摘要：随着国内石油天然气勘探开发的进展， 对煤层气生产井的固井质量评价精度要求越来越高。声波测井技术经历了几十年的发展，已经成为地球物理测井学科的重要应用领域，声波变密度是声波测井的主要应用之一，用于测定地层的声波传播速度，源距较短，其资料用来计算地层孔隙度和确定气层，可测定岩层的弹性模量，其源距较长，用于求解岩层强度、检查压裂效果及固井质量等。本文将对声波变密测井新技术的应用进行总结，对提高资料综合利用价值有着重要的意义。
关键词：声波；伽马曲线；变密度
中图分类号：TU459+.3 文献标识码：A
1声波测井简介
声幅-变密度测井是由磁定位（CCL）、自然伽马仪（GR）和声幅-变密度仪（CBL-VDL）组成，能够实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。声波发射器发射声脉冲，经过泥浆折射入套管，产生套管波。套管波沿最短路径传播，折射入井里泥浆（或井液）。接收器接受声波波列中首波的幅度。经过电子线路把它转换为相应的电压值予以记录。超声成像测井仪实现井周直观、快速成像，可以直观地识别裂缝、溶孔溶洞，可检测套管腐蚀、变形，检测射孔、水力割缝质量。该仪器已经在乌孜别克斯坦应用于实际测井，取得了优质的测井资料。
声波变密度测井也属于声波测井的一种，其原理是利用水泥和泥浆（或水）其声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。在我国远探测声波反射波成像测井技术以辐射到井外地层中的声场能量作为入射波，探测从井旁裂缝或小构造反射回来的声场。通过分析探测器接收到的全波列信号，技术人员犹如有了“顺风耳”可以了解井旁介质的构造信息，具有性能可靠、方便快捷、时效高的特点。这项技术可以和5700测井系统直接挂接测井，最大的特点是源距可变，径向探测深度为3米至10米，是其它测井方法无法比拟的。2009年6月，远探测声波反射波成像测井技术首次应用于塔里木油田，在井壁储层不发育的情况下发现井旁裂缝性储层，试油获高产工业油气流。在随后的多口井中应用都取得了较好效果，为甲方试油决策提供了依据，得到油田用户的信任。
2声波变密度的应用
2.1全波列分析
波列从性质类别上来讲，首先到达的是纵波，后到达的是横波，从部位上来讲，先到达的是距探头最近的套管波，其次是能产生横波的地层波，再后是泥浆波和低速波，全波列测井包含声波的速度、幅度、频率等信息。阵列声波测井仪不仅能完成常规声波仪器的测井项目，而且还可通过多种组合模式，在裸眼井和套管井中进行声波单、偶极子阵列测井和偶极子横波直接测井，所获得的数据和参数可进行岩性识别、岩石力学特性预测、地层孔隙度求取和渗透率估算等，是帮助地质学家找油找气的又一利器。
2.2检查固井质量
2.2.1套管外无水泥。该种情况下，套管的波反射能力很强，地层波较弱或没有，变密度的相线差别不大，基本均匀分布，套管接箍明显，固井声幅为高幅值 。
2.2.2水泥与套管和地层胶结良好 。该种情况下，由于套管和固结水泥的差别较小，声波大量进入地层，因而套管波很弱，地层波很强，固井声幅为低幅值 。
2.2.3水泥仅与套管胶结良好，与地层胶结差 。该种情况声波不在套管界面反射而是进入水泥环，水泥环对声波能量衰减很大，传给地层的声波能量很小，所以，套管波和地层波都很弱，但固井声幅显示低幅值 。
2.2.4水泥与套管胶结一般 。这种情况下套管把大部分声波能量反射回来，只有小部分声波能量进入地层，套管波和地层波都有一定的幅度。
2.3声波时差曲线的应用
