[发明专利]一种水泥声阻抗、泥浆声阻抗的计算方法

说明书

本发明公开了一种水泥声阻抗、泥浆声阻抗的计算方法，方法通过预先建立好的正演模型研究脉冲回波的特征参数与水泥声阻抗、泥浆声阻抗的变化规律，得到迭代方案。通过实测信号归一化幅度包络的对数在共振波区间内的一次拟合直线的斜率和截距，信号的频谱的最大分量对应的频率，套管厚度。将得到的信号的频谱的最大分量对应的频率，套管厚度以及水泥声阻抗、泥浆声阻抗初值带入正演模型中计算模拟波形并计算模拟波形的斜率和截距。先比较模拟波形与实际波形的截距，迭代得到泥浆声阻抗，在将得到的泥浆声阻抗带入迭代计算水泥声阻抗。本发明的方案能够在泥浆声阻抗未知的情况下计算水泥声阻抗和泥浆声阻抗。

技术领域

本发明涉及固井质量评价领域，尤其涉及一种水泥声阻抗、泥浆声阻抗计算方法。

背景技术

在地下油气资源的开采过程中需要先进行钻井工作，之后需要在钻好的裸眼井中下放套管，并在套管和井壁之间填充水泥以固定套管和封隔油、气、水层。随着时间的推移，填充的水泥可能或出现裂缝从而导致套管受到液体腐蚀以及不同储层之间的窜通。不管是哪一种情况都会给油气资源的生产带来巨大的麻烦，严重的会导致重大的生产事故造成严重的人员伤亡、巨大的经济损失以及难以挽回的环境破坏。因此固井质量评价是油气资源勘探开发过程中极为重要的一个环节。

目前固井质量评价一般是将超声波测井仪器居中下放到套管中，使超声波测井仪器中搭载的可360度旋转的超声换能器发射出的超声波垂直入射到套管中并激发套管共振，由接收器接收回波信号。脉冲回波信号反映了套管和地层之间环空区域材料的声阻抗特性，一般气体的声阻抗比较小接近于0MRay液体声阻抗在0-3MRay之间固体声阻抗在2MRay以上，通过声阻抗可以判断环空区域材料的种类并进而判断固井质量。利用专门的声阻抗反演算法可以从脉冲回波波形中计算得到环空区域的声阻抗。

声阻抗反演算法随着测井仪器的更新有过多次发展更新，目前常用的水泥声阻抗反演算法存在如下的缺点：需要提前已知泥浆声阻抗的值，然而提前测量套管井中的泥浆声阻抗是不太现实的，因此给出的解决方案是假设套管井中的泥浆声阻抗为一固定不变的值。但是实际情况下泥浆会因为重力作用不断在井底沉积，导致泥浆声阻抗随着深度的增加而增大。这样的假设导致反演得到的水泥声阻抗值必然存在误差。

发明内容

本发明的目的在于克服当前常用声阻抗反演算法的不足，提供一种同时反演水泥声阻抗、泥浆声阻抗的计算方法，为固井质量评价提供有利的保障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水泥声阻抗、泥浆声阻抗计算方法，方法包括如下步骤：

Step1：设置水泥声阻抗、泥浆声阻抗、套管厚度的值，并利用已有的脉冲回波正演模型计算模拟波形；

Step2：计算模块1，计算原始波形最大值对应的时间以及共振波的索引值；

Step3：计算模块2，计算斜率k和截距b；

Step4：根据步骤一和步骤三得到特征参数k、b与水泥声阻抗、泥浆声阻抗的数据表，根据数据表分析待反演参数(泥浆声阻抗、水泥声阻抗)与特征参数之间的变化规律，并根据变化规律得到待反演参数的迭代方案；

Step5：计算模块3，计算波形中声源主频f0、套管厚度Th、波形最大值对应的时间、共振波的索引范围；

Step6：计算模块2；

Step7：泥浆声阻抗迭代计算模块，利用步骤四得到的迭代方案得到实际的泥浆声阻抗；

Step8：水泥声阻抗计算模块，利用步骤四得到的迭代方案以及步骤七得到的泥浆声阻抗得到实际的水泥声阻抗。

前述的水泥声阻抗、泥浆声阻抗反演方法，其特征在于，在Step1中，利用已有的正演模型计算模拟波形过程包括：模拟波形的频域计算的原理如下：