用聲波變密度測井識別微環的影響探討

潘晨曦（大慶鉆探工程公司測井公司吉林事業部，吉林 松原 138000）

1 研究內容概述

1.1 聲波變密度測井的原理

以HC-SGC聲幅變密度自然伽馬節箍組合測井儀為例，這是一種單發雙收的聲波測井儀，主要分為地面儀和井下儀兩部分。

首先，地面儀能夠同步記錄CBL聲幅曲線和VDL變密度曲線，這兩種曲線用來測量和判斷第一膠結面和第二交界面的固井質量，也就是水泥和套管與水泥和底層之間的固井質量。地面儀所收錄的四種測井曲線分別是CBL，VDL，伽馬線和磁定位。

其次，井下儀可以分為兩個主要部分，一個用于發射信號，一個用于接收信號，即聲系部分和電子電路部分。當聲源的頻率達到20KHZ的時候，傳播到兩種介質的交界面就能夠發生發射和折射，不同的探頭接受到這一聲波信號，經過輸入變壓器耦合、放大模擬，最終送入電纜得到地面接收。

1.2 微環以及微環形成的原因

所謂“微環”，是指的油井作業中套管外幣與水泥之間形成的、微小的環形空間，其直徑一般在0.1毫米左右；這種級別的微環是不影響固井質量的，也不會對采油過程產生影響。但是，即便是微環之間不存在聯通的狀態，也會嚴重影響串槽采油注水工作。采油注水工作室確保采油速度的關鍵，為了充分保持油層能量和開采，必須消除微環的影響。

微環形成的原因有以下幾種：

1.2.1 在水泥凝固之前，套管內釋放了井口壓力；

1.2.2 水泥凝固的過程中，套管由于受熱膨脹，導致氣流間隙；

1.2.3 固井后鉆水泥塞作業或通井作業導致撞擊套管，造成水泥環的震動，從而形成微環；

1.2.4 作業過程中套管的外部漆層或者污垢影響，造成水泥脫落；

1.2.5 固井前后由于井內靜液柱壓力變化較大造成。

2 影響聲波變密度測井值的因素

能夠對聲波變密度井值造成影響的因素很多，例如：水泥環的厚度、水泥漿液密度、泥漿氣體侵入、固井檢測的時間等等。其中微環的影響是最嚴重的，而且會存在長期隱患。

K6-116典型固井資料的收集工作先后經歷兩次完成，將兩次資料進行對比之后分析微環；自由套管井是指的在固井上部的部分，該井段不涉及油或水的正常操作，主要用來操作刻度儀器、制定評價標準等。

第一次，固井測試資料顯示，自由套管的接箍明顯，聲波幅度數值在非接箍處達到了100%，同時在固井段有大段的聲幅，峰值達到50%；固井段長度為30-40米左右，變密度波列的變化顯示節箍信號良好，地層波也很清晰，與完井波時差曲線有良好的對應關系；K6-116井在使用聲波幅度評價過程匯總，發現固井質量等級為中級別，也就是說從變密度波列分析，第一膠結面和第二膠結面質量中等（或下等）；綜上所有分析結果，在排除其他意外因素的干擾下，認定是微環的負面影響造成的，因此可以絕對對該古井施壓，以改善兩個膠結面的水泥膠結情況。

第二次（與第一次相隔48小時以上），在進行加壓調試之后，聲幅橫波數值套在非接箍處達到100%。自由套管接箍的位置明顯，同一個固井段的聲波幅度值降低到10%一下，地層波也很清楚；同時發現完井聲波時差曲線和第一次聲波密度測井中發現的關系有良好對應，效果也十分明顯，即在進行施壓之前古井的質量明顯比施壓之后的質量差，由此可以看出通過聲波變密度測井，可以非常清晰定位微環的影響，并作為一種可行的識別方法。

3 水泥膠結質量評價

要明確的一點是，在利用聲波幅度進行固井質量檢測的過程中，相對幅度越大，就說明固井質量越差；聲幅和水泥膠結質量的關系是如下：

3.1 當聲幅小于10%的時候，說明水泥膠結質指數大于0.6，這種狀態下的水泥膠結質量最好；

3.2 當聲幅在10%到30%之間，說明水泥膠結指數在0.3-0.6，這種狀態下的水泥膠結質量可視為中等；

3.3 當聲幅在30%以上，說明水泥膠結指數在0.3以下，這種狀態下的水泥膠結質量可視為差等。

以聲波變密度測井曲線和套管波信號以及底層波的信號強弱變化，可以對第一膠結面和第二膠結面進行定性分析。

當聲波變密度測井曲線顯示，只有較強的套管波信號，為沒有地層波信號，則可以說明該井段為空套管；

當聲波變密度測井曲線顯示，既沒有套管波信號，也沒有地層波信號，說明兩個膠結面的水泥膠結質量很好；

當聲波變密度測井曲線顯示，沒有套管波信號，但是有底層波信號，說明第一膠結面的水泥膠結質量好，而第二界面則比較差；

當聲波變密度測井曲線顯示，存在套管波較強，但是地層波信號很弱，說明兩個水泥膠結的質量一般。

4 結語

聲波研究理論不斷發展已經出現了聲波全波列測井，能夠對水泥和地層的膠結情況進行分析評價，適應的環境也更多。聲波變密度測井是檢驗固井方法的一種，在測量時，主要依據套管波和地層波，當存在井段比較長的時候，微環或者其他因素的影響就比較明顯，因此要對多種情況實現領會應對。

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