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1、固井质量测井解释评价技术,1.水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定 1)油气层固井，设计水泥返高应超过油气层顶界150米，实际封过油气层顶部不少于50米。其中要求合格的水泥环段，对于浅于2000米的井不少于10米，深于2000米的井不少于20米。2)为了保证套管鞋封固质量，油层套管采用双塞固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10米，技术套管（或先期完成井）一般为20米，套管鞋位置应尽量靠近井底。,注水泥的质量要求,2.水泥环质量鉴定 目前我国水泥环质量鉴定一般以声幅测井（CBL，也称水泥胶结测井）为准。声幅相对值在15%（油田现场有的也采用10%）以内为优等，30%为合格；声幅超过30%的井段则视
2、为水泥封固不合格。声幅测井一般在注水泥后24小时到48小时内进行，但对特殊井（如尾管固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可依具体情况而定。现在，变密度测井（VDL）也在逐渐普及。,1.井温测井 水泥的水化反应是一放热反应，其凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内流体，可使井内温度上升一定数值，如622。而环空中没有水泥的井段，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定水泥浆在环空中的返高位置（即水泥顶部深度）。,水泥环质量检测和评价,井温测井示意图图,2.声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井是根据声学原理所进行的测井。在井下，从测井仪声波发射器发出声波，声波向四周以近似球形的波阵面发散，通过不
3、同的介质和路线后传播到接收器。最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波（叫套管波）所产生的折射波（图7-19），其次是传到地层后又传播回来的地层波，尽管在钻井液内声波的传播距离最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液波（泥浆波）到达最迟。声幅测井记录的是最先到达的套管波的首波幅度。,2.声幅测井（水泥胶结测井）套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量，既声幅要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质性质及其分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，因此向管内散失的能量为恒定值。在此基础上的套管波的衰减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况。实验证明，在其它条件不变的情况下，套
4、管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间存在线性关系，即与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越小，而当管外全为钻井液时，所接收的声幅最大。,2.声幅测井（水泥胶结测井）由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比例的电压大小，加以记录。沿井深由下而上进行测试，就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线。应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段的声幅值为基准）。相对幅度目的段声幅曲线幅度自由套管段声幅曲线幅度100%。,二、水泥环质量检测和评价,井段B的相对声幅大于30%，为不合格井段 图7-20 声幅测井曲线示意图,图7
5、-19 声幅测井示意图 1电缆 2发射器 3接收器 4套管 5水泥环 6地层,3.声波变密度测井 声幅测井测量记录的是套管首波幅度。声波变密度测井（VDL，简称变密度测井）是用接收器将套管波、地层波等声波幅度按到达时间先后全部测量记录，再用一定的方法显示，以评价水泥环质量的测井方法。当进行变密度测井时，同时进行声幅测井。变密度测井因为能够测量记录地层波，因此能够反映出水泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况。将变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更全面地评价水泥环质量。,图7-21 水泥胶结变密度测井示意图 1电缆 2发射器 3CBL接收器 4VDL接收器 5套管 6水泥环 7地层,变密度,
6、SBT,水泥密度,固井质量评价方法,测井方法简介,声波变密度测井原理,扶正器,发射探头,接收探头1,接收探头2,扶正器,变密度测井,套管波,地层波,泥浆波,自由套管,差胶结,部分胶结,一界面胶结好、二界面胶结中等,完全胶结,扶正器,GR,密度探头,厚度探头,伽马源,扶正器,核测井原理,水泥密度测井,分区水泥胶结测井仪器采用分别装在6个滑板上的12个高频定向换能器声系，从纵向和横向（沿套管圆周）两个方向，将套管周围划分成六个区域定向测量，从而直观显示水泥环的胶结情况。该仪器克服了原来CBL及VDL测量井周平均贡献信号不能区分低强度水泥但固结良好及高强度水泥但有窜槽等情况的弱点。仪器还提供了6个定
