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声幅一变密度测井是评价固井质量的基本方法。该方法对固井第一界面胶结状况的解释,是以首波(套管波)作为特征波。套管波到时稳定,幅度变化对第一界面窜槽敏感,以其幅度相对变化建立的判据和胶结程度的定量描述方法在应用中是成功和有效的。对固井第二界面胶结状况的解释则是依据地层波的强弱。地层波到时变化大,幅度受地层吸收的影响,以此为据对第二界面胶结状况做出判断,存在多解的不确定性。对第二界面评价问题,国外论及甚少,国内测井界结合生产实际做出一些有价值的工作,但仍处于探索阶段,还不能满足生产需要。
针对固井第二界面水泥胶结评价问题,本文开展了系统的数值模拟与实验对比分析,旨在发现指示第二界面胶结状况的特征波。为此,首先通过理论计算,模拟了自由套管、第一界面窜槽、第二界面窜槽和胶结良好四种不同情况下的全波波形,考察了多种参数变化对窜槽特征的影响,并着重寻找指示第二界面窜槽的特征波。数值模拟结果发现,在套管波之后延迟一固定时间,存在一个受第二界面胶结状况控制的稳定波群,出现在0.4ms到0.5ms之间(针对大庆油田一类典型地层井孔参数),这一到时和波形相位不受地层波速不同的影响,易于识别。为了验证理论数值模拟结果,我们将其与模型井实验数据及野外实际测井资料进行对比。在模型井实验数据及野外实际测井资料记录波形中相同的时间段,也发现了指示第二界面窜槽的特征波,到时与数值模拟结果一致。为此,该特征波可以用来评价第二界面水泥胶结质量。
此外在理论模拟和模型井实验结果分析基础上,通过在声波全波列中提取套管波和地层波,并对地层波幅度进行衰减、干扰、声阻抗等校正。此外,使用标准化处理方法和衰减比方法建立了评价第一、第二界面的水泥胶结指数计算模型。最后,将两种评价固井水泥胶结质量的方法应用于大庆油田的实际套管井资料,得到了预期效果。