判断岩性：各种岩性地层其声波速度是不同的，并且有不同的曲线特征，因此可以根据岩层的声波时差和曲线特征判断岩性。在砂泥岩剖面中，粘土泥岩的声波时差较大（350-500微秒/米）并且曲线变化剧烈。砂岩时差（250-450微秒/米）曲线较平直，时差大小与孔隙大小有关。碳酸盐岩地层曲线平直时差值较低，缝洞地层曲线变化剧烈，值增大。膏盐岩剖面的盐比无水石膏声波时差大，盐溶解井径扩大，测的可能是泥浆的声波时差。气层：气层在声波时差上显示的高时差特征或周波跳跃，但泥浆侵入较深时不一定明显。
3声波变密度测井曲线特征及分析
3.1声波密度测井曲线的标准化
就一个油田而言，属于同一层系的砂岩体或其它岩性，一般都具有相同的沉积环境和近似的参数分布特征。曲线标准化识别和消除测井数据中的系统误差，得到可靠的结果用于储层评价及解决困难的对比和地震模拟问题，这对任何涉及成批计算机处理的工作特别关键。标准化方程是一个包含4个变量的函数，两个变量对每口井定义，而另两个变量与区域地质有关。井间比较应用直方图、交会图、深度图和统计测量值。在设计标准化时应该考虑的因素包括：岩石类型、研究区域的压实模式、井眼不规则情况、曲线类型和地层层位。对同一个油田而言，属于同一个砂岩体的地层都具有同样的沉积环境和近似的参数变化范围，在油田范围内标准层某一测井响应是稳定的，其直方图的峰值基本不变。
3.2声波密度测井资料分析
固井质量情况 声幅曲线响应特征 变密度曲线响应特征
未胶结的套管出现在水泥返高以上的井段，大部分声能将通过套管传到接收器，而很少投射到地层中去。 幅度高且较稳定，套管接箍处幅度显示明显。 套管波很强，为黑白相间的直条带，黑白线条是平行的，如显现摆动则说明仪器居中不佳。几乎不出现地层波，套管接箍处出现人字纹。
3.3应用变密度测井评价一界面和二界面胶结质量
应用变密度测井评价一界面和二界面胶结质量，根据声波到达接收探头的先后顺序和波形外观特征，在变密度图上定性判断一界面及二界面的声波藕和情况，可以对胶结状况作出评价。一般来说，套管波呈直条纹状，尤其是波能强时呈现粗直条纹状；泥浆波也表现为直条纹，但与套管波相比条纹呈细并且断续状；地层波往往呈现出蠕虫弯曲粗条纹形状，其弯曲形态一般随地层岩性变化而变化。如果套管波和泥浆波能量很强，就会掩盖地层波的存在而变得难以识别。
3.4综合判断油气水层
⑴渗透层。油气层都是高阻层，其电阻率相当于标准水层2-3倍，油层3.2-4.8Ωm。标准水层其电阻率接近于同井段的泥岩。在所研究井段没有砂岩，可近似地以泥岩电阻率来替代标准水层的电阻率。
（2）油层：高阻渗透层，电阻曲线幅度高，特别是在4m曲线必须有鼓包，4m幅度越高，油层越好，自然电位异常通常小于水层，声波为中值。
（3）气层：高阻渗透层，电阻曲线幅度高，4m曲线有鼓包。声波时差大，甚至比泥岩还要大，而且有周波跳跃的现象，中子伽马通常幅度高。
（4）水层：低阻渗透层（淡水层例外为高阻层），当地层矿化度比较高时，中子伽马幅度比较高，通常情况较低，自然电位通常比较大（与油层作比较）。
结语
声波变密度测井技术，可随时录取地层各种资料，利用测得的钻井参数和地层参数及时调整钻头轨迹，避免偏离方向，使之沿目的层方向钻进，保障了复杂环境下的测井资料安全获得，还有效解决了储层评价的有效性和油水性质判别等方面的难题。声波变密度测井技术推广应用以来，各采油厂推广应用成功，并在较短时间内得到了认可。目前，声波变密度测井广泛应用于生产井、侧钻井、水平井和探井固井测井中，相信今后随着科学技术的进步声波测井技术会有更快的发展。
参考文献
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