7、向补偿衰减测量，由套管周边的水泥胶结图像可以识别出小到15宽的窜槽，并可以得到窜槽的长度，有效地克服了普通CBL及VDL仪器测量资料所反映的多解性。,SBT六臂纵向展开图,SBT测井原理,SBT六臂横向截面图,水泥胶结较好图像特征,水泥胶结质量较差图像特征,自由套管图像特征,水泥窜槽图像特征,井孔声压表达式及合成波形的计算,基于wigner-ville分布(WVD)的时频特征分析,套管波频率与水泥胶结关系实验,理论与实验基础,固井质量评价系统简介,一界面胶结指数及套管波衰减的计算,环空水泥充填量的表达与计算,地层信号的检测与二界面胶结指数的表达,模型系数的熵环空水泥充填量,评价参数及胶结分级标
8、准,变密度解释方法研究,一界面的胶结指数为：FD=(AMx-AM)/(AMx-AMn)；二界面胶结指数为：SD=(COR-CORmn)/(CORmx-CORmn)；环空水泥充填率(声充填率)为：FL=(SHN-SHNmn)/(SHNmx-SHNmn)。,通过大量的模型井和实际井计算观察，当上述胶结指数计算合理时水泥胶结分级标准可给定如下：而介于0.70.9之间可认为胶结中等。值得指出，若胶结分级为好，且分隔段较长时，可以认为是不易窜槽层段，层间窜漏的概率很小，但胶结中等不能肯定是否窜漏，而胶结差窜漏的概率则非常大。,评价参数及胶结分级标准,水泥密度响应关系,套管厚度计算,评价参数及分级标准,核
9、密度测井固井质量评价方法,核密度测井固井质量评价方法研究,水泥密度测井与通常的密度测井相似，利用了物质对伽玛光子的康普顿散射作用。伽玛源向井孔外发射伽玛光子，经管外介质散射吸收后被探测到。探测器计数率与探测距离x和物质密度b的基本关系是:,套管井是一复杂多层介质，在套管井中进行核密度测井时探测器计数率分别受套管厚度、水泥密度、地层密度等因素的影响。即便如此，实验和数值模拟结果均显示这种关系仍服从上述基本关系。,水泥密度响应关系,c为系数。,套管厚度测量对工程上有较大意义，同时它是计算水泥密度的不可缺少的信息。套管厚度计算通常采用图板关系。由于国内没有多个套管厚度的井，无法建立该关系。通过大量的
10、文献调查，我们获得了俄罗斯的套管厚度计算图板相关文献。它是针对俄罗斯国内146mm和168mm两种外径套管。但我国常用的是139.7mm和177.8mm的外径套管。现有引进的俄罗斯软件只好采用俄罗斯的套管尺寸，但通过改变标准计数率来达到计算厚度的目的。为了改变这种状况，本项研究中我们重新计算了适合我国国内套管尺寸的套管厚度图板。计算方法是从俄罗斯图板关系插值外推，然后采用多项式拟和重建得到这两种套管尺寸图板。,套管厚度计算,俄罗斯核密度测井评价固井质量的本质是通过计算套管外环空充填介质的密度，来确定管外水泥充填的程度。由此，相应于声波水泥充填率，我们提出一个核充填率参数HL：,评价参数及分级标
11、准,通过充填率可评价管外是否存在缺陷以及缺陷的大小。鉴于此，本项研究中综合评价的分级采用充填率进行。仅有声测井时，采用声充填率，仅有核测井时采用核充填率，对于声核的组合测井，采用综合评价方法。具体处理方法如下：,声测井与核测井固井质量的综合评价,系统特色,安装方便升级方便实现了野外数据的自动解编与无缝连接绘图模板的自动装入与成果输出模板的多样性方便灵活的图形交互功能,数据解编模块,结果输出模块,数据处理模块,Cycle name,CES 3.0套管井水泥胶结质量评价系统,3英尺声幅计算、5英尺套管波分析地层波分析、套管厚度、水泥密度、结果标准化、胶结分级,软件界面,1、适用于PC和SUN工作站
12、的工作平台。2、能够根据国内外常用的各种固井质量检测声测井仪器资料（如：新乡、521、西安的声幅/变密度仪器、MAK-2声波、SBT等）评价固井质量，相对于国内外同类解释软件增加了计算一、二胶结指数、声波水泥充填率、水泥密度充填率、判别一、二界面结论和综合结论描述等功能。3、能对现有4种型号的伽马密度测井仪器的测井资料进行解释处理，具有独创的、适用于中国国情的解释公式及解释图板。4、声核综合解释理可以解决微间隙、判别沟槽等工程技术难题，弥补了单一类型方法各自的缺陷，在国内测井同行业中具有独特的技术优势。,新软件计算结果 俄罗斯软件计算结果对比,应用实例,一号井模拟井,俄罗斯牛X井SGDT-CB
13、L/VDL评价和胶结分级结果(噪声消除),SBT图象正确反映一界面胶结情况,锦X井SBT解释成果图（中等胶结）,锦X井SBT解释成果图（窜槽）,DX井SGDT-CBL/VDL评价和胶结分级结果(微间隙),DX井SGDT-CBL/VDL评价和胶结分级结果(水泥缺失),钻塞前,钻塞后,钻水泥塞对固井质量的影响,变密度与水泥密度资料反映一致,变密度与水泥密度资料反映一致,平均密度1.89 g/cm3,现场根据该结论直接射开78、80、81(顶3m)、86和90层，此5层合采，用6mm油咀，日产油24.8 m3、气4589 m3、无水。,判断微间隙,混浆带变化过程,9.19,8.1,10.36,10.36,检测下错的套管程序及位置,检查固井质量,评价两个界面的胶结情况确定套管接箍位置测量地层放射性强度进行地层对比确定水泥返高及混浆带位置可以评价高速地层固井质量确定管外工具位置确定套管程序及管外扶正器位置测量环空充填介质密度及套管偏心率测量套管壁厚度区分水泥环的微间隙与水泥量缺失确定管外水泥充填情况,
