声幅－变密度测井原理
便携式测井操作以及测井解释方法
一、测井原理简介
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。
声幅－变密度(CBL-VDL)井下仪包括电子线路和声系两大部分，其中声系包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。
对于3英尺源距接收器，声波发射器发射声脉冲，经过泥浆（或井液）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。经过电子线路把他转换为相应的电压值予以记录。当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线。并通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。 对于5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波和井液波)，接收电子线路把信号转换为与其幅度成正比的点信号，经电缆传至地面，检波后只保留其正半周部分，这部分电信号加到示波器或显象管上，调制其光点亮度。波幅大，电压高，光点就亮，测井图上显示条带为黑。而光点亮度低时，测井图上显示为灰条带。负半周电压为零，光点不亮，测井图上显示为白条带。变密度测井图就是黑(灰)白相见的条带，以其颜的深浅表示接收到的信号的强弱，通过对变密度测井图上显示的套管波、地层波和直达波(泥浆波和井液波)的强弱程度分析，来确定套管与水泥环和水泥环与地层胶结质量的好坏。 ※ 仪器测井原理（CBL)
1、声波发射器发射声脉冲被3英尺源矩接收器接收，经井液折射入套管，产生套管波；
2、套管波沿最短路径传播，折射入井液；
3、接收器接收声波波列中首波的幅度；
4、幅度到达电子线路被转换为相应的电压值并予以记录；
5、当仪器沿井身移动时，就测出一条随井深变化的声幅曲线；
6、通过声幅曲线值的高低对比来确定套管与水泥环胶结的好坏。
※ 仪器测井原理（VDL)
1、声波发射器发射声脉冲被5英尺源矩接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆和井液波）；
2、线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面；
3、电信号在显像管上被调制其光点亮度，根据其波幅大小和电压高低在测井图上显示成黑白相间的条带；
4、测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜的深浅表示接收到信号的强弱；
5、通过对全波列的强弱程度分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量。
也可以用下图加以解释，全部波列形成亮 暗条纹显示在胶片上，对比度取决于正峰幅值。波列的不用部分可以在VDL测井图上被区分开来。套管波信号显示了很有规律的条纹，而地层波的条纹显得更为扭动。
二、测井资料质量控制
几个基本概念:
自由套管：未胶结的套管。
第一胶结面：套管与水泥的胶结。
第二胶结面：水泥与地层的胶结。
声幅曲线要根据套管外径尺寸的大小在自由套管处进行刻度检查，且有30－50米连续曲线，曲线变化平稳，符合质量要求，声幅重复曲线误差小于10％。不同套管外径刻度值如下：
套管外径（英寸） | 声幅值（mV） |
4 | 89 |
4 1/2 | 81 |
5 | 76 |
5 1/2（常用） | 69-72（常用71） |
7 | 62 |
7 5/8 | 59 |
9 5/8 | 51 |
10 3/4 | 48 |
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变密度门坎合适，灰度清晰，在第一、第二交接面均好的井段，波列变化与岩性具有相关性；
测速600m/h；
变密度曲线在自由套管处应反映出套管波信号，呈现一条条黑白相见的直条带；
声幅-变密度测井时，必须带扶正器，以保证仪器居中；
测井时间一般在固井后36－48小时进行测量。
三、测井资料解释方法
1、定性解释
固井质量情况 | 声幅曲线(CBL)响应特征 | 变密度曲线(VDL)响应特征 |
“自由套管”即未胶结的套管，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。（如下图） | 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(甚至没有)，套管接箍处出现人字纹。 |
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套管与水泥、水泥与地层胶结都好(即第一、第二胶结面都好)套管与水泥胶结良好，并且水泥与地层胶结也良好的情况下，声能将会极有效地由套管传到水泥环再传到地层。（如下图） | 幅度低，随深度有所变化。 | 套管波弱，为灰白相见条带，有时甚至缺失；而地层波较强，呈现清晰地黑白相见地波状条带。 |
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快速地层胶结，即水泥与套管和地层胶结都好，只是地层波传播速度快。（如下图） | 幅度较高，这是由于套管外地层岩性致密引起的。 | 显示为明显的波纹条带状的地层波，缺少套管波。 |
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套管与水泥胶结良好，而水泥与地层胶结不好。(即第一界面胶结好，第二界面胶结差)（如下图） | 幅度低。 | 套管波微弱或缺失，记录的地层波极弱或根本没有，最右边出现直条带的泥浆直达波。 |
