淺談固井質(zhì)量測井評價技術(shù)

1、2010年12月,淺談固井質(zhì)量測井評價技術(shù),第2頁,匯 報 內(nèi) 容,1、前言,2、測井原理,3、固井質(zhì)量測井影響因素,4、固井質(zhì)量測井評價方法,5、MZX1井固井測井實例,,第3頁,前 言,固井有兩個作用：一是要求把油層、水層、氣層之間都封隔起來，二是固定套管。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固井質(zhì)量評價測井技術(shù)也隨之發(fā)展。,,井溫監(jiān)測水泥面,聲波幅度測井,聲波變密度測井,扇區(qū)水泥膠結(jié)測井,伽馬密度+ 聲波變密度,,伽馬密度+ 扇

2、區(qū)水泥膠結(jié),第4頁,匯 報 內(nèi) 容,1、前言,2、測井原理,3、固井質(zhì)量測井影響因素,4、固井質(zhì)量測井評價方法,5、MZX1井固井測井實例,,第5頁,2.1、聲幅測井,測井原理,,聲波幅度（CBL）測井通常采用單發(fā)單收聲系結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)射探頭以固有頻率（一般為20KHz）發(fā)射聲脈沖時，在套管內(nèi)產(chǎn)生“滑行波”叫套管波，折回泥漿的套管波首先到達(dá)接收器被記錄，稱為聲幅測井。 測井原理是： 當(dāng)水泥環(huán)與套管間膠結(jié)不好時，聲能量大部

3、分沿套管傳播而透射到地層中的能量很小，所測聲波幅度信號很強(qiáng)；反之，當(dāng)套管與水泥環(huán)間膠結(jié)良好時，聲能量極易透射到地層中去，所測聲波幅度微弱。根據(jù)反射波能量強(qiáng)弱即聲波幅度值，可判定套管與水泥環(huán)之間（即第一界面）膠結(jié)狀況的好壞。,第6頁,2.1、聲幅測井,測井原理,,優(yōu)點：聲幅測井能在一定程度上快速、簡單、直觀評價第一界面的膠結(jié)質(zhì)量。缺點：無法正確評價第二界面及高速地層固井質(zhì)量。,第7頁,2.2、聲波/變密度測井,測井原理,,聲波變密度測井

4、采用單發(fā)雙收的聲系，當(dāng)發(fā)射器以固有（20KHZ）頻率發(fā)射聲脈沖時，3英尺的接收器記錄沿套管滑行的首波幅度（即相當(dāng)于聲幅測井），5英尺的接收器能測量套管波及后續(xù)波，在時間軸上是從200～1200（或1400）μs這一組約12～14個聲脈沖信號，測井系統(tǒng)把其正半周的幅度轉(zhuǎn)變成正比的灰度信號，那么連續(xù)測量就可以記錄到整條變密度曲線。,第8頁,2.2、聲波/變密度測井,測井原理,,當(dāng)井下儀器工作時，聲波信號可以沿4個途徑傳播：（1）通過泥漿，（

5、2）通過套管，（3）通過水泥環(huán)，（4）通過地層。測井時接收記錄的就是從以上4個傳播路徑到達(dá)接收器的聲波全波列的幅度和到達(dá)時間。但是當(dāng)聲波在水泥中傳播時，衰減很快基本無法探測到，實際上，變密度測井以到達(dá)探測器的時間順序記錄的是套管波-地層波-泥漿波。測井主要關(guān)注的是套管波、地層波的信息,第9頁,2.2、聲波/變密度測井,測井原理,,優(yōu)點：可以確定一界面的膠結(jié)狀況；在一界面膠結(jié)好的情況下，可以確定二界面的膠結(jié)情況；可以評價快速地層井段的

