水泥密度监测在评估固井工程质量中起着至关重要的作用，水平井中水泥分布不均和套管偏心情况的存在，使水泥环方位密度的准确评估变得复杂。本文提出一种利用多探测器伽马测井仪评价水平井水泥环方位密度的算法。首先，利用微扰理论模拟探测器方位水泥环密度响应，解析水泥环周向非均匀性对伽马射线散射与衰减的影响，依据多探测器的响应差异，校正仪器、套管偏心对方位密度测量响应。然后，通过对空间动态响应函数进行积分，获取各扇区水泥对探测器的权重贡献，建立“扇区密度-探测器响应”的定量映射关系方程组。最后，采用正则化牛顿迭代法反演套管偏心度和水泥环方位密度。该算法有效消除了仪器、套管偏心对方为水泥环密度测量的负面影响，水泥环方位密度计算精度可达0.05g/cm3，显著提高了水泥环方位密度评估的准确性，为油气行业中水泥环方位密度的监测提供了技术支持。
图1 固井质量测量原理示意图 a) 多重介质伽马射线传播示意图 b)多探测器方位密度仪器固井质量测量示意图
图2 套管偏心情况下不同水泥扇区基于空间动态响应函数的贡献情况 a)水泥的扇区分布示意图b）不同扇区对近探测器贡献情况c) 不同扇区对1号远探测器贡献情况d)不同扇区对4号远探测器贡献情况
研究成果发表在石油科学与工程领域国际重要期刊Petroleum Science。论文通讯作者为永利官网张锋教授，第一作者为范继林博士。本研究得到了国家自然科学基金（41974127、42174147）的资助，合作者包括永利集团陈前、宋灏辰和钟路予以及中石油集团测井有限公司戴月祥。
论文信息：JiLin Fan, Feng Zhang, Qian Chen, HaoChen Song, LuYu Zhong, YueXiang Dai, A novel algorithm for evaluating cement azimuthal density based on perturbation theory in horizontal well[J]. Petroleum Science, 2024, 21(1), 244-251, https://doi.org/10.1016/j.petsci.2023.10.007.
