用斜入射超声波评价水泥胶结质量的方法研究(英文)

超声波水泥胶结质量评价测井是目前较为广泛使用的固井质量评价方法。将传统的脉冲回波技术与超声波斜入射方法相结合,可以形成评价固井质量的新技术。本文使用有限差分方法模拟研究了超声波斜入射时所激发出的波形特征与水泥性质以及胶结状况之间的关系。通过对三种常用水泥的数值模拟,得到了AO模式和SO模式Lamb波在不同胶结水泥及胶结情况下的声衰减系数;通过对不同厚度胶结水泥的数值模拟,得到了次生AO模式Lamb波和AO模式Lamb波的到时差与水泥性质及厚度的关系,并理论推导了水泥层厚度与时间差之间的关系,且从有限差分时域波形中提取的时间差与由理论公式计算结果能够较好的吻合。因此利用AO模式Lamb波到时及衰减信息可以在一定程度上评价水泥胶结状况及水泥厚度。

泄漏Lamb波在固井质量评价中的应用

轻质水泥在油气田固井中的广泛应用使得传统声阻抗测井方式难以准确地对固井水泥胶结质量作出评价。本文基于弯曲型Lamb波传播特征对层状介质胶结质量较为敏感的特点,首先对套管井建立合适的层状介质模型,计算了层状介质的平面波反射系数,从反射系数的角度探讨了在套管井内激发弯曲型Lamb波的条件。然后依据该条件并结合声波角谱理论计算了稳态有限宽脉冲束入射时在套管井内产生的弯曲型Lamb波泄漏波的时间波列信号。通过对泄漏波波列信号的分析,得到了弯曲型Lamb波与套管井水泥胶结质量间的关系。研究表明,入射声波在满足一定条件下可以在套管内激发弯曲型Lamb波,其传播时的衰减率与套管水泥胶结质量以及水泥的声学参数均相关,当水泥为轻质水泥或者普通水泥时,其衰减率随着套管水泥间水层厚度的增加而减小,当水泥为快水泥时,其衰减率随着水层厚度的减小而增加,但当水层厚度减为零即套管水泥胶结良好情况下,其衰减率转而变小。

弯曲型Lamb波传播特性与固井质量相关性研究

轻质水泥在油田固井中的广泛应用使得传统测井方式无法有效的对固井水泥胶结质量做出评价。为了研究新的可行的评价方法,本文采用传递矩阵方法对套管中传播的弯曲型Lamb波进行建模,并通过对所建模型进行数值计算研究了套管外水泥等介质的声学参数变化对弯曲型Lamb波衰减率的影响。数值计算的结果表明,弯曲型Lamb波的衰减率与水泥的声学参数以及水泥与套管的胶结状况有较强相关性,据此可对水泥与套管胶结状况进行评价。本文的计算结果与分析对弯曲型Lamb波在水泥胶结评价中的应用具有一定的参考意义。