申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2022-11-14

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN115788407B

主分类号：E21B47/005

分类号：E21B47/005;E21B47/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2023.03.31#实质审查的生效;2023.03.14#公开

摘要：本发明公开了一种利用方位声波测井反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法，步骤如下：首先，环向上从0度开始，以22.5度为步长，直至157.5度，设置8个轴，分别对轴两侧的波形做相关性分析，认为相关系数平均和最大的轴即为对称轴。然后，根据对称轴上两方位接收的波形，分析该深度下是否存在水泥胶结不均和仪器偏心。最后，根据分析结果，套用相应公式，得到水泥胶结情况和仪器偏心情况的定量解释。本发明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。

主权项：1.一种利用方位声波测井反演仪器偏心和扇区水泥胶结状况的方法，步骤如下：步骤一、在深度区间内进行方位声波测井和CBL测井，发射接收装置采用单极发射、八方位接收模式，方位声波测井源距在0.45m-0.5m之间；步骤二、针对某深度接收的方位声波数据，将环向上1号方位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；做相关性分析时，相关系数求解方法见公式1； 式1中n表示每道波形记录的点数，pi和qi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；步骤三、根据步骤二相关性分析的计算结果，相关系数最大时对应的轴即为偏心方位所在的轴线；步骤四、对于某深度上接收的8个方位的套管波波形，得到第一个正峰的到时Crest_Timei和幅值Crest_Ai，以及相邻的下一个波谷的到时Trough_Timei和幅值Trough_Ai，i＝1,2,3,4,5,6,7,8；步骤五、对于步骤三求得的对称轴方向相对的两个接收器，若对称轴在两个接收器之间，则分别取对称轴两端相邻的两个接收器的到时和幅度的平均值，比较两个接收器的到时和幅度，假设对称轴相对的两个接收器分别是Tj和Tj+4，j取1或2或3或4，若同时满足Trough_Timej-Trough_Timej+4Crest_Timej-Crest_Timej+40且Trough_AjTrough_Aj+4Crest_AjCrest_Aj+41，或者Trough_Timej+4-Trough_TimejCrest_Timej+4-Crest_Timej0和Trough_Aj+4Trough_AjCrest_Aj+4Crest_Aj1，也即套管波到时早的幅度高，相邻的首波波峰和波谷均满足这种现象，则忽略仪器偏心，Tj和Tj+4中套管波幅度高的方位即为扇区水泥缺失所在的方位，扇区水泥缺失的角度按照步骤九计算得到；步骤六、对于步骤五求得的Trough_Timej、Trough_Timej+4、Crest_Timej、Crest_Timej+4、Trough_Aj、Trough_Aj+4、Crest_Aj和Crest_Aj+4，若同时满足Trough_Timej-Trough_Timej+4Crest_Timej-Crest_Timej+40且Trough_AjTrough_Aj+4Crest_AjCrest_Aj+41，或者Trough_Timej+4-Trough_TimejCrest_Timej+4-Crest_Timej0和Trough_Aj+4Trough_AjCrest_Aj+4Crest_Aj1，也即套管波到时早的幅度低，相邻的首波波峰和波谷均满足这种现象，则仪器偏心明显，扇区水泥胶结均匀，Tj和Tj+4中套管波幅度低的方位即为仪器偏心方位，根据式2计算偏心距的大小； 式2中T1表示仪器偏心方位接收的套管波到时，单位为μs，T5表示与仪器偏心方位相差180°方位接收的套管波到时，a0表示偏心距，单位为mm；步骤七、若不满足步骤五和步骤六，则仪器偏心和扇区水泥缺失可能同时存在，此时绘制方位幅度的指向性图，取幅度指向性图对称轴上的两个接收器接收的波形，若absCrest_Timej-Trough_Timej-Crest_Timej+4-Trough_Timej+43μs，说明仪器偏心和扇区水泥缺失均造成同一侧的方位接收器的套管波到时提前，按照式4计算偏心距；否则按照公式3计算仪器偏心距； 式3和4中T1表示仪器偏心方位接收的套管波到时，单位为μs，T5表示与仪器偏心方位相差180°方位接收的套管波到时，a0表示偏心距，单位为mm；步骤八、根据仪器偏心率和偏心方位，利用式5～式9对八个方位上的套管波幅度做偏心校正；0°方位：y1＝-0.3549x3+0.2766x2-0.2938x+1545°方位：y2＝0.0785x3-0.2891x2-0.2156x+1.0002690°方位：y3＝0.6339x3-1.331x2+0.0347x+0.99997135°方位：y4＝0.635x4-1.1056x3-0.1511x2+0.1679x+18180°方位：y5＝-0.9103x3+0.9509x2+0.1716x+1.00049式5～式9中，x表示偏心率，x＝a0d0，a0表示偏心距，单位为mm，d0为套管内壁到仪器外壁的距离，单位也是mm，y1～y5表示不同方位套管波幅度的偏心校正系数，用各方位套管波幅度除以相应的校正系数即完成偏心校正；步骤九、对消除了仪器偏心影响的八个方位接收器接收到的套管波幅度重新绘制指向性图，找到幅度指向性图的对称轴，对称轴中幅度较大的接收器所在的方位即为扇区水泥缺失扇区的中心方位；确定对称轴的方法如下：环向上将1号方位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；当对称轴为45度时，将T1和T3，T4和T8，T5和T7的套管波幅度分别相减取绝对值再累计求和，将得到的数值除以3得到平均值；当对称轴为22.5度时，将T1和T2，T3和T8，T4和T7，T5和T6接收的套管波幅度分别相减取绝对值再累计求和，将得到的数值除以4得到平均值；以此类推，对剩下的对称轴也做上述处理，取平均值最小时的对称轴为当前深度幅度指向性图的对称轴；步骤十、根据八个方位接收器的套管波幅度，按照式10计算幅度系数，利用式11计算胶结差扇区的环向角宽，也即水泥环第1界面水泥缺失扇区的大小，式11可得到两个水泥缺失扇区值，sector1和sector2，sectorlsector2；若CBL值在0.5～1之间，则取sector2，否则取sector1作为反演的扇区水泥缺失角度； Amp_factor＝-5×10-6*sector2+0.0018*sector+0.017411式10和式11中Amp_factor表示幅度系数，Ampi表示各方位的套管波幅度，表示某深度下各方位套管波幅度的平均值，sector表示水泥缺失扇区角度大小，单位为度。

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