径。
1 声成像（cbil）测井原理井周声波成像测井是由下井仪器电机带动一个旋转式半球形聚焦换能器绕井轴旋转同时向井壁发射较短的超声波脉冲，脉冲沿井眼钻井液传播，被井壁反射，且返回换能器，再利用回波的信息进行成像从而获取井壁的有关信息。
回波幅度及回波时间是测得的两个基本量：回波幅度与岩石声阻抗成正比，不同声阻抗的物质、表面的粗糙程度不同，对声波的反射也就能力不同：回波时间是换能器到井壁距离和钻井液的纵波速度的严格函数，其反映井眼形态。
因此根据超声图像就可直观地判断井壁情况。
2 影响测井效果主要因素（1）声系特性：包括换能器特性、探头旋转速率、数据采样率、声系机电结构等，这些决定了超声成象的固有分辨率；（2）井眼特性：包括测量距离变化、井壁表面结构、井眼倾斜等这些会不同程度地影响成象效果；（3）井液状态：包括洗井液性能、套管液固有吸收和固相颗粒（或气泡）情况、射孔或井漏处的地层性质等，这些往往会导致测井资料质量不合格；（4）仪器操作：包括在测井过程中参数的选择、测速的控制、通过调整声波的门坎、门延和增益来识别首波，这些决定了能否达到最佳的聚焦效果；（5）其它因素：包括仪器温度性能、电路与探头阻抗匹配性能、信号采集数字化精度以及图像处理技术等。
CAST-V测井在套管井中的应用
CAST-V测井在套管井中的应用作者：王磊来源：《管理观察》2010年第01期摘要:阐述了CAST-V测井原理及现场应用情况。
CAST-V测井适用于套管井和裸眼井测井,既能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,还可确定工具及异常井段,可检查地层构造及相应参数,识别地层裂缝,判断井壁坍塌。
关键词:CAST-V测井检测在油田开发过程,定期进行工程测井,监测井下技术状况及储层的变化,及时发现问题、解决问题是保持油田稳产,延长油井生产寿命的重要手段[1.2]。
CAST-V测井能立体直观地展示固井质量、套损及射孔情况,定量进行解释,对全井进行系统分析。
在套管井中,它能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,能确定工具及异常井段。
该仪器与电磁成像仪组合测井可较精确的进行薄层划分,能对整个测量井段进行任意方向、任意比例的三维成像,立体直观,检测精度极高,为油田监测提供可靠的依据,对油田稳产起到重要的作用。
一、CAST-V测井仪器CAST-V测井仪是从哈里伯顿引进的仪器,它是一种脉冲超声波系列的测井仪。
见图1。
它由电路、方位和探头三部分组成。
仪器底部为扫描探头,由两个既可以作为发射器也可以作为接收器的压电超声换能器组成。
第一个换能器安装在旋转的扫描头上,可根据不同的套管尺寸选择不同的扫描探头,一般5-1/2-in的套管选用3-5/8-in的探头,7in的套管选用4-3/8in的探头。
当它发射一超声脉冲后马上开关到接收方式,接收的信号经电路处理后上传到地面。
第二个换能器是泥浆壳换能器(Mud-Cell Transducer),用来测量井眼中流体的声速。
换能器正对固定靶,由于靶与换能器之间的距离已知,所以通过记录换能器传播时间,就可以确定井眼流体的传播时差(FTT-Fluild Transit Time)。
它可以被用来确定井眼或套管中的内径及椭圆度。
二、CAST-V测井资料应用(1)检查射孔质量。
声波测井在测井中的应用研究
声波测井在测井中的应用研究【摘要】随着我国经济和技术手段的不断发展和进步，声波测井技术已被广泛应用。
声波测井技术是指，技术人员依据声波在岩层中的传播特点，来探测井下的地质状况。
