固井质量评价方法及应用(一).ppt

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1、固井质量评价方法及应用,王泽华老师2008年12月,第一节 前言一、固井质量评价的发展二、固井质量评价现状三、固井质量评价存在的问题四、新疆测井公司固井质量评价技术第二节 声波基础知识 一、岩石的声波速度 二、岩石的声波幅度 三、声场中的物理量 四、声波在两种介质界面上的反射和折射第三节 油井的井身结构及井口装置 一、井身结构 二、井口深度及井口装置第四节 固井评价测井一、声幅测井（CBL）二、声波变密度测井(VDL)三、水泥评价测井仪(CET)四、井下超声电视测井(BHTV、CAST)五、分区水泥胶结测井（SBT）六、脉冲回声仪（PET）七、MAK-2声波测井八、加压验窜方法第五节 SY T

2、6592-2004固井质量评价方法,内 容,目前复杂的地质条件和井身结构给固井工作造成很大的难度，在一定程度上制约了固井质量的提高。尽管如此，我国每年固井合格率仍然达到98%以上，优质率也很高，但是固井后经常发生油、气、水窜现象，说明单独采用水泥胶结测井（CBL）很容易造成误判。目前，我国固井在外加剂(外掺料)应用、工艺技术发展等方面与国外相比有一定的差距，落后的固井手段与优良的测井评价互相矛盾，应消除标准要求低等人为方面的因素。变密度测井(VDL)记录了声波波列信息,如套管波、地层波、流体波等，这些波列的传播时间长短、强弱以及存在与否等特征，都与水泥胶结情况有关，因此通过对声幅、变密度资料的

3、分析,可以较好地评价第一、第二界面的水泥胶结情况。变密度测井有效地弥补了CBL测井的不足，通过全波列测井图的分析,能很好地解释第二界面的胶结信息，它与CBL测井配对使用，可以更加准确地了解第一界面和第二界面的胶结质量，辨别微间隙和窜槽。尽管声幅、变密度测井明显提高了水泥胶结评价水平，但没有完全克服声幅测井的缺点，没有提高纵向分辨率，对水泥在管外的分布方位无法识别，对第二界面还只能定性评价，固井质量评价结果也会出现偏差。分区水泥胶结测井（SBT）测井克服了CBL测井的诸多不足(受微环隙、快速地层、外层套管、水泥环隙、仪器偏心、气侵、钻井液密度和性能变化及刻度不当等因素的影响），采用多信息直观显示

4、尤其是水泥环胶结成像。目前，SBT等先进仪器具有很强的技术优越性，应大力推广应用。,第一节 前言,固井质量评价测井初级阶段 井温测井：2O世纪3O年代中期采用井温测井方法评 价固井质量，它是利用水泥水化放热反应的原理确定水泥返高。放射性示踪测井：3O年代末期采用放射性示踪法确定水泥返高。声幅测井：出现在6O年代的早期，它是利用单发单收声系接收发射探头发射的声波脉冲，并通过固定测量门测量套管滑行波首波幅度，用相对幅度法解释评价水泥固井质量。,一、固井质量评价的发展,一、固井质量评价的发展,固井质量评价测井中级阶段 CBL-VDL测井：到了7O年代，声幅测井得到了较大的发展，主要表现在解释方法的改

5、进和增加了声波变密度测井(VDL)，这种测井技术采用单发双收声系，测量两个参数，一个是前面提到的声幅，另一个是套管、水泥环、地层、流体等波列即全波列，经灰度处理后亦称声波变密度，这就是油田常用的简称为声变的测井技术。由于VDL的引入和CBL测井解释的改进，使固井质量评价仅从I界面，发展到可评价界面，同时对测井质量控制、资料解释的符合率都得到了相应的提高。,一、固井质量评价的发展,固井质量评价测井高级阶段 随着CBL-VDL测井的应用，人们发现这种采用水泥胶结指数评价固井质量的方法评价的是套管周围360o内固井质量的平均响应，不能识别套管外低角度的泥缺失，有时发生在解释为固井质量好的井段上出现了