6、固井質(zhì)量。缺點：很難區(qū)分水泥溝槽和孔洞方位；無法識別微環(huán)（洞）。,第10頁,2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測井(SBT),測井原理,,分區(qū)水泥膠結(jié)測井儀器分為兩個測量部分：衰減率測量部分和VDL測量部分。衰減率測量部分利用分別裝在緊貼于套管壁上的6個滑板上的12個高頻定向換能器聲系，VDL測量部分由一個發(fā)射換能器和一個接收換能器組成。,第11頁,2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測井(SBT),測井原理,,主要測井曲線、曲線圖：“曲線” :補(bǔ)償聲

7、波衰減率（ATC）平均衰減率（ATAV）和最小衰減率ATMN）平均聲幅（AMAV）曲線套管波時差（DTMX和DTMN）曲線（測井質(zhì)量控制）“曲線圖”:水泥膠結(jié)圖CEMENT MAP聲波變密度圖。,第12頁,2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測井(SBT),測井原理,,優(yōu)點：（1）不受儀器偏心的影響;（2）適合在各種流體的井內(nèi)測井；（3）不需要自由套管刻度，特別適合于檢測無自由段套管的固井質(zhì)量；（4）基本不受快速地層的影響。(儀器設(shè)

8、計使用的短源距,使補(bǔ)償衰減測量結(jié)果基本上不受快地層的影響。)缺點：無法區(qū)分微環(huán)隙和差膠結(jié)。,第13頁,匯 報 內(nèi) 容,1、前言,3、固井質(zhì)量測井影響因素,4、固井質(zhì)量測井評價方法,5、MZX1井固井測井實例,,2、測井原理,第14頁,3、固井質(zhì)量測井影響因素,,儀器偏心（CBL/VDL測井）水泥候凝時間套管（厚度、大小）水泥環(huán)微間隙水泥類型、水泥密度水泥環(huán)外地層（包括快速地層） （CBL/VDL測井）井身質(zhì)量（CB

9、L/VDL測井）,第15頁,3.1、儀器偏心的影響,測井影響因素,,儀器偏心就是儀器偏離套管中心軸線。儀器偏心會使套管波傳播時間變短，幅度變小，變密度會出現(xiàn)波列疊和現(xiàn)象。,第16頁,3.2、固井后測井時間的影響,測井影響因素,實驗表明：溫度、水泥漿密度和添加劑對水泥候凝時間都有影響，基本規(guī)律是：隨著溫度升高、水泥漿密度增大，水泥候凝時間減少。,第17頁,3.3、套管的影響,測井影響因素,,套管直徑、壁厚和鋼材類型對聲幅有較大影響，分區(qū)水

10、泥膠結(jié)測井（SBT）在刻度時消除其影響，聲波/變密度測井（CBL/VDL）在評價時通過諾模圖消除其影響。,自由套管聲幅,套管內(nèi)徑(in),自由套管聲波幅度—套管內(nèi)徑關(guān)系圖,第18頁,3.4、水泥環(huán)微間隙的影響,測井影響因素,,“微環(huán)空”的存在明顯增大了套管與水泥環(huán)之間的聲阻抗，造成測井響應(yīng)與純泥漿或膠結(jié)不好時的響應(yīng)一致，影響了固井質(zhì)量解釋；微小間隙，它使膠結(jié)好井段的套管波幅度顯示為中等，地層波顯示為膠結(jié)不好或中等。微間隙使套管波幅度變

11、大，地層波強(qiáng)度變?nèi)?，表現(xiàn)為水泥環(huán)膠結(jié)不好。,第19頁,水泥漿類型的影響,測井影響因素,,,水泥漿密度越低，聲幅越大；水灰比越大，聲幅越大。,第20頁,水泥環(huán)外地層（包括快速地層）,測井影響因素,,,快地層(硬石灰?guī)r和白云巖)的聲速超過套管聲速，地層波先到達(dá)接受器，或疊加在套管波之上，影響了固井評價，這時應(yīng)輔助常規(guī)聲波檢驗。,第21頁,匯 報 內(nèi) 容,1、前言,3、固井質(zhì)量測井影響因素,4、固井質(zhì)量測井評價方法,5、MZX1井固井

