介质1 介质2
α β
三、声波变密度测井的原理
滑行波的概念
当介质1中的声波速度v1小于介质2 中的声波速度v2时，即在v2>v1的条件 下，当大到某一角度时，为直角，此时 折射波将沿着界面在介质2中传播，这 样的折射波在声波测井中叫滑行波，或 称首波或头波，此时的入射角叫临界角。 并且，介质中波所传播到的各点都 可以看成新的波源，称为子波源；可以 认为每个子波源都可以向各个方向发出 微弱的波，称为子波；这种子波是以所 在介质的声波速度传播的。
三、声波变密度测井的原理
VDL曲线的应用：判断第二界面的固井质量
CBL测量的是套管波的首波幅度。首波幅度 的大小取决于水泥与套管外壁的胶结程度，因此 只能解决第一界面（套管外壁与水泥环的界面） 的问题，而水泥环与井壁（水泥环与地层）之间 是否胶结良好，即第二界面的问题时无法解决的。 第二个接收器源距为5ft（1.52m），接收的 是变密度测井(VDL)测井曲线，可以接收套管波、 水泥环波及地层波，可以检查套管井第一、第二 界面的胶结程度。测量时将声波幅度的大小转变 为光辉度的强弱，黑色的深浅表示信号幅度的大 小，因为测量时只保留信号幅度的正半周，将负 半周去掉，所以资料显示为黑、白相间的条纹。
2、水泥与套管和地层胶结都良好
在水泥与地层胶结都好 的井段，因为套管和固结水 泥的差别较小，套管与水泥 的阻抗很接近，大部分声波 能量穿过套管及水泥环进入 地层传播。因此，在变密度 图上套管波信号很弱或不存 在，图中已看不见，而地层 波信号很强。甚至某些快速 地层的地层波会出现在套管 的位置上。CBL声幅为低幅 值。
磁定位曲线
接 箍 胶结不好
第二界面解释：胶结好
谢 谢！
四、声波变密度测井的施工要求
• 1、根据套管尺寸，选择通径为Ф116 mm或Ф150mm通井规通至目的井段以 下30m，确保井筒通畅，测量井段井液 为清水或泥浆（不含气泡）； • 2、热清水洗井，将管内的脏物和死油洗 出； • 3、井场清洁、平整、无杂物堆放，有足 够空间摆放车辆。
五、声波变密度测井的资料分析
介质1 介质2
α β
三、声波变密度测井的原理
发射器发射出声波后，一 部分声波在套管中以滑行波的 方式沿套管传播，形成套管波， 另一部分会产生折射传到水泥 环中传播，还有一部分穿过水 泥环传入地层，分别形成水泥 环波、地层波。 声波在介质中传播，其幅 度会逐渐衰减，声波幅度的衰 减在声波频率一定的情况下， 是和介质密度、弹性等因素有 关的。通过测量声波幅度的衰 减变化来认识地层特点以及水 泥胶结情况等。
三、声波变密度测井的原理
发射器到第一个接收器的源距为3ft (0.91 m )，测得的曲线为CBL (水泥胶结测井)曲线， CBL测量的是套管波的幅度。由于传播的路径和 穿过的介质基本固定，因此波的衰减与介质的吸 收及不同介质界面上的反射系数有关。如果水泥 环与套管外壁胶结好，由于水泥环的声阻抗与套 管的差别小，声波传入水泥环，套管波的首波幅 度低。如果水泥环与套管胶结不好，其中残留有 泥浆，致使两者的声阻抗差别大，反射系数大， 大部分声波能量沿套管传播，套管波的首波幅度 大。如果套管外只有泥浆或空气时，套管波首波 幅度与胶结好的首波相比，其幅度可增加4~5倍， 因此可根据CBL测得的声波幅度曲线来判断水泥 固井质量的好坏。
3、水泥与套管胶结好，与地层胶结差