6、窜槽.因此,8O年代后期研究出可以识别套管外水泥缺失角度的仪器方法，这种方法包括两种主要技术，一种是滑行波测量方法分扇区测井技术SBT，另一种是脉冲超声扫描测井法CAST-V。,目前，国内大多数油田采用CBL/VDL来检测固井质量，固井质量的解释仍以CBL曲线为主。国内对固井质量的评价标准为：固井声幅相对值30%(低密度水泥40%)，评价为胶结质量差。随着固井工艺技术和外加剂等技术的发展，此标准已不能很好地适应当前固井质量评价的需要。近十年来，国内各油田的固井质量合格率基本保持在98%左右，东部有的油田更是连续几年固井质量合格率都达到100%。但是有些合格井甚至CBL优质井，经过射孔改造后，经

7、常发生环空窜流现象，直接反映出第二界面的胶结质量比较差。过去一直认为只要第一界面胶结好，第二界面胶结必然好，但事实证明，在套管和水泥胶结好时，水泥和地层之间也有可能出现窜槽或胶结差的现象。国外在固井质量评价标准方面要求很严格，不单以第一界面(CBL测井得出)的固井情况来评价固井质量，更主要的是检查第二界面的胶结情况，并且参考投产以后层间是否发生窜流为依据。即使CBL测井良好，如果VDL、SBT检测不好或试油过程中发生窜流,也认为固井质量不好。由于国外对固井质量的检测要求较高，所以虽然在固井技术、外加剂方面技术实力较强，注水泥施工自动化程度较高，但其固井质量合格率与国内相比较低，只有80%左右。

8、,二、固井质量评价现状,三、固井质量评价存在的问题,测井仪的多样化导致解释偏差 国内目前用于检查封固质量的仪器有多种类型,各种仪器测井的灵敏度各不相同。即使是同一种仪器也有性能上的差异。在解释水泥胶结状况时,不应忽视这种差异,现有的固井质量检查往往不太重视这种差异。,三、固井质量评价存在的问题,影响套管波首波幅度的因素简单化 现有的固井解释评价不确定因素较多,结论存在多解性。主要存在以下4个的问题:(1)认为套管与水泥环胶结的质量是影响套管波首波幅度的唯一因素,忽视了水泥环的类型(低密度、G级加砂、纯G级)、厚度、水灰比、套管直径和壁厚及外部地层的声学特性等因素对套管波首波幅度的影响。忽视这些

9、因素的影响,有可能把胶结不好的层段判断为胶结中等甚至良好,也有可能把胶结良好的层段判断为胶结中等甚至不好。(2)缺乏定量解释的实验及理论支持,解释评价模型过于简单,因此评价胶结程度好坏的概念模糊。(3)不能准确分辨径向窜槽和纵向窜槽,对于未胶结层段的方位无法作出准确的定位,对于厚度小于仪器纵向分辨率的薄层胶结状况无法准确评估,薄层水泥环的评价问题一直没有得到很好解决。(4)固井质量评价缺乏一致性,不同油田的地层特点不同,难以统一标准。上述这些问题的存在很容易导致固井质量解释时误差较大或错判。,四、新疆测井公司固井质量评价技术,新疆油田测井公司固井质量评价仪器分为2个系列：声波测井系列：包括声幅

10、、声波变密度、PET脉冲回波、MAK-2声波、SBT扇区水泥胶结、CAST-V井周声波扫描测井等;放射性测井系列：伽玛密度测井。,纵波（压缩波、P波）波传播方向和质点振动方向相互一致。横波（剪切波、S波）波传播方向与质点振动方向相互垂直。纵波和横波的传播速度 Vp,Vs 与弹性参数有如下关系：E:杨氏模量：泊松比：物质密度，：拉梅系数,第二节 声波基础知识,一、岩石的声波速度,声波是物质的一种运动形式，它由物质的机械振动产生，通过质点间的相互作用将振动由近及远的传播。声波的物理特性：速度、幅度、频率等被声波测井利用。,声波,二、岩石的声波幅度,声波能量与幅度的平方成正比，声幅高低反映声能大小。

