專利名稱：一種用固井水泥及添加劑制作模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于固井質(zhì)量聲波檢測儀器進(jìn)行刻度時(shí)所用的一種模擬地層制作方法。
聲波測井是現(xiàn)代地球物理測井方法中一種用于評(píng)價(jià)固井質(zhì)量及水泥串槽層位、以及確定油層物性孔隙度的先進(jìn)方法，為了準(zhǔn)確的解積測量結(jié)果，必須使用地層模塊對(duì)測量檢測儀器進(jìn)行刻度模擬。通常采用天然巖石做模塊，但天然巖石的缺點(diǎn)至少有三，第一巖石的密度，聲波速度、聲阻抗數(shù)值不能適應(yīng)于標(biāo)定要求，第二天然巖石的各種聲學(xué)參數(shù)很難保持均勻一致，特別是在實(shí)驗(yàn)要求的巖體尺寸較大時(shí)，第三將天然巖石加工為實(shí)驗(yàn)要求形狀及尺寸，并運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)場所有相當(dāng)困難，另外由于天然巖石模塊是用兩個(gè)半圓巖石對(duì)接為一個(gè)整體，其聲阻抗值受一定影響，另外模塊原料配比不均勻，所測孔隙值難以確定，造成模塊參數(shù)測定困難，相對(duì)誤差大，本發(fā)明所采用固井水泥及添加劑制作的模塊方法，至今未見報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的是為了克服上述缺點(diǎn)，而提出的一種結(jié)構(gòu)新穎模擬效果好選用固井水泥及添加劑做原料來制作地層模塊的方法使用這種方法制造的模塊，在用于固井聲波檢測儀的刻度時(shí)，能使測量結(jié)果接近實(shí)際井眼固井狀態(tài)下的測量值。
本發(fā)明新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所稱的模塊制作方法是指根據(jù)固井質(zhì)量聲波檢測儀器刻度模擬地層時(shí)所要求的聲速、密度、聲阻抗不同數(shù)值用某種原材料制造出巖石模塊的方法。
即低、中、高速及聲阻抗模擬地層或巖石的制作工藝配方。
1、制作聲速為1970m/s-2770m/s，密度為1680kg/m3-2650kg/m2，聲阻抗為3.27mpa.s/m3--4.45Mpas/m3的低聲速、低聲阻抗地層或巖石的配方。
2、制作聲速為2420m/s-4790m/s，密度為1890kg/m3-2260kg/m3，聲阻抗為4.3mpa.s/m3--10.03mpa.s/m3的中等聲速、中等聲速抗地層或巖石的配方。
3、制作聲速為4020m/s-5800m/s，密度為2400kg/m3-2450kg/m3，聲阻抗為9.79mpa.s/m3--13.99Mpas/m3的高聲速、高聲阻抗地層或巖石的配方。
以上模塊制造時(shí)首先選用水泥與添加劑經(jīng)混合加水?dāng)嚩逗?，在模型?nèi)澆鑄成型，而后候凝養(yǎng)護(hù)即可制作完成地層模塊。
具體配制方法如下1、制作低聲速、低阻抗地層模塊①低密度水泥石膏、水其配比混合，300∶100∶200，攪拌5分鐘澆鑄，在模型內(nèi)用20℃的水養(yǎng)護(hù)52小時(shí)后，其密度1680kg/m3，然后再繼續(xù)養(yǎng)護(hù)52小時(shí)后，聲速應(yīng)為2470m/s，養(yǎng)護(hù)95小時(shí)后聲速為2610m/s，養(yǎng)護(hù)190小時(shí)后為2770m/s，經(jīng)半年時(shí)間養(yǎng)護(hù)后聲速還應(yīng)增加約5％-7％。
②低密度水泥∶石膏∶水＝100∶300∶300，混合攪抖5分鐘后澆鑄模型，在20℃水中養(yǎng)護(hù)64小時(shí)，密度應(yīng)為1520kg/m3繼續(xù)養(yǎng)護(hù)64小時(shí)后聲速為2220m/s，養(yǎng)護(hù)112小時(shí)后為2230m/s，養(yǎng)護(hù)185小時(shí)后為2250m/s，在養(yǎng)護(hù)半年后還應(yīng)增加約3％-4％。
③低密度(比重為1.3-1.5克/cm3)水泥∶石膏∶水＝300∶50∶250攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后密度為1510m/s，養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后聲速為1870m/s，在養(yǎng)護(hù)318小時(shí)后為1970m/s，在繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后聲速應(yīng)增加約2-3％。
④G級(jí)水泥(美國API標(biāo)準(zhǔn))中等密度的水泥G級(jí)水泥∶重晶石粉∶水＝300∶150∶190，在攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)48小時(shí)后，密度為2080kg/m3，并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)48小時(shí)后聲速應(yīng)為2260m/s，養(yǎng)護(hù)120小時(shí)后應(yīng)為2650m/s，在繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速還可能增加5％-7％。
