Page 79 - 《应用声学》2021年第4期

第 40 卷 第 4 期 钱玉萍等： CBMT 测井数值模拟及水泥环第二界面成像 563

究得出反射波对第二界面胶结状况敏感的结论；据
0 引言
此利用 SBT 贴壁波形数据尝试半定量评价中国海
洋石油测井公司大厂实验井水泥环第二界面胶结
固井质量的好坏很大程度上决定了油气井的
状况，取得初步效果 [7] 。但此后没有开展更深入、系
寿命及生产效益，因此对固井质量进行评价是油气
统的成像方法方面的研究工作 [8] 。张秀梅等 [9−10]
田勘探开发中非常重要的一个环节 [1] 。固井质量评
数值模拟了扇区水泥胶结测井的声场，分析研究应
价就是评价水泥环的胶结质量，包括套管与水泥环
用 SBT 全波信息评价二界面胶结质量的方法。斯
(第一界面) 的胶结情况、水泥环与地层 (第二界面)
伦贝谢公司已研制的Isolation Scanner测井 [11−12] ，
的胶结情况 [2] 。固井质量评价主要是采用声学方
其斜向入射弯曲波衰减率探测与高频垂直反射回
法，经过多年的发展，出现了应用声波幅度反映固井
波声阻抗探测结合比单纯高频声脉冲回波声阻抗
质量的声幅测井 (Cement bonding logging, CBL)，
成像测井 USIT 能更好地评价低声阻抗水泥，并已
CBL 是通过测量套管的滑行波的幅度衰减来探测
取得实际应用效果，但至今没有见到该仪器有关第
第一界面的胶结情况；应用波列中套管波、地层波特
二界面探测的任何应用报道 [13] 。目前，国内外技术
征定性评价固井情况的变密度测井 (Variable den-
针对第一界面评价方法已经成熟，而对第二界面的
sity logging, VDL)，主要是根据套管波与地层波的
评价仍是一重大难题。
幅度规律，结合水泥胶结测井，定性地判断水泥胶结
2008 年，中海油服原技术中心研制成功了
状况；应用反射回波能量评价固井质量的反射回波
与 SBT 测井原理相同的 CBMT(Cement bonding
固井质量测井 (CET、PET、USI 和 CAST)；应用声
mapping tool) 测井仪。利用 CBMT 贴壁声源激发
波衰减评价固井情况的衰减率测井技术 (MAK-2、
的波形进行水泥环第二界面成像技术的研究，是非
RBT)；以及对井周进行分扇区评价固井质量的扇
常有意义的。本文通过对模拟的 CBMT 仪器激发
区水泥胶结测井 (SBT) 等一系列检测方法 [3] ，SBT
和接收的贴井壁测量的波列进行第二界面成像处
是把管外环形空间进行六等分，分别考察水泥胶结
理，分析第一界面、第二界面不同胶结情况下的成
质量，实现360 全方位覆盖。在上述众多方法中，应
◦
像效果，为进行水泥环第二界面胶结成像可行性分
用时间最长、范围最广的是声幅与变密度测井联合
析奠定了基础。
应用，最近几年，也逐步开展了对扇区水泥胶结测井
的研究与应用 [4−6] 。
1 CBMT数值模拟研究模型
1997 年 5 月 –1999 年年底，中国海洋石油测井
公司开展深井、超深井固井评价方法研究，该项目 图 1(a) 为 CBMT 仪器滑板和贴壁全波测量模
利用实轴积分法计算了大偏心声源和贴井壁声源 式。为模拟 CBMT 测井仪器的响应特征，建立一个
激发的声场，并利用在实验井中采集的贴壁波形，研 同轴的径向分层的套管井理论模型 [3,14] ，模型俯视
350
T 1 T 3 T 5
300
R120 R60
Subcycle
Subcycle
Subcycle
250
1 R 2 3 5 R 6
R 4
Six Two y/mm 200 T
Four
Five
One
Three
2 4 6 150
R 1 R 3 R 5
Subcycle Subcycle Subcycle 100
50
T 2 T 4 T 6
50 100 150 200 250 300 350
x/mm
(a) CBMT́٨໏౜֗᠛ܞЛฉ฾᧚വर (b) ஝ϙവલവیο᜽ڏ
图 1 水泥环第二界面成像数值模拟的模型 [8]
Fig. 1 A model for numerical simulation of imaging of the second interface [8]