11、声波在介质中传播时，一是因为内摩擦原因，造成热能损失，介质吸收声能使声幅衰减，衰减规律为：式中 J0:初始声强 J：声波经l距离后的声强：介质吸收系数衰减的大小和岩石的密度以及声波的频率有关。密度小声速低，声能衰减大，声波幅度低（声波频率高，声波幅度衰减大）。,二是由于波前扩展或界面反射造成的声能衰减。所以通过声波幅度的衰减可以了解岩层的特点或固井质量。,声压（p)：声波传播过程中，在介质中某点施加的压力。达因/厘米2。声功率（w)：声波传播过程中，某单位时间内通过波阵面的能量。尔格/秒。声强（J)：声波传播过程中，某单位时间内通过单位波阵面的能量。尔格/秒厘米2 p=vz，z=vp,s w=

12、pvs J=w/s=pv=p2/z 式中v：质点振动速度，vp,s：纵波、横波速度，：介质密度，s：面积声阻抗（z）：就是介质密度和声波在该介质中传播速度的乘积，z=vp,s。声耦合率：两种介质的声阻抗之比z1/z2。介质1和介质2声阻抗差越大，声耦合率越差，声能量就不易从介质1传到介质2中去。通过界面在介质2中传播的折射波的能量就越小。如果两介质声阻抗相近，声耦合的好，声波几乎都形成折射波通过界面在介质2中传播。这时反射波的能量就非常小。,三、声场中的物理量,各种介质的声阻抗,四、声波在两种介质界面上的反射和折射,反射系数：=J1/J0折射系数:=J2/J0=1当=0时，2=0,Z1、Z2相

13、差越大，大，小。讨论：1）+=1，或J0=J1+J2，声强守恒定律。2）和 表示声波在两种介质中能量分配关系。,图2-1中给出了工程测井常遇到的井身结构示意图。,图2-1 井身结构示意图,第三节 油井的井身结构及井口装置,一、井身结构,井身结构中的所有深度均从钻井时转盘补心面算起。,套管下入长度和下入深度不一致，其差值是套管近地面一根的接箍面至转盘补心平面距离，即套管头至补心距；套补距：套管法兰到补心面的的距离；油补距：油管头法兰顶面(套管四通法兰顶面)到补心面的距离。,图2-2 油套补距及套管头至补心距示意图,二、井口深度及井口装置,1.井中深度,通常井口装置就是指采油树，如图11-3所示。

14、,图2-3 井口装置示意图 1油管压力表；2清蜡闸门；4油嘴套；5出油管；6总闸门；7套管闸门；8套管压力表；9套管；10油管,2.井口装置,固井失败的主要后果是会导致渗透层之间流体的渗流。因此固井质量评价是工程测井中重要的一个作业，发现问题应及时修补。目前用于评价固井质量的测井主要有声幅测量或叫水泥胶结测井CBL（Cement Bond Logging）、声波变密度测井VDL(Variable Density Logging)、水泥评价测井CET（Cement Evaluation Tool）、分区水泥胶结测井SBT(Segmented Bond Tool)。当前，CBL、VDL应用最多。,

15、第四节 固井评价测井,声幅测井时记录沿套管传播的声波幅度（滑行波），以此来判断水泥胶结的好坏。固井声幅测井的下井仪器如图3-1所示。接收器接收的典型声幅信号如图3-2所示。,图3-1 水泥胶结测井,图3-2 两种典型的声幅信号,一、声幅测井,1.基本原理,CBL下井仪器如图所示，采用单发单收声系，源距为3ft(0.91m)。可以近似认为，发射换能器发出声波，其中以临界角入射的声波，在泥浆与套管的界面上折射，产生沿这个界面在套管中传播的滑行波（即套管波），套管波又以临界角折射进入井内泥浆到达接收换能器被接收。仪器测量记录套管波的第一峰的幅度值（以mV为单位），即水泥胶结测井曲线。这个幅度值的大小