從試驗(yàn)中可看出，用低密度水泥可以降低試塊的聲速和密度；用G級(jí)水泥可增加試塊的聲波速度和密度，增加重晶石粉的含量可明顯的增加試塊的密度，但對(duì)聲速影響不大，增加石膏的含量可使試塊的密度及聲速略有降低，但用量過大在水中養(yǎng)護(hù)時(shí)易浸泡損壞。
2、制作中聲速，中等聲阻抗地層模塊。
①即用低密度水泥∶水＝300∶95按上述配比混合后再攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后，其密度應(yīng)為1740kg/m83。并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)39小時(shí)，其密度聲速應(yīng)為3340m/s，在養(yǎng)護(hù)88小時(shí)后為3470m/s，208小時(shí)后為3550m/s，在繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速還需增加8-10％。
②G級(jí)水泥∶水＝350∶120按上述配比混合后，再攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)52小時(shí)后密度為2150kg/m3，在養(yǎng)護(hù)時(shí)間不變情況下，聲速在水泥養(yǎng)護(hù)52小時(shí)以后為3720m/s，養(yǎng)護(hù)95小時(shí)后為3860m/s，養(yǎng)護(hù)半年后，聲速需增加12％左右。
③加砂G級(jí)水泥∶石英砂∶水＝200∶170∶60在攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后密度應(yīng)為2330kg/m3，在養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持不變情況下，聲速在養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后應(yīng)為4100m/s，養(yǎng)護(hù)101小時(shí)后應(yīng)為4380m/s，養(yǎng)護(hù)215小時(shí)后應(yīng)為4490m/s，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速還應(yīng)增加約12％-15％。
④加G級(jí)水泥∶石膏∶水＝350∶50∶120，在攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)64小時(shí)后，密度為2150kg/m3，養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持不變情況下，聲速在養(yǎng)護(hù)64小時(shí)后應(yīng)為3360m/s，養(yǎng)護(hù)12小時(shí)后為35800m/s，養(yǎng)護(hù)185小時(shí)后為364m/s，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后聲速應(yīng)增加10％-12％。
⑤G級(jí)水泥∶重晶石粉∶水＝350∶120∶150攪抖5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)46小時(shí)后，密度為2270kg/m3，并在繼續(xù)保持養(yǎng)護(hù)時(shí)間不變情況下，聲速在養(yǎng)護(hù)46小時(shí)后應(yīng)為3030m/s，養(yǎng)護(hù)192小時(shí)后應(yīng)為3580m/s，養(yǎng)護(hù)240小時(shí)后應(yīng)為3630m/s，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速應(yīng)增加約12％-15％。
3、制作聲速為4020-5800m/s，密度為2400kg/m3--2450kg/m3，聲阻抗為9.79Mpa.s/m3--12.99mpa.s/m3的高聲速高聲阻抗模擬地層的配方質(zhì)量百分比①加砂G級(jí)水泥∶重晶石粉∶水＝300∶75∶90，攪抖5分鐘后澆鑄，然后在20℃水中養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后，密度應(yīng)為2310g/m3，并在繼續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)，保持養(yǎng)護(hù)時(shí)間不變，聲速在養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后應(yīng)為3430m/s，養(yǎng)護(hù)88小時(shí)后應(yīng)為3820m/s，養(yǎng)護(hù)208小時(shí)后應(yīng)為3980m/s，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速應(yīng)增加12％。
②加砂G級(jí)水泥∶石英砂∶水＝170∶240∶60攪拌5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后，密度為2320kg/m3，并在養(yǎng)護(hù)時(shí)保持不變，聲速在養(yǎng)護(hù)47小時(shí)后為4070m/s，養(yǎng)護(hù)101小時(shí)后為4380m/s，養(yǎng)護(hù)215小時(shí)后為4540米，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速應(yīng)增加12％-15％。
