一种通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法，步骤如下：首先，通过数值模拟建立不同仪器偏心距、不同扇区水泥缺失下的套管波幅度和到时的指向性图；然后，通过将八方位套管波幅度和到时指向性图与利用有限差分数值模拟计算出来的幅度和到时指向性图进行匹配，确定该深度下的仪器偏心情况和环向胶结情况。本发明专利技术可以解决通过建立联合方位声波测井8方位接收器接收的套管波幅度和到时反演测井仪器偏心距的技术问题，并同时得到扇区水泥胶结成像图。结成像图。结成像图。

【技术实现步骤摘要】
一种通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法


[0001]本专利技术属于应用地球物理和油气勘探开发领域，具体地，涉及一种利用方位接收的套管波到时和幅度信息确定套管井中仪器偏心方位、偏心距以及扇区水泥胶结成像的方法。

技术介绍

[0002]固井是油气井完井的重要一步，固井质量评价近年来也备受关注。为此，很多专家学者都在这方面有所研究。比如，Liu P(Peng Liu)等人利用方位接收的套管波幅度信息分析环向上水泥缺失情况；Zuo C J(Chengji Zuo)等人利用方位接收的套管波信息研究套管—水泥1界面和地层—水泥2界面的胶结情况，Gary Frisch等人利用方位接收的声波信息研究环向水泥胶结且进行三维展示。虽然这些研究都在不同程度上推进了固井质量评价技术的发展，但是通过分析，认为目前研究存在以下问题：
[0003](1)大多只研究水泥环环向胶结不均的情况，没有考虑到水平井数量逐渐增加，仪器偏心与水泥环环向胶结不均匀经常同时存在的现状；
[0004](2)现有技术研究没有利用套管波的到时信息，仅使用了套管波幅度；
[0005](3)现有技术仅利用了套管首波，对首波后续波包携带的水泥胶结或仪器偏心特征信息没有涉及；
[0006](4)没有提出定量分析仪器偏心和水泥环环向缺失情况的方法。
[0007]近年来，随着水平井和大斜度井中固井质量评价的需求越来越迫切，在大斜度井或水平井中，由于重力的原因仪器偏心非常普遍，如何得到仪器偏离井轴的距离对可靠评价固井质量至关重要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法，解决通过建立联合方位声波测井8方位接收器接收的套管波幅度和到时反演测井仪器偏心距的技术问题，并同时得到扇区水泥胶结成像图。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]步骤一、在深度区间内进行方位声波测井，发射接收装置采用单极发射、八方位接收模式，源距在0.45m
‑
0.5m之间；
[0011]步骤二、仪器偏心方位设置为环向上的0
°
方位，八方位接收器中的1号接收器所在方位与仪器偏心方向一致，仪器偏心率分别为0、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％，缺失水泥的扇区中心位置在环向上分别为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
和180
°
，每个方位上水泥缺失的扇区大小分别设置为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
和270
°
，三种组合共350种模型，通过有限差分数值计算方法得到350种模型八个方位接收器接收的套管波幅度和到时的指向图；
[0012]步骤三、对实际井中某深度记录的方位声波测井数据，环向上将1号接收器所在方位设置为0度，从0度开始，以22.5度为步长，直至157.5度，分别设置对称轴，将对称轴两侧接收器接收的波形做相关性分析。当对称轴为22.5度时，见图12(a)，将T1和T2，T3和T8，T4和T7，T5和T6接收的套管波分别做相关性分析，将得到的相关系数累计求和并除以4得到平均值；当对称轴为45度时，见图12(b)，T1和T3，T4和T8，T5和T7分别做相关性分析，将得到的相关系数累计求和并除以3得到平均值。做相关性分析时，相关系数求解方法见公式(1)。
[0013][0014]式(1)中n表示每道波形记录的点数，p
i
和q
i
表示对称轴两侧对应的接收器接收的波形幅度值，和表示不同接收器接收的波形幅度的平均值，coef表示相关系数。
[0015]步骤四、根据步骤三相关性分析的计算结果，相关系数最大时对应的选取的对称轴即为仪器偏心方位所在的轴线，对称轴线上两个方位中套管波幅度小的方位即为仪器偏心的方位；