12、測井實例,,2、測井原理,第22頁,4、固井質(zhì)量測井評價方法,測井評價方法,,,通常情況下，采用套管波首波幅度確定第一界面（水泥與套管之間）的封固質(zhì)量，采用地層波的強(qiáng)弱定性確定第二界面（水泥與地層之間）的封固質(zhì)量或利用地層波頻率、套管波頻率及套管波與地層波平均幅度比的方法來定量評價固井二界面膠結(jié)質(zhì)量。,第23頁,4.1、聲波/變密度測井評價方法,測井評價方法,,,CBL相對幅度法 CBL為套管波幅度讀數(shù)，這種測井方法應(yīng)用

13、較廣，測量參數(shù)較少，解釋方法也相對簡單。CBL使用相對幅度Ｃ評價固井質(zhì)量：其中：CBL—目的井段的CBL值； CBLP—自由套管段的CBL值。 Ｃ≤15％為固井質(zhì)量良好； Ｃ在15％～30％為固井質(zhì)量中； Ｃ≥30％為固井質(zhì)量不好。,部分膠結(jié),膠結(jié)差,無水泥,膠結(jié)良好,第24頁,,4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法,測井評價方法,,,無自由段套管固井的CBL曲線的預(yù)處理

14、無自由段套管固井的CBL曲線的預(yù)處理方法，對于記錄了兩個源距全波波列的水泥膠結(jié)測井，可以從全波波列中提取聲幅曲線，然后，利用式（3）將未經(jīng)百分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化的聲幅值轉(zhuǎn)換為衰減率；對于記錄了兩個源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測井資料，可以利用式（4）將聲幅曲線轉(zhuǎn)換成衰減率；對于僅記錄了一個源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測井，可以根據(jù)式（5）計算衰減率。,,,,,（3）,（4）,（5）,?? ——聲波衰減率，單位為dB/m或dB/ft；?? g——當(dāng)次固井井

15、段中水泥膠結(jié)質(zhì)量最好處的聲波衰減率，可根據(jù)實驗水泥抗壓強(qiáng)度通過本標(biāo)準(zhǔn)圖1求得，單位為dB/m或dB/ft；A1、A2——分別為近接收換能器R1和遠(yuǎn)接收換能器R2接收的聲幅值，單位為%或mV；A1g、A2g——分別為當(dāng)次固井最好水泥膠結(jié)井段近接收換能器R1和遠(yuǎn)接收換能器R2接收的聲幅值，單位為%或mV；,第25頁,4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法,測井評價方法,,,水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法 針對相對幅度法的不足，采用水

16、泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法評價第二界面水泥固井質(zhì)量，水泥膠結(jié)指數(shù)是由CBL曲線轉(zhuǎn)換得到的，它代表水泥環(huán)中膠結(jié)部分占其圓截面的比值。 水泥膠結(jié)指數(shù)是目的層段套管波幅度，相對于自由套管井段套管波幅度的衰減與膠結(jié)良好井段套管波幅度相對于自由套管套管波幅度的衰減之比，計算公式如下：,,第26頁,4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法,測井評價方法,,,水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法通常采用此種評價方法的評價標(biāo)準(zhǔn)為：BI≥0.8，固井質(zhì)量良好；0.

17、4≤BI≤0.8，固井質(zhì)量中等；BI<0.4，固井質(zhì)量差。,,第27頁,4.1.3、水泥膠結(jié)比（BR）法,測井評價方法,,,水泥膠結(jié)比（BR）法膠結(jié)比理論上等于水泥環(huán)中膠結(jié)部分占其圓截面的比值。查閱有關(guān)圖板，可快速確定膠結(jié)比，也可由下式計算膠結(jié)比：,,,,BR——膠結(jié)比；? fp——自由套管聲波衰減率，單位為dB/m或dB/ft；CBLfp——聲幅值，單位為%或mV；? ——測量深度點的聲波衰減率，單位為dB/m或dB/

