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扫描式伽马—伽马管柱厚度及水泥环密度测井仪研究

吕志勇  
【摘要】: 套管注水泥是油气井建设中的一个重要的阶段,为了可靠地隔离开地层并且把储层同剖面的其它部分隔离开,就必须进行固井。成功地完成这一阶段的作业关系到以后的油气井的产能,最终关系到开采的成本。此外,在油井的开采过程中,套管技术状况和注水泥质量的监测也是矿场地球物理的一个最重要的任务。从目前的固井作业状况来看,无法保证全井段固井质量全部合格可靠,因此固井质量的检测和评价是一个长期的研究课题。传统的利用声波的方法评价固井质量的测井仪只能判断水泥与套管的I界面和水泥与井壁的II界面的胶结质量,而不能判断水泥环内部胶结质量的好坏。 本文设计了一种新型的固井质量检测测井仪—扫描式伽马-伽马管柱厚度和水泥环密度测井仪,该测井仪是一种在固井质量评价中用于测量套管外水泥环密度及套管厚度、套管偏心度等的测井仪器。在套管技术状况监测和油、气井注水泥质量监测中能够确定套管壁厚;划分接箍和评价接箍的状况;确定套管相对井轴的偏心度;确定套管扶正器和管鞋分布的深度;发现套管的缺陷;确定射孔眼的分布位置和数量;确定管外空间水泥环的高度;发现水泥环中的缺陷以及确定缺陷的类型;确定水泥环的密度;评价管外空间封堵的程度和流体管外窜槽的可能性。 本文研究了扫描式伽马-伽马管柱厚度及水泥环密度测井仪的工作原理,在此基础上提出了井下仪器的结构及硬件电路设计、软件设计。根据设计思想,硬件电路采用模块化的设计思想,从伽马探测器设计开始,循序渐进,逐步完成高压电源设计、变压器设计、低压电源设计、脉冲整形电路设计、角度、温度测量单元设计、缆压、角度、温度信号处理电路设计、遥测单元设计、传输协议设计。在这些设计完成的基础上,进行了下位机软件的设计,分别完成了缆压测量子程序、温度、角度测量子程序、串行发送、接收子程序、伽马探头数据采集子程序、曼彻斯特编码及发送子程序。最后进行了扫描式伽马-伽马管柱厚度和水泥环密度测井仪的系统调试和测井试验,试验结果表明,扫描式伽马-伽马管柱厚度及水泥环密度测井仪工作稳定,各探头计数率准确,可以获得准确的测井资料,它既适用于采用一般水泥密度(1.8-1.9g/cm~3)和加重水泥密度(2.0-2.3g/cm~3),也适用于采用轻质水泥密度(1.4-1.6g/cm~3)固井质量的检测。 该仪器的测量结果与声波变密度测井仪测量结果综合起来,能更加准确地判断出水泥固井胶结质量,可以达到定量分析,全面评价油、气井的固井质量的目的。


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