③G級(jí)水泥∶重晶石粉∶水涮石∶水＝200∶100∶250∶70，攪拌5分鐘后澆鑄，在20℃水中養(yǎng)護(hù)45小時(shí)后，密度應(yīng)為2570kg/m3繼續(xù)保持養(yǎng)護(hù)時(shí)間不變，水泥養(yǎng)護(hù)45小時(shí)后聲速傳播應(yīng)為4330m/s，養(yǎng)護(hù)94小時(shí)后應(yīng)為4620m/s，養(yǎng)護(hù)半年聲速增加12-15％。
本發(fā)明的由于采用一定比例的固井水泥和石膏、重晶石粉、石英砂及水涮石制成的地層模聲從而解決了不同聲阻抗及聲速模塊代替天然巖石模塊進(jìn)行聲波測井模擬的難題，該模塊由于外形為一圓柱整體，鑄造的巖樣均勻，因此模塊參數(shù)測定比較容易，測量時(shí)相對(duì)誤差小。
本發(fā)明由以下實(shí)施例給出實(shí)施例一
制作聲速低聲速、低聲阻抗地層或巖石模塊。
低速層采用低密度水泥、石膏、水按300∶100∶200重量比。
即300公升水泥，100公升石膏，200公升水混后，攪拌5分鐘將混合材料填充在帶有一個(gè)孔洞的直徑Φ800m/m，高度為2500m/m的圓柱形模具內(nèi)，在20℃的水中養(yǎng)護(hù)52小時(shí)，95小時(shí)、190小時(shí)，其聲速分別2470m/s、2610m/s、2770m/s，密度為1680kg/m3、2470m/s、2610m/s 。
該模型制作時(shí)要求重量誤差不大于0.5％，另外在用G級(jí)水泥代替加砂水泥時(shí)，模塊的密度及聲速應(yīng)當(dāng)增加，選用重晶石粉做原料時(shí)，可增加模塊的密度，但對(duì)聲波影響不大，用水涮石可增加模塊的聲速，對(duì)密度影響不大。
實(shí)施例二制作中速、中等聲阻抗模擬地層的模塊。
采用低密度水泥∶水＝300∶95的重量配比取低密度水泥30公斤，水95公斤，混合后，攪拌5分鐘后，將混合材料填充在模具體內(nèi)，然后在20℃的水中養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后，制成的模塊其聲速分別為聲速為2420-4790m/s，密度1890--2260kg/m3，聲阻抗為4.3--10.03mpa.s/m3。
權(quán)利要求
1.一種使用固井水泥及添加劑制作模塊的方法，其特征在于(1)制造模擬縱波聲速為1970m/s--277m/s密度為1680kg/m3--2650kg/m3的低聲速，低阻抗的模塊采用低密度水泥、石膏、水的混合物按其重量比300∶100∶200，混合攪抖5分鐘后，澆鑄在模型內(nèi)養(yǎng)護(hù)52小時(shí)，其聲速值應(yīng)為1680kg/m3，養(yǎng)護(hù)95小時(shí)后聲速應(yīng)為2610m/s，190小時(shí)后，聲速應(yīng)為2770m/s；(2)制造模擬縱波聲速為2420m/s--4790m/s，密度為1890kg/m3--2260kg/m3的中等聲速、中等聲阻抗的模塊采用，低密度水泥、水的混合物，按其重量比300∶95配制后，攪抖5分鐘澆鑄在模型內(nèi)養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后，其聲速值應(yīng)為3340m/s，養(yǎng)護(hù)88小時(shí)后聲速值應(yīng)為3470m/s，208小時(shí)后為3350m/s；(3)制造模擬縱波聲速為4020--5800m/s，密度為2400kg/m3的高聲速，高阻抗模擬地層的模塊采用，加砂G級(jí)水泥、重晶石粉水的混合物，按其重量比300∶75∶90，攪抖5分鐘后燒鑄，然后在20℃水中養(yǎng)護(hù)39小時(shí)后，其聲速值應(yīng)為3430m/s養(yǎng)護(hù)88小時(shí)后應(yīng)為3820m/s，養(yǎng)護(hù)208小時(shí)應(yīng)為3980m/s，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年后，聲速應(yīng)增加12％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井水泥及添加劑制做模塊的方法，其特征在于添加劑的材質(zhì)還可選用石英砂和水涮石做原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于固井質(zhì)量聲波檢測儀器刻度的模擬地層制做方法,它是用固井水泥及添加材料制作成具有某些特定聲阻抗值的模擬地層或巖石的模塊的一種方法,使用本發(fā)明可制作成低、中、高聲阻抗模擬地層,制作材料分別選用低密度水泥、石膏、重晶石粉、水涮石、石英砂、水,并按一定比例混合配制、澆鑄成型后,在水中養(yǎng)護(hù)而成所制出的模型可代替天然巖石,本巖后模型由于制造均勻,特別是在進(jìn)行模擬刻度時(shí)更具有標(biāo)定價(jià)值,另外由于用本方法制造模塊簡單,且模擬聲速的巖石模塊聲阻抗不同,使測量結(jié)果更貼近天然巖石。
文檔編號(hào)C04B28/04GK1173477SQ9711068
公開日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1997年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月3日
發(fā)明者楚澤涵, 徐凌堂, 姜皓, 朱亞和, 劉祝萍, 陳小東, 陳林峰 申請(qǐng)人:遼河石油勘探局測井公司