18、ft；CBL——聲幅值，單位為%或mV。? g——當(dāng)次固井水泥膠結(jié)最好井段的聲波衰減率，通常在當(dāng)次整個測井井段中衰減率最高，單位為dB/m或dB/ft；CBLg——當(dāng)次固井水泥膠結(jié)最好井段的聲幅值，通常在當(dāng)次整個測井井段中聲幅最低，單位為%或mV。,,第28頁,4.1.3、水泥膠結(jié)比（BR）法,測井評價方法,,,水泥膠結(jié)比（BR）法通常采用此種評價方法的評價標(biāo)準(zhǔn)為：BR≥0.8，固井質(zhì)量良好；0.4≤BR≤0.8，固井質(zhì)量中

19、等；BR<0.4，固井質(zhì)量差。,,第29頁,4.2、SBT固井質(zhì)量測井評價方法,測井評價方法,,,水泥膠結(jié)比（BR）法第一界面膠結(jié)狀況評價：①利用衰減率曲線和水泥膠結(jié)圖評價，衰減率越高，對應(yīng)的灰度級別就越高，在水泥膠結(jié)圖上顏色越深。水泥膠結(jié)圖上最高級灰度（顏色最深）代表水泥膠結(jié)良好，最低級灰度（白色）代表水泥膠結(jié)差。②確定膠結(jié)比，用下式確定膠結(jié)比：,,,式中，ATAV為平均衰減率, 單位為dB/ft；??g為完全膠結(jié)井段的衰

20、減率, 單位為dB/ft；?fp為自由套管衰減率，單位為dB/ft。在水泥溝槽以外其它方位膠結(jié)很好的條件下，膠結(jié)比等于膠結(jié)率。,第二界面膠結(jié)狀況評價：與CBL/VDL測井資料的VDL解釋方法相同。,,第30頁,匯 報 內(nèi) 容,1、前言,3、固井質(zhì)量測井影響因素,4、固井質(zhì)量測井評價方法,5、MZX1井固井測井實例,,2、測井原理,第31頁,5.1、MZX1井固井施工特點,固井測井實例,,5.1、固井技術(shù)難點大尺寸套管固井，環(huán)

21、空間隙大，井眼軌跡不規(guī)則，水泥漿的頂替效率低。井深較淺,井底溫度低,低溫下水泥石強(qiáng)度發(fā)展緩慢,低溫下適用于水泥漿的外加劑少,配方篩選困難。上部地層疏松，中部玄武巖含有大量裂縫，封固段又長，易發(fā)生井漏，影響固井質(zhì)量。,,第32頁,5.2、MZX1井固井施工簡況,固井測井實例,,固井施工簡況施工開始時間：200X年11點30分施工結(jié)束時間：200X年12點27分注前置液：4.2方設(shè)計水泥漿量：60方實際注水泥漿：58方水泥漿

22、密度：最大1.95g/cm3，最低1.80 g/cm3，平均 密度1.90g/cm3。,,第33頁,MZX1井第一次固井測井圖,固井測井實例,,第一次固井施工后測井顯示，沒有達(dá)到固井設(shè)計要求，水泥未返出地面，實際返高米，,,固井質(zhì)量成果圖,第34頁,固井測井實例,,第一界面：膠結(jié)中等。（15％<CBL<30％）第二界面：膠結(jié)差。（地層波不清

23、晰）,,固井質(zhì)量成果圖,MZX1井第一次固井測井圖,第35頁,固井測井實例,,第一界面：膠結(jié)好。（CBL<15％）第二界面：膠結(jié)較好。（地層波較清晰）,,固井質(zhì)量成果圖,MZX1井第一次固井測井圖,第36頁,固井測井實例,,第一界面：膠結(jié)好。（CBL<15％）第二界面：膠結(jié)差（地層波不清晰）,,固井質(zhì)量成果圖,MZX1井第二次固井測井圖,,二次固井:從井口生產(chǎn)套管和表層套管之間進(jìn)行擠水泥作業(yè)。,37,不妥之處