16、除了决定于套管与水泥胶结程度外，还受套管尺寸、水泥环强度和厚度以及仪器居中情况的影响。若套管与水泥胶结良好，这时套管与水泥环的声阻抗差较小，声耦合较好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播。因此，套管波能量有较大的衰减，测量记录到的水泥胶结测井值就很小；若套管与水泥胶结不好，套管外有泥浆存在，套管与管外泥浆的声阻抗差很大，声耦合较差，套管波的能量不容易通过套管外泥浆传播到地层中去。因此套管波能量衰减较小，水泥胶结测井值很大，从而利用水泥胶结测井曲线值可以判断固井质量。,(1)、套管厚度 套管越厚，声幅衰减越小(2)、水泥环和仪器偏心 水泥的密度越大，水泥的抗压强度越高，其声阻抗与套管的差异就越小

17、，套管波的幅度将变小。在水泥密度一定的条件下，水泥环越厚，声波幅度越小。当厚度大于2 cm时，套管波的幅度将降至最小且保持不变；仪器偏心时，声波沿不同的路径到达接收器，此时记录到的首波到达时间不同，实验表明，当仪器偏离中心0.25英寸时，首波幅度将减小二分之一。因此，测井时应使仪器居中测量。(3)测井时间 水泥凝固20小时后，水泥抗压强度达到标称值的80%以上，可以进行测井。否则，水泥与套管胶结较差。,2.影响声幅的主要因素,3.CBL测井曲线,（1）在水泥面以上曲线幅度最大，在套管接箍处出现幅度变小的尖峰，这是因为声波在套管接箍处能量损耗增大的缘故。（2）深度由浅变深、曲线首次由高幅度向低幅

18、度变化处为水泥面返高位置。（3）在套管外水泥胶结良好处，曲线幅度为低值。水泥胶结测井已广泛用于检查固井质量，并已总结出一套解释方法，如根据模拟井实验表明，可用声波相对幅度的大小来判断固井质量：声波相对幅度(目的层井段的声波幅度/套管外全是泥浆的井段的声波幅度)x100%通常，相对幅度越小，固井质量越好；反之相对幅度越大，固井质量越差。根据实验结果和实际经验，可将固井质量划分为三个等级：胶结质量良好，相对幅度40%,3.CBL测井曲线,根据相对幅度定性判断固井质量固然是水泥胶结测井解释的依据，但不能机械地生搬硬套，还要参考井径等曲线，同时还要了解固井施工情况，如水灰比、水泥上返速度和使用的添加剂

19、类型等，必须综合各方面的资料，才能得出准确可靠的判断。CBL测量的是套管波的首波幅度。首波幅度的大小主要取决于水泥与套管外壁的胶结程度，因此只能解决第一界面（套管外壁与水泥环的界面）的问题，而水泥环与井壁（水泥环与地层）之间是否胶结良好，即第二界面的问题是无法解决的。但由于水泥胶结测井方法简单，易于解释，仍然是判断固井质量的常用方法。,为了消除以上各因素对套管首波的影响，常采用声波幅度相对幅度进行解释，即：引进的CBL仪器把套管的直径、壁厚、水泥抗压强度综合起来利用胶结指数（BI）评价胶结效果，式中为C相对幅度，A为目的层段的声波幅度值，A0为自由套管的声波幅度值，Amin表示100%胶结井段

20、的套管波的首波幅度。解释时通常认为：BI=1 胶结好；1.0 BI 0.8 胶结良好；0.8 BI 0.6 胶结中等；0.6 BI 0.3 胶结不好；BI 0.3 胶结差，出现窜槽。,（11-13）,（11-16）,4.资料分析,反映第一、二界面水泥胶结质量,变密度,二、声波变密度测井(VDL),1.测井原理,泥浆波,1.测井原理,VDL利用单发单收声系进行全波列测量，源距为5ft(1.52m)，在1ms的时间间隔内，能够测量套管波、水泥环波、地层波、泥浆波等。在测量时把信号幅度的正半周保留，将负半周去掉，正半周的信号输入到调辉管，将声波幅度的大小转变为光辉度的强弱，信号为零幅度时用灰色表示，