为了更好的发挥声波测井的作用，笔者对声波测井技术在测井中的工作原理与方法进行了阐述，并分析了该技术的现实应用情况，探讨了声波测井技术的主要发展趋势。
【关键词】声波测井测井应用20世纪60年代，声波测井方法已开始被应用于测井工作中。
目前，该技术已发展成最流行的物理测井方法之一。
由于在不同的介质中，声波会展现出不同的传播特性，同时，声波还不受泥浆侵入的影响。
因此，技术人员可利用声波技术，来探测井下的地质情况。
＜b＞ 1 声波测井技术工作方法＜/b＞由于声波是声音借于机械振动所产生的运动形式，因此，声波的传播情况与介质的弹性有密切关系。
因声波具有作用快、能量小等特点，所以技术人员在运用声波测井时，可将岩石作为弹性主体，并依据其传播特点来研究井下的地质情况。
目前，声波测井技术主要包括声幅测井技术与声速测井技术。
同时，声波测井技术采用的设备称作声波测井仪，通过该仪器发出的声波，工作人员可估算井下岩层的空隙度，从而探测井下岩层的性质。
声波测井体系由地面控制器、记录处理设施及井下换能器三部分组成。
其中，记录处理设施用于记录接收换能器时产生的时间差，而非声波信号抵达该技术系统时的初始时间，这种测量方法有助于减小测量误差，从而提高结果的精密度。
此外，声波测井技术还引入了信号网络，从而将声波测井过程转变为网络信号传输模型，以便更加精确的探测出井下以及井眼周围的地质情况。
＜b＞ 2 声波测井技术在测井中的应用＜/b＞近年来，声波测井技术经历了快速的发展：声幅测井、声速测井—长距声波测井—超声波测井、多极子列阵声波。
因此，声波测井技术已不再单纯依靠声学技术，而是在其基础上还融入了声学理论、电子信息技术、计算机网络信息处理模型等现代测量技术。
目前，声波测井技术在测井工作中的应用主要表现在以下几方面。
石油工程技术 井下作业 中原油田浅层套管堵漏技术
中原油田浅层套管堵漏技术1套管漏失检测技术对于套管漏失井，可选用机械法（双级压差式封隔器加节流器）进行找验漏，结果较准确可靠，但施工时间长，工序繁杂，作业费用高，可借用工程测井法。
1.1井温与连续流量计测井先测一条井温基线，向井内连续注水的同时，分别测出不同压力的连续流量，再测井温曲线对比，可判断套管漏失井段。
1.2彩色超声波电视成像测井利用超声波不同声抗介质界面处传播反射特性，根据接收到的反射波到达时间和首波到达的首波幅度信息，用一旋转的超声换能器，在先进的电子技术和计算机成像技术辅助下，直观和形象地获得套管损坏类型和程度。
1.3放射性同位素找漏向井筒注入含放射性的液体，测得放射性曲线，与该井自然放射性曲线作比较，若曲线在某处放射性强度异常剧增，说明该处吸收了放射性液体，可确定套管漏点位置。
工程测井找漏后，对可疑井段，再采用机械法核实，即可准确验证套管漏失位置和漏失量。
2堵漏液类型的确定2.1水泥浆体系在水泥浆堵漏施工中，水泥浆必须满足低粘度、易泵入、稠化时间适当、控制失水、早期强度发展快、后期强度稳定等理化性能。
因此，在水泥中添加粉煤灰、膨润土、石棉、增强剂和膨胀剂等合适的添加剂，确定了膨胀、分散、高密度的水泥浆体系（见表1）。
表1水泥浆体系性能评价适于温度（℃）抗压强度（Mpa）水泥级别水泥浆密度（g/cm3）稠化时间（min）0.689Mpa水泥石渗透性（x10—3μm2）水泥石体积变化（%）35～7010～42G 1.90～1.9790～1600.1～0.2+ 1.25注：API失水（0.689Mpa/30min）100mL。
（1）水泥级别。
根据油井水泥API标准，选择C级油井水泥，满足浅层套管井温低30～70℃，井深0～2450m的特殊要求。
（2）凝固时间。
