Page 11 - 《应用声学》2020年第1期

第 39 卷 第 1 期 陈雪莲等： 套管中模式波的响应特征 7

160 拉伸波对套管和水泥之间的微环非常敏感，微
Good
0.01 mm ॲဗ
140 环的存在使得拉伸波的衰减明显降低；共振波对微
0.06 mm ॲဗ
0.18 mm ॲဗ 环不敏感；弯曲波在套后是轻质水泥时对微环不敏
ᛰѓ/(dBSm -1 ) 100 感，但在套后耦合常规水泥时，微环的存在会使得其
120
0.30 mm ॲဗ
衰减与胶结良好时相比明显增大。
80
在水泥胶结评价中除了应用套管中的 Lamb波
60
技术外，贝克休斯也开展了应用套管中偏振方向与
40
界面平行沿着周向传播的 SH 波评价套后水泥胶结
1 2 3 4 5 6 7 8
᫾ઈ/Mrayls 状况的技术。对于复杂的双层套管，人们还尝试利
图 9 弯曲型 Lamb 波衰减与套管后介质声阻抗关 用低频的多极子声波测井评价外层套管的胶结状
系曲线
况，并将机器学习、大数据等现在热门技术应用在
Fig. 9 The relationship between flexural-wave at-
固井质量评价中。
tenuation and medium acoustic impedance behind
casing
图 10 显示了共振波对微环的响应特征，纵轴 参 考 文 献
是利用共振波幅度反演的套后介质阻抗，可见在微
[1] 唐军, 章成广, 张碧星, 等. 基于声波 -变密度测井的固井质量
环厚度较小时，共振波对微环不敏感，尤其是套后 评价方法 [J]. 石油勘探与开发, 2016, 43(3): 469–475.
是轻质水泥，在套管和水泥之间的流体环厚度达到 Tang Jun, Zhang Chengguang, Zhang Bixing, et al. Ce-
0.2 ∼ 0.3时，反演的声阻抗才接近液体的声阻抗。 ment bond quality evaluation based on acoustic variable
density logging[J]. Petroleum Exploration and Develop-
7 ment, 2016, 43(3): 469–475.
࣢᜻ඵซ
6 [2] 宋若龙, 刘金霞, 姚桂锦, 等. 非轴对称套管井中声场的并行
ᣐ᠏ඵซ
有限差分模拟 [J]. 地球物理学报, 2010, 53(11): 2767–2775.
5
᫾ઈ/MRayls 4 3 nite difference modeling of acoustic fields in nonaxisym-
Song Ruolong, Liu Jinxia, Yao Guijin, et al. Parallel fi-
metric cased hole[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2010,
2 53(11): 2767–2775.
[3] Song R, Liu J, Hou C, et al. Numerical simulation of sec-
1 tor bond log and improved cement bond image[J]. Geo-
physics, 2012, 77(4): D95–D104.
0
0 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.3 0.5 1.0 [4] 魏涛. 油气井固井质量测井评价 [M]. 北京: 石油工业出版社,
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[5] 陈雪莲, 唐晓明, 张聪慧, 等. 套管井贴壁声源激发的非轴对
图 10 共振波对微环的响应特征
称声场的有限差分模拟及结果分析 [J]. 地球物理学报, 2015,
Fig. 10 Response characteristics of resonance 58(1): 318–326.
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Finite-difference numerical simulation and analysis on
3 结论 nonaxisymmetric acoustic fields in cased borehole[J].
Chinsese Journal of Geophysics, 2015, 58(1): 318–326.
固井质量评价主要利用套管中各模式波的衰 [6] J. L. 罗斯. 固体中的超声波 [M]. 何存富, 吴斌, 王秀彦, 译.
北京: 科学出版社, 2004.
减或幅度，其中包含了套管拉伸波 (准 S0)、弯曲波 [7] 章成广, 李维彦. 低密度固井质量声波测井评价方法研究 [J].
(准 A0) 以及共振波 (主要是准 S1)。拉伸波和共振 石油天然气学报, 2005, 27(4): 450–454.
波均属于对称 Lamb 波，其幅度或衰减随着水泥声 Zhang Chengguang, Li Weiyan. Methods for evaluating
low density cementing quality by acoustic logging[J]. Jour-
阻抗的增加均线性降低或增大；由于套管弯曲波的
nal of Oil and Gas Technology, 2005, 27(4): 450–454.
相速度较低，在套后水泥的纵波速度低于弯曲波的 [8] 江万哲, 章成广, 陈义群. 低密度水泥固井对套管波幅度的影
相速度时，其衰减随着水泥阻抗的增加呈线性增大 响及其校正方法 [J]. 石油天然气学报, 2008, 30(5): 77–80,
379.
的趋势，当水泥纵波速度高于弯曲波的相速度时，随
Jiang Wanzhe, Zhang Chengguang, Chen Yiqun. The cas-
着水泥阻抗的增加，衰减逐渐降低。 ing wave amplitude impaction and method for correcting