21、正幅度用黑色表示，黑色的深浅表示信号幅度的大小；负半周用白色表示，在照相记录仪上就显示出随深度变化的黑、白相间的条纹，即显示为声波信号的强度时间记录。,2.曲线分析,经过模拟实验发现，在不同的固井质量情况下，套管波与地层波的幅度变化有一定的 规律。如左图:当套管外无水泥，只有泥浆时，此时第一界面声耦合不好，致使大部分声能量沿套管传播，极小部分传到地层，甚至传不到地层，这是套管波的幅度很大，而地层波的幅度很小，甚至看不到地层波（图a）。当水泥环与套管及地层胶结良好时，声耦合好，声波能量基本上传到地层，此时套管波幅度小，而地层波的幅度较大（图b）。当第一界面胶结良好，而水泥环与地层胶结不好时，声波

22、大部分能量传到水泥环中，由于水泥环吸收强，致使声波幅度明显衰减，此时所有波的幅度都很低（图c）。当套管偏斜时，一侧与水泥胶结良好，而另一部分与没有水泥，地层称为窜槽，声波能量一部分沿套管传播，另一部分传入地层，此时既有地层波的显示，也有套管波的显示（图d）。,声波变密度测井组合曲线 CBL、VDL CCL、GR,固井质量测井要求1、应在注水泥后2448h（最佳测量时间）之间进行测量。2、仪器在自由套管井段进行刻度。3、测至水泥面以上进入自由套管至少五个稳定接箍。,3.固井声幅及变密度测井曲线及要求,声幅曲线质量要求 1、自由套管处幅度在8cm12cm之间，接箍显示清楚，接箍信号的相对幅度大于2

23、cm。2、曲线不得出现的负值。3、曲线重复误差应小于10%。变密度曲线质量要求 1、自由套管处VDL套管波显示清楚，明暗条纹可辨，箍处有明显的“人”字形条纹。2、VDL显示对比度清晰、适中、明暗变化正常。3、VDL与CBL曲线有良好的对应关系。磁性定位曲线质量要求 1、必须连续记录，干扰信号幅度小于接箍信号幅度的13。2、接箍信号不能出现畸形峰。3、短套管附近、井底、目的层段不得缺失接箍信号。,3.固井声幅及变密度测井曲线及要求,4.CBL和VDL评价准则,(1)、自由套管 在自由套管井段，大部分声波能量沿套管传播，传到地层中的声波能量非常小。因此在变密度图上出现强套管波信号，声波在套管壁上反

24、复振荡形成前6至8个波全是套管波。传播时间稍有增加，套管波幅度变小，变密度曲线在接箍处有人字纹显示。,5.资料解释,(2)、水泥与套管及地层胶结良好 在水泥与地层胶结都好的井段，因为水泥与钢管的声阻抗很接近，大部分声波能量穿过套管及水泥环进入地层传播。因此，在变密度图上套管波信号很弱或不存在，而地层波信号很强。甚至某些快速地层的地层波会出现在套管的位置上。,5.资料解释,a good CBLCheck qualityLook at TT curveCheck CBL curveRelatively low amplitudeVerify VDLNo casing arrivalsFormati

25、on arrivals,(3)、水泥与地层胶结差，与套管胶结好 在这种情况下，大部分声波能量穿过套管水泥环界面进入泥环，但传到地层中的声波能量很小，声波能量在水泥环中被衰减损耗。因此在变密度图上套管波信号很弱，以致E1幅度在检测电平之下，使传播时的测量将由触发，使得首波到达时间曲线（TT2）摇摆不定，此波称为周波踊跃。,5.资料解释,Check qualityLook at TT curveCheck CBL curveRelatively high amplitudeVerify VDLCasing arrivalsWeak formation arrivals,7号油层与 上临水层间封固不