[0016]步骤五、步骤四中处理得到的仪器偏心方位不一定是1号接收器所在的方位，为了方便后续和模拟出来的指向性图做相关性分析，将仪器偏心方向所对的接收器视作1号接收器，即，把偏心方位校正到0
°
方位上，见图1(c)，其他接收器按编号逆时针排列；
[0017]步骤六、按照新的编号顺序对某深度上八道波形提取的归一化的方位幅度和到时的指向性图与步骤二理论计算的每个模型下的归一化幅度和到时方位指向性图做相关性分析，即将对应方位上的套管波幅度和到时分别相减再累计求和，求和结果最小时所对应的模型参数即为此深度下的水泥胶结差扇区的大小和仪器偏心率；仪器偏心方位角设为θ，将对应的模型中胶结差扇区的中心方位按照逆时针方向旋转角度θ后的方位即为处理深度下水泥胶结差扇区的中心方位。
[0018]本专利技术的优点及积极效果如下：
[0019](1)考虑到水平井数量逐渐增加的现状，模拟了不同仪器偏心程度与水泥环环向胶结程度的组合情况，形成了套管波到时和幅度指向性图的库；
[0020](2)提出了通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况并定量分析的方法；
[0021](3)研究了方位声波测井的测量源距对环向水泥胶结特征的影响。
附图说明
[0022]图1(a)是声源偏心时的套管井模型横切面示意图；
[0023]图1(b)是声源偏心时的传播轨迹示意图；
[0024]图1(c)是接收器环向排列示意图；
[0025]图2(a)是偏心0mm时不同方位接收到的波列图；
[0026]图2(b)是偏心6mm时不同方位接收到的波列图；
[0027]图2(c)是偏心10mm时不同方位接收到的波列图；
[0028]图2(d)是偏心16mm时不同方位接收到的波列图；
[0029]图3是不同仪器偏心情况下各方位幅度的校正系数示意图；
[0030]图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)和图4(e)是源距1m时，扇区水泥缺失大小分别为360度、180度、90度、60度以及0度时不同方位接收的套管波波形图；
[0031]图5(a)、图5(b)、图5(c)是源距0.5m时，胶结差扇区大小分别为180度、90度以及60度时不同方位接收的套管波波形图；
[0032]图6(a)、图6(b)、图6(c)是源距0.5m时不同胶结情况下套管波幅度、归一化的套管波幅度以及套管波到时的指向性图；
[0033]图7(a)、图7(b)是仪器偏向水泥胶结差扇区和远离水泥胶结差扇区两种情况的示意图；
[0034]图8(a)、图8(b)是仪器偏心和扇区水泥胶结差同时存在时的套管波幅度和到时的指向性图；
[0035]图9(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过匹配套管波方位到时和幅度指向性图反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法，其步骤如下：步骤一、在深度区间内进行方位声波测井，发射接收装置采用单极发射、八方位接收模式，源距在0.45m
‑
0.5m之间；步骤二、仪器偏心方位设置为环向上的0
°
方位，八方位接收器中的1号接收器所在方位与仪器偏心方向一致，仪器偏心率分别为0、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％，缺失水泥的扇区中心位置在环向上分别为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
和180
°
，每个方位上水泥缺失的扇区大小分别设置为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
和270
°
，三种组合共350种模型，通过有限差分数值计算方法得到350种模型八个方位接收器接收的套管波幅度和到时的指向图；步骤三、对实际井中某深度记录的方位声波测井数据，环向上将1号接收器所在方位设置为0度，从0度开始，以22.5度为步长，直至157.5度，分别设置对称轴，将对称轴两侧接收器接收的波形做相关性分析；当对称轴为22.5度时，将T1和T2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪莲，张梅玲，戴月祥，潘金林，唐晓明，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：