Page 43 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 陈雪莲等： 偶极子声波测井在套管井中的声场特征 839

速度均逐渐增大，这一规律与水泥环第 I 界面胶结 ڡࡏिజฉ ݓኮिజฉ
ᒭႀݓኮ
差时相似。但同一流体环厚度下水泥环第II界面胶
15
结差时的激发强度略低于第 I 界面胶结差的激发强 10
度，这是由于水泥环第 II 界面胶结差时套管的弯曲 5
振动势必携带水泥环一起振动，其附重增大造成套 ืʹဗԒए/mm 2
管弯曲波的振动幅度降低。 1
水泥环第 II 界面胶结差时，与胶结良好时相比， 0.1
0.01
地层弯曲波的频散曲线也明显地向低频方向偏移， ᑛፇݞ
如图 9 所示。在低频段随着第 II 界面流体环厚度的 0 1 2 3 4 5 6 7 8
t/ms
增加相速度稍有降低，高频段相速度稍有增大；其衰
减随着流体环厚度的增加逐渐增大。与水泥环第 I 图 10 I 界面胶结好、II 界面胶结差时与自由套管和
界面胶结差时相比，地层弯曲波相速度对水泥环第 胶结良好情况下的全波列波形
II 界面流体环厚度的变化不敏感，这从图 10 所示的 Fig. 10 Waveforms simulated for cased borehole
with different cement-bond conditions: the first
全波波形中也可观测到，流体环厚度变化时地层弯
interface is in good cement and the second inter-
曲波的变化很小，套管弯曲波随着流体环厚度的变
face is in poor cement, free pipe, and good bond-
化趋势与第一界面胶结差时类似，但波形幅度明显
ing, respectively
降低。
2.4 探讨水泥环第 I 界面胶结差时井孔模式波对
2400
0.01 mm 第II界面胶结状况的敏感性
2200 0.1 mm
1 mm
为了进一步分析在水泥环第 I 界面胶结差时利
2000 ڡࡏᄊ ഷฉᤴए 2 mm 用偶极子声波测井评价水泥环第 II 界面胶结质量
5 mm
ᤴए/(m·s -1 ) 1800 15 mm 的可行性，图 11 对比了水泥环第 I 界面胶结良好和
10 mm
ᒭႀݓኮ
ᑛፇᓢݞ
1600
1400 存在 1 mm 流体环时，地层弯曲波和套管弯曲波的
频散曲线随水泥环第 II 界面流体环厚度增加时的
1200
变化趋势。当水泥环第 I 界面存在 1 mm 的流体环
1000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 时 (图 11 中标注的 I 界面胶结差)，低频下地层弯曲
f/kHz
波的相速度与胶结良好时相比降低，这与图 11(c)
(a) ᮠஙజጳ
显示的全波波形中地层弯曲波的相速度明显滞后
0.028
相吻合；在 8 ∼ 20 kHz 频段随着第 II 界面流体环
0.024
厚度的增加，地层弯曲波的相速度逐渐增大；与水
0.020
泥环第 I界面胶结好时相比，第I 界面胶结差时对于
ᛰѓ 0.016 相同的流体环厚度变化范围，相速度的动态变化范
0.012 围增加，即第 I 界面流体环的存在，提高了高频地层
0.01 mm
0.008 10 mm 弯曲波对第II界面流体环厚度变化的敏感性。但在
0.1 mm
1 mm 15 mm
0.004 2 mm ᒭႀݓኮ 较高的工作频率下套管弯曲波的高阶模态会被激
5 mm ᑛፇᓢݞ
0 发，使得波形成分复杂。套管弯曲波的相速度随着
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
水泥环第 II 界面流体环厚度的增加逐渐增大，但其
f/kHz
受到第 I界面胶结差的影响，其相速度从第I 界面存
(b) ᛰѓజጳ
在1 mm 流体环时套管弯曲波的相速度开始逐渐增
图 9 水泥环第 II 界面胶结差时地层弯曲波的频散
加；与水泥环第 I 界面胶结良好时相比，第 I 界面胶
曲线和衰减曲线
结差时低频下套管弯曲波的相速度稍有增大，但当
Fig. 9 Formation flexural wave in cased borehole
with good bonding at the first interface and poor 第 II 界面流体环厚度较大时 (如图 11(b) 中流体环
bonding at the second interface 厚度为5 mm、10 mm和15 mm)，高于4 kHz后套管
弯曲波的相速度与第 I 界面胶结良好时相比降低。