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微环胶结，即水泥和地层胶结良好，套管和水泥之间存在微小空隙。但能封住液体运移，只有气体能通过。（如下图） | 幅度较高(相当于胶结中等)。 | 显示出套管波，地层波也较明显。 |
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局部胶结，即套管、水泥、地层相互之间只有一部分胶结，而一部分没有胶结，在实际测井中常常遇到。（如下图） | 幅度略低于自由套管幅度值，即幅度值较高，且不稳定。 | 套管波比自由套管时显示的弱，能显示出一些地层波信息。 |
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套管与水泥胶结不好，水泥与地层胶结好。即第一胶结面胶结差，第二交接面胶结好。这种情况目前在测井资料上还很那难解释分析清楚，因第一胶结面不好，大部分声能留在套管中，直接传到接收器，投射到地层的很少，这就给测井资料认识带来困难。实际中以为套管与水泥胶结不好，就已直接造成上下段串通。（如下图） | 幅度为高值。 | 出现明显的套管波，而地层波呈现出较难辨认的现象。 |
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2、定量解释
①根据声幅曲线的幅度值，采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量。即：
相对幅度C = ( 目的层段的声幅值 / 自由套管井段的声幅值 ) * 100%
当相对幅度≤20%时，确定为胶结良好；
当相对幅度20-30%时，确定为胶结中等；
当相对幅度≥30%时，确定为胶结差。
②根据变密度图上套管波显示的强弱来确定第一胶结面的胶结级别，套管波信号微弱或缺失定为第一胶结面胶结良好；套管波显示清晰，曲线粗而黑，套管接箍明显，定为第一胶结面胶结差；套管波显示较弱时定为第一胶结面胶结中等。
③根据声幅－变密度测井资料解释规程，依据变密度图上显示的地层波的强弱来确定第二胶结面的胶结级别。
对同一口井的不同井段，变密度地层波显示强确定为胶结良好；地层波微弱或缺少，确定为胶结差；地层波可以辨认出，但地层波信息不清晰，确定为胶结中等。
四、补充规定
１、对于新钻井挂尾管、套损管部分悬挂小套管等测量井段内出现套管内径不同的情况，进行CBL-VDL测井时，在不同直径的套管内实行“分别刻度，分段测量”。
2、CBL刻度值必须和所在刻度井段自由套管CBL理论响应值一致。
3、若无自由套管，在进行刻度时，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
4、对于全井段悬挂小套管且无自由套管的情况，可以在基本无水泥胶结的CBL值的相对较高的井段进行刻度。
5、“分别刻度，分段测量”时，两段都必须测量出悬挂器位置，且重复井段不得少于50米。
五、CSU配接便携式CBL-VDL测井仪
1、设备连线
测量时，便携式机箱上的接线孔下排的1、7、10分别连线对应于电缆缆芯的1、7、10，上排的10连线对应于电缆缆芯的3，未列出的接线孔没有用到。如图：
电缆各缆芯的功能如下表，未列出的没有用到：
电缆缆芯 | 主要功能 |
1、3 | 磁定位CCL信号 |
4、6 | 接供电器，给井下仪器供电，要快速供电 |
7 | 声波、GR信号 |
3、10 | 接地 |
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2、仪器连接
注意：下井前一定要检查上下扶正器的销子，防止滚轮处脱开，造成卡仪器的后果。
3、软件操作
① CCS置于测RFTA位置，启动便携式机箱的Win98系统，进入CBL/VDL测井程序。
② 仪器串名称选择：声波变密度VCBL。
③ 输出参数选择：第二组，深度采样率应为32，时间采样率为0.1，每米脉冲数为393.8。
④ 接口控制选择：磁定位，声波变密度，单芯传输，自动逻辑，10mA。
⑤ 给仪器供电。通过供电器由电缆4、6芯给声幅仪器供电。电压175-180V，电流50mA。
⑥ 仪器刻度采用“VBL测试”。根据套管外径（英寸）选择合适的套管CBL值（mV），寻“清水段”，即未固井段，使监视波形达到最大，可以进行“测试”，然后进行测前刻度。
⑦ 测试完成后，即可按照测量时的连线方式进行正常测井了。
4、测井步骤
① 供电180V，电流大小视井下仪器不同而不同；
便携式示波器② 在自由套管处刻度，声幅刻度值与套管外径（见下页）对应；
③ 下井过程中监视VBL值，使其不超过刻度值；
④ 在水泥返高处测重复曲线；
⑤ 下至凡尔位置，测主曲线。
用CBL／VDL资料评价薄层水泥胶结
李艳华 薛 梅 楚泽涵 李剑浩 任佐斌 聂国柱
摘要 李艳华，薛 梅，李剑浩等．用CBL／VDL资料评价薄层水泥胶结．测井技术，1999，23（3）：180～185
由于分辨率的限制，声波水泥胶结评价测井(CBL／VDL）不可能解释评价厚度在3ft*以下的未胶结层段。对于未胶结层段厚度在仪器纵向分辨率以下的薄层，在源距为3ft及5ft的声系所记录到的声幅曲线上的贡献是不同的。根据不同源距声系所记录到的声幅值的差异，可定量解释评价没有水泥胶结的薄层(其厚度小于仪器的纵向分辨率)。根据水泥胶结刻度井中的实际测量结果，作出了未胶结层段厚度与源距为3ft及5ft的声系所记录到的声幅值差异的关系图版，根据这种关系图版对大庆油田2口井的固井质量重新进行解释评价。
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