选用水泥稠化凝时间为90～160min，水泥浆堵漏时，必须加入适量的速凝剂，使早期水泥强度发展快，减少水泥浆用量，后期水泥凝固时间相对时间延长，水泥与地层充分胶结，强度稳定。
超声波成像测井仪在套管井中的应用
图三 水泥胶结评价实
由于套管壁的自然谐振频率近似的与套管 壁厚成反比，因此由厚度谐振响应可得到套管 厚度；同时根据声波传播时间和套管厚度测量 结果可计算出套管的内径和外径；而波形的最 大幅度又是套管内表面粗糙度的定性指示。通 过对以上参数的分析，我们可以用来进行：
•
谢谢大家！
超声波成像测井技术 在套管井中的应用
一、前言
• 随着油田勘探开发的不断深入，水平井、侧
钻井、大斜度井的逐年增加，对固井完井工 作提出了越来越高的要求，同时对固井质量 的检测技术也提出了更高的要求。
一、前言
由于油田开发后期的难度加大，对窜槽井和套损 井的精密检测也变得尤为重要，常规的检测手段（如 声幅等）已不能适应高准确度和高分辨率的要求。超 声波成像测井是在早期的井下电视基础上发展起来的， 但它采用了以下措施改善了成像质量和分辨率，满足 了各种套管井复杂情况的需要。
• 测量参数：井径、反
射幅度、声阻抗、套 管壁厚、井斜相对方 位、流体传播时间、 压实强度、泥浆声阻 抗等
三、仪器指标
• 扫描头尺寸：3-5/8in、 扫描头尺寸：3 5/8in、
4-3/8in、5-5/8in、7in 3/8in、 5/8in、
• 换能器频率：250kHz、 换能器频率：250kHz、
四、应用
（1）套管腐蚀的识别、定位和定量评价； （2）评价由作业、打捞或塑性地层引起的套管损 坏； （3）根据剩余套管厚度评价腐蚀或损坏情况； （4）套管内部或外部的金属损失； （5）确定和识别射孔层段； （6）指示套管剖面和重量的变化。
五、局限性
该仪器功能强大，但由于声波传播的特殊性 以及仪器自身的特点限制，具有以下局限性： （1）不能在空气井或气侵井中测井。 （2）泥浆粘度不宜过大，否则扫描头无法转动。 （3）测速较慢，取决于扫描头转速。 （4）在大斜度井中，必须保持良好的居中测量， 否则将影响仪器转动及成像质量。
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超声波成像测井技术在套管井中的应用
摘要：超声波成像测井仪利用超声波撞击套管内壁，根据超声波的反射原理，通过记录各个界面的反射波，并对其进行复杂的处理后，可得出水泥的声阻抗，套管壁厚，套管内径（相当于40臂井径）等参数，以此获得直观的高分辨率的水泥评价和套管腐蚀图像。
本文主要介绍超声波成像测井技术的基本原理及其在固井质量检测和套管检测方面的应用。
关键词：超声波成像测井套管井换能器
前言
随着油田勘探开发的不断深入，水平井、侧钻井、大斜度井的逐年增加，对固井完井工作提出了越来越高的要求，同时对固井质量的检测技术也提出了更高的要求。
由于油田开发后期的难度加大，对窜槽井和套损井的精密检测也变得尤为重要，常规的检测手段（如声幅等）已不能适应高准确度和高分辨率的要求。
超声波成像测井是在早期的井下电视基础上发展起来的，但它采用了以下措施改善了成像质量和分辨率，满足了各种套管井复杂情况的需要。
（1）通过改进超声换能器的布局，将换能器与钻井液直接接触，减小了信号的衰减；
（2）通过改进换能器，提高了仪器在高密度钻井液中的适应能力。
（3）通过增大采样点数，提高了仪器的成像分辨率。
（4）采用多种尺寸的扫描头和多种频率的换能器，以适应不同尺寸的套管。
基本原理