在这种情况下，因 为套管和固结水泥的差 别较小，大部分声波能 量不在套管界面上反射 而是穿过套管与水泥环 的界面进入水泥环，由 于声波能量在水泥环中 被很大地衰减损耗，传 到地层中的声波能量很 小。所以变密度套管波 很弱，地层波也很弱。
一个声波变密度测井实例
声 波 变 密 度 测 井 成 果 图 第一界面解释：胶结好 CBL曲线 胶结中等 VDL 曲线
在水泥返高以上的这一段套管，称为自 由套管。测井时，该段的声波幅度最大，依 此作为CBL的评定标准，因此能够做到半定 量解释。
下面介绍几种用声波变密度测井判断水 泥胶结状态的典型事例。
1、 自
由
套 管
在自由套管井段，由于套管 外无水泥，界面波阻抗差别大， 所以套管波反射很强，大部分声 波能量沿套管传播，传到地层中 的声波能量很小，地层波较弱或 没有。因此在变密度图上出现强 套管波信号，声波在套管壁上反 复震荡形成前6至8个波全是套管 波。变密度相线的差别不大，基 本是均匀分布，在套管接箍位置 传播时间稍有增加，套管波幅度 变小，变密度曲线在接箍处有人 字纹显示。CBL声幅为高幅值。
声波变密度测井及资料解释
刘鑫
目
录
• 进行固井评价测井的目的 • 声波变密度测井的作用 • 声波变密度测井的原理 • 声波变密度测井的施工要求 • 声波变密度测井的资料分析
一、进行固井评价测井的目的
当完钻并下套管后，需要把套管和井壁间的环形空间
用水泥封固，以防井眼垮塌及渗透层之间的相互串通。由于
固井的效果受井深、温度、井眼尺寸、添加剂、水泥类型等 诸多因素的影响，对于某些井段即使用最佳方案进行固井作 业，也可能出现窜槽。固井失败的主要后果是会导致渗透层 之间流体的渗流。因此，固井质量评价是工程测井中重要的 一个作业，发现问题应及时修补。固井评价测井的主要方法 有“声幅测井”、“声波变密度测井”等。
二、声波变密度测井的作用
1、检查水泥与套管之间的胶3、找出套管外窜槽部位； 4、判断水泥返高位置。
三、声波变密度测井的原理
声波在介质中的传播
声波由一种介质向另一种介质传播， 在两种介质形成的界面上，将发生声波 的反射和折射。反射波的幅度取决于两 种介质的声阻抗。所谓声阻抗(Z)就是介 质密度和声波在该介质中传播速度的乘 积(Z=ρ .v)。两种介质的声阻抗差越大， 声能量就不易从介质1传导介质2中去。 通过界面在介质2中传播的折射波的能量 就越小。如果两介质声阻抗相近，声波 几乎都形成折射波通过界面在介质2中传 播，这时反射波的能量就非常小。
五 英 尺
声波变密度测井评价固井质量的依据
VDL显示为黑白相间的条带状记录 （辉度记录）。条带的宽度和亮度取 决于声幅的大小及声信号的频率，条 带的相对位置取决于地层性质。声波 幅度越大，黑色条带越黑，通过黑白 条带的亮暗就可以知道套管波、地层 波的幅度，这两个幅度分别反映了第 一、第二界面的胶结情况。 在前十几个波中，前四个波与套 管波有关，第五个至第八个波与地层 波有关。
三 英 尺
三、声波变密度测井的原理
CBL曲线的应用：判断第一界面的固井质量
量。 声波相对幅度=A目的/A泥浆*100% A目的：目的井段的声波幅度； A泥浆：套管外全是泥浆，即自由套管井 段的声波幅度。 通常，相对幅度小，固井质量越好；反 之，相对幅度越大，固井质量越差。 一般将固井质量划分为三个等级： ①胶结质量良好，相对幅度<16%; ②胶结质量中等，相对幅度:16% ~40%； ③胶结质量不好，相对幅度>40%。 使用声波相对幅度的大小来判断固井质