固井質量檢測、評價及問題分析

摘要：聲波測井是根據聲波（或彈性波）在介質中傳播原理，通過測量井壁介質的聲學性質（聲波傳播速度、幅度等）來判斷井壁地層的地質特性及其井眼工程狀況的一類測井方法，分為聲波幅度測井（CBL）和聲波變密度測井（VDL）。隨油田勘探開發的進一步深入，除了單層套管，雙層套管的井也越來越多。由于介質增多，評價難度也有所增加。在現場測試中遇到了各種問題，我們進行了認真分析，尋找原因和解決辦法。

關鍵詞：固井質量;聲波幅度測井;聲波變密度測井;雙層套管固井質量的評價

引言

變密度測井能夠有效檢查水泥環膠結質量，對油田勘探開發起著重要的作用。固井質量檢測方法和后期資料的解釋、評價和應用則是重中之重，只有合理的應用到實際中才能有效服務地質的后期開發。

1 固井質量檢測方法

1.1 聲波幅度測井（CBL）

聲波幅度測井是通過測量聲波幅度的衰減來認識地層性質和水泥膠結情況的一種測井方法。測試時發射換能器發出聲波，若套管與水泥（第一界面）膠結良好，這時套管與水泥環的聲耦合好，套管波的能量容易通過水泥環向外傳播，因此套管波能量有較大衰減。記錄到的水泥膠結測井值就很小。反之，套管波能量衰減較小。記錄到的水泥膠結測井值就很大。利用測井曲線值就可以判斷固井質量。接收探頭只記錄首波（套管波）的幅值，這個幅值只能反映第一界面的膠結情況，不能反映第二膠結面的情況。

1.2 聲波變密度測井（VDL）

變密度測井是為了解決二界面膠結情況而提出的。其井下儀器為單發單收系統，當發射器以固有（20KHZ）頻率發射聲脈沖時，接收器接收一個時間軸上從200～ 1200μs這一組約12～17個聲脈沖信號，測井系統把其正半周（或負半周）的幅度轉變成正比的灰度信號，那么連續測量就可以記錄到整條變密度曲線。從而實現對水泥膠結情況進行評價。當井下儀器工作時，聲波信號可以沿4個途徑傳播，接收器依次得到波有：套管波、地層波、水泥環波、泥漿波。

2 測井資料的解釋評價

2.1 單層套管的資料解釋

（1）、自由套管（一界面膠結差）

大部分能量通過套管傳播回到接收器，很少有能量進入地層中。全波列波形中套管波幅度很大，地層波非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為黑白反差明顯呈整齊直線條;沒有地層波，為套管波后續波，右端呈灰白間隔的直線條，是泥漿波。聲幅曲線為高幅值。（圖1）

（2）、僅一界面膠結好

大部分能量通過套管透射到水泥環中，很少進入地層中。全波列波形中套管波幅度弱，地層波也非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失;套管波后為水泥環波，衰減無規則，幅度小，有時無顯示，泥漿波呈灰白間隔的直線條。聲幅曲線為低幅值。（圖2）

（3）、部分膠結

一部分能量在套管中傳播，也有相當大能量透射到地層中。全波列波形中套管波幅度中等，地層波也呈中等強度。變密度曲線左端套管波為灰白間隔直線條;右端地層波為灰白間隔的曲線條。聲幅曲線為中等幅值。（圖3）

（4）、兩個界面都膠結好

套管、水泥和地層連成一體，大部分能量通過套管透射水泥，再透射到地層中。全波列波形中套管波幅度很弱，地層波很強。變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失;右端地層波為黑白反差明顯的曲線條。聲幅曲線為低幅值。（圖4）

2.2 雙層套管固井質量的評價

（1）一界面（內套管和內水泥環）膠結差

內層套管直徑139.7mm，計算內層套管首波到時為347μs，實測第一相線到時350μs，為內層套管首波。套管波不延遲，比自由套管弱，在內層套管接箍處出現人字形變化，評價為一界面膠結差，二三四界面無法判斷。（圖5）