超声波成像测井仪（环周声波扫描CAST-V），利用在一个高速旋转的扫描头上安装的换能器发射超声波撞击套管内壁，根据超声波的反射原理，通过记录各个界面的反射波，并对其进行复杂的处理后，可得出水泥的声阻抗，套管壁厚，套管内径（相当于40臂井径）等参数，以此获得直观的高分辨率的水泥评价和套管腐蚀图像，对固井质量和套管状况作出更为直观准确的判断。
如图一所示，仪器的换能器既是发射器又是接收器，换能器（这时作为发射器）发射一个超声波脉冲，通过流体传到流体与套管界面，大部能量被反射回换能器（这时作为接收器），另一部分能量折射穿过套管到达套管与水泥界面，同样反射回一部分能量被接收器探测到，其折射与反射能量的多少取决于界面两侧物质的声阻抗差异。
这些脉冲在套管内来回反射，引起套管的谐振。
接收这些谐振信号并记录下来，对其进行复杂的处理后，可以得出高分辨率的水泥胶结评价和套管腐蚀图像。
图二是胶结好和胶结不好的指数衰减图，可以看出，胶结不好的套管要衰减得慢得多。
而且接收器首先探测到的是高幅度的反射首波信号，其后跟着的是按套管内信号的衰减速率取决于套管外物质的声阻抗。
图一CAST-V的超声波在套管井中的传播图
图二超声波脉冲响应图
仪器在套管中一边高速旋转，一边发射超声波，每一转可接收到100道反射回的声波幅度和时差信号，利用这些信号可计算出声阻抗，水泥压实强度，传输时间，套管壁厚等有用的参数来指导下一步工作。
仪器指标
HALLIBURTON公司生产的环周声波扫描测井仪能在不同套管尺寸的
井中取得优等的资料，其具体参数指标如下：
长度：5.44米
重量：142.4公斤
耐温：177°C
耐压：137MPa
适应井眼：4.5in――12.7in
垂直分辨率：0.25in
测量参数：井径、反射幅度、声阻抗、套管壁厚、井斜相对方位、流
体传播时间、压实强度、泥浆声阻抗等
扫描头尺寸：3-5/8in、4-3/8in、5-5/8in、7in
换能器频率：250kHz、350kHz、450kHz
应用
目前环周声波扫描在套管井测井中主要用于水泥胶结评价和套管检查。
1．水泥胶结评价
通过对换能器接收的回声信号进行分析，可得出水泥的声阻抗，由于
水泥胶结程度不同其声阻抗是不一样的，从某种意义上说，它相当于声幅
变密度测井，但提供的信息是360°井周成像，可更为直观的显示管外窜
槽的具体位置。
图三水泥胶结评价实际测井图
2．套管检查
由于套管壁的自然谐振频率近似的与套管壁厚成反比，因此由厚度谐振响应可得到套管厚度；同时根据声波传播时间和套管厚度测量结果可计算出套管的内径和外径；而波形的最大幅度又是套管内表面粗糙度的定性指示。
通过对以上参数的分析，我们可以用来进行（1）套管腐蚀的识别、定位和定量评价；
（2）评价由作业、打捞或塑性地层引起的套管损坏；
（3）根据剩余套管厚度评价腐蚀或损坏情况；
（4）套管内部或外部的金属损失；
（5）确定和识别射孔层段；
（6）指示套管剖面和重量的变化。
局限性
该仪器功能强大，但由于声波传播的特殊性以及仪器自身的特点限制，具有以下局限性：（1）不能在空气井或气侵井中测井。
（2）泥浆粘度不宜过大，否则扫描头无法转动。
（3）测速较慢，取决于扫描头转速。
（4）在大斜度井中，必须保持良好的居中测量，否则将影响仪器转动及成像质量。
参考文献：
〔1〕中国石油天然气集团公司测井重点实验室. 测井新技术培训教材. 北京：石油工业出版社，2004
〔2〕贾文玉，田素月，孙耀庭等. 成像测井技术与应用. 北京：石油工业出版社，2000 〔3〕HALLIBURTON .CAST-V CASED HOLE FIELD OPERATIONS MANUAL.
USA:1996（资料）
〔4〕HALLIBURTON .CAST-V SERVICE MANUAL. USA:1997（资料）。