国民经济对油气资源需求量持续增长,同时中国许多油田已处于开发中后期,为了进一步挖掘油田潜力,有必要为一些问题老井补充相应数据并对油藏进行动态监测,从而达到提高油田产量的目的。过套管密度测井是挖掘老井潜力的重要手段之一,但也正面临如下一些挑战:第一,易出现套管损伤、腐蚀、穿孔等情况,从而严重影响了油井的寿命和油气产量,而目前缺少一套过套管密度测井准确评估套损的手段与方法;第二,如何利用过套管密度测井对水泥环厚度和密度的更为准确地测量固井质量是目前尚未完全解决的问题;第三,随着富产油气储层的枯竭,老油田薄层储层性质的准确测量对于确定产气层位置和正确评估油气潜力至关重要,目前仍然缺少基于过套管密度测井技术的薄层评估手段。鉴于上面的挑战,为了更好地评价套管井条件下地层密度、套管与水泥环完整性,我们基于四探测器密度测井仪器研究了井内流体、套管厚度、水泥环厚度、地层密度、水泥环密度等因素对四探测器伽马计数的影响,确定了影响计数率的主要因素,获取了探测器计数率与套管井参数的响应关系。基于实验数据和伽马输运数值模拟结果,通过常规理论公式建立了关于套管井参数的四探测器密度测井仪器的正演模型。利用建立的正演模型反演计算套管井参数,并与真实值进行了对比。反演结果表明:套管厚度与真实值吻合较好,但其他三个参数互相影响,反演精度均不理想,需要新的技术路线对多参数关联进行研究。因此我们建立了关于套管井测井参数的人工智能神经网络预测模型。在此模型中,以四个探测器不同能窗的计数作为模型的输入变量,地层与水泥环密度、水泥环与套管厚度等参数作为输出,研究结果表明:该神经网络预测模型可以较好地应用于套管井下的地层密度、套管与水泥环完整性评价,其中地层密度、水泥环厚度、套管厚度、水泥环密度预测的平均绝对误差分别为0.06g/cm~3、0.52cm、0.04cm、0.05g/cm~3,准确度远高于常规理论公式的正演模型。同时,为了正确评价薄层,重点对四探测器密度仪器的探测特性进行了研究,其中主要包括各个探头的探测深度与垂直分辨率,最后基于四探测密度仪器中各个探头探测特性的特点,利用分辨率匹配与小波变换法处理了密度曲线,该方法对薄层的识别取得了较好的效果。