（2）一界面膠結好，二界面（內水泥環和外套管）膠結差

解釋井段套管首波無，套管波后續波比較明顯，節箍顯示為內層套管節箍，無地層波。評價為一界面膠結好，二界面膠結不好。三、四界面無法解釋。（圖6）

（3）一、二界面膠結中等以上、第三界面（外套管和外水泥環）膠結差

聲波的傳播途徑為內層套管一內層水泥環一外層套管。由于聲波傳到外層套管，CBL及VDL均能顯示外層套管接箍信息，變密度顯示第1、第2條相線套管波消失，后續波為明顯的套管波顯示，說明第一、二界面膠結為中等以上，聲波能傳播到外層套管，但因第三界面膠結差致沒有地層波出現。（圖7）

（4、一二三界面膠結好，四界面（外水泥環和地層）膠結不好。

聲波的傳播途徑為內層套管一內層水泥環一外層套管一外層水泥環。測井資料顯示：CBL曲線數值低且基本穩定，VDL前3條相線套管波基本消失，全波列出現強、弱不等的套管波，且與膠結好的井段相比后續波較弱，無地層波出現。評價為一二三界面膠結好，四界面膠結不好。（圖8）

（5）四個界面膠結均好

解釋井段地層波明顯且連續，無套管首波，套管波的后續波很弱，聲波幾乎只沿地層傳播，評價為四個界面均膠結好。

3 遇到的問題、原因分析及解決辦法

3.1 測試中遇到的問題

（1）測試資料顯示在第一界面膠結好或中等的情況下，變密度波列顯示的干擾比較多;（個別稀油井和水井，大部分為油特別稠的稠油井）。

（2）地層波不明顯（主要集中在稠油井和雙套管井）。

3.2、原因分析

（1）儀器發射能量和探頭接收靈敏度的影響

由于探頭本身或者探頭被死油污染等原因，發射能量不夠，接受靈敏度不夠，在稠油介質中衰減過大，聲波不能傳播到地層。

（2）儀器的信噪比影響，信噪比差，有用信號比率小，容易受滑環的影響。

（3）稠油膠質含量高、粘度高流動性差;其中介質的粘度大而造成質點間內摩擦增大，使一部分能量轉成熱能，稠油相對稀油而言對聲波的吸收衰減大。

（4）稠油井介質均勻性差，分布不均;

稠油井長期高溫開采后，井內的死油和顆粒狀的油塊很多，呈現固液混合而且分布不均勻，導致聲波的散射衰減大，另外相當一部分死油長期附著在套管內壁上，影響聲波的正常傳輸途徑，造成聲波的干擾。

（5）高溫高壓蒸汽對地層、套管有直接的破壞作用;

長期的蒸汽吞吐開發方式，對地層的石英、粘土礦物具有溶蝕作用，也使水泥環產生鈣化現象，這種作用和現象是不均勻的，對測試結果有很大干擾。同時由于套管、水泥環、地層三者的熱膨脹系數不同，容易產生套變、二界面的裂縫和微環，聲波在該界面上可能由于空隙使能量衰減，無法進入地層，顯示不出地層的信息。

3.3、建議解決方法

（1）、選擇靈敏度高的發射、接收壓電陶瓷環的探頭;

（2）、提高電路的發射電壓、增強聲波的發射能量;

（3）、降低井下儀器電源模塊的噪聲，提高整體的信噪比;更換掉使用年限較長的滑環，減少對信號的影響;

（4）、測試井（特別是稠油井）有條件盡量刮管（通井）、熱水洗井后進行測試，盡可能減少死油對測試結果的影響。

（5）、測井過程中降低測速、勻速上提測試，根據現場情況，合理調節扶正器的大小，避免探頭掛井壁造成干擾。稠油測試后，對儀器探頭進行清洗，減少附著在探頭上的死油對探頭靈敏度的影響。

參考文獻：

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[2]于 蘭，聲波變密度水泥膠結測井解釋及固井質量評價方法，國外測井技術，2008;

[3]盤宗業，固井質量檢測與評價，測井公司資料解釋研究中心，2010;

[4]聶建山，雙層套管固井水泥膠結波形特征分析，大慶石油地質與開發，2012

作者簡介：

唐明新（1985-），男，中級工程師，2008年畢業于長安大學資源勘查工程專業，現從事油田地質研究工作。