26、好，易发生窜槽。射开7号油层试油，结果日产水3.5t，不产油,直接检查第一胶结界面，通过分析资料，找出窜槽部位，施工方法简洁明了。可通过加压消除微环空影响，根据水泥胶结指数确定窜槽位置。,实例：变密度验窜,5.资料解释,5.资料解释,VDL定性解释固井质量的测井特征表,另外，在VDL测井图（辉度图）中，套管接箍也有显示，显示出“人字形”的条纹线。CBL或VDL是反映套管周围水泥胶结的平均状况，不能反映套管周围不同方位的水泥胶结状况，近年来又发明了研究套管周围360方位的水泥胶结情况的测井方法。,图3-4是CET测量原理结构图。声系有八个声波换能器，采用螺旋式排列，可以对套管进行扫描，在360度

27、的圆周上形成45度的扇形面，超声波换能器可同时发射和接收八个声波信号。,图3-4 水泥评价测井仪测量原理,三、水泥评价测井仪 CET,1.测量原理,CET的仪器中，8个测量晶体纵向排列在2英尺的距离上，每个探头的外径为4英寸或3.375英寸，另外还有第九个晶体装在最下部，它把传播时间转换成距离（精度0.1 mm），由此可以确定仪器的相对方位，并得出相距45的8个视半径值，并进一步计算出4个套管直径和一条平均井径，最后计算其椭圆度（最大直径和最小直径的比值），作为衡量套管变形、损坏、崩塌的一个较灵敏的指标。(1)、仪器测量的特点 a、减小微裂环的影响 b、天然气效应识别(2)、与CBL、VDL相

28、比，CET有以下优点：a、用八个换能器可以进行沿径向的水泥胶结评价；b、确定管外流体的抗压强度；c、可以消除微环的影响；d、可以消除环境影响：快速地层到达波、天然气效应、双 套管等。e、可以确定井眼的几何信息：套管椭圆度；损坏程度等。,2.现场测量与资料处理,若没有CET仪器，必须采用CBL、VDL仪器时，需要采用加压的办法进行测试。微裂缝是指套管外壁与水泥之间存在极小的环空间，一般只有0.1mm厚。产生微环空的原因有以下三种：(1)热致微环空：在水泥凝固时释放热量，使套管受热膨胀。固井后，温度降低，套管收缩，从而导致的环空间隙，这就是热致微环空。(2)工程致微环空：它分两种情况，一是在固井过

29、程中由于某种原因需要加压作业，完工后，压力取消，出现微环空；二是固井后，由于再次钻井，水泥环受振动而产生微环空。(3)次生微环空：由于固井前后静液柱压力变化产生的微环空。,3.裂缝的加压测试,井下超声电视测井又称三维井壁超声成像测井，是利用超声波的传播物和井壁对超声波的反射性质研究井身剖面的。既可用于裸眼井，又可用于套管井。测井结果以图像形式给出。利用计算机图像处理技术对回波幅度及时间信息进行处理，可以以三维、二维方式显示出套管的立体图、纵横截面图，并可同时测出声波井径曲线。仪器的核心是一个压电晶体换能器，测井时向井臂发射2MHz的超声波换能器，同时接收套管反射的回波，同时探头沿井柱旋转扫描。

30、,四、井下超声电视测井,射孔孔眼,节箍,主要应用 在套管井中用于检测套管变形、腐蚀、泄漏与破损等质量情况，识别射孔孔眼检查射孔质量等。轮南202井射孔密度为米16孔/米。从左侧的原始振幅图像上可以清晰的看到每一孔眼的位置，射孔孔眼排列整齐，说明其射孔质量良好。,超声波井壁成像测井（CAST）,五、分区水泥胶结测井SBT及资料解释,阿特拉斯公司的5700系列扇区水泥胶结测井仪（SBT）是该公司20世纪90年代推出的一种新式固井质量评价测井仪。SBT仪器有6个极板，每个极板上有1个发射探头和1个接收探头，共计6个发射探头和6个接收探头，分别用于发射声波和接收声波；测井时SBT安装的6个动力推靠臂各

31、把一块发射和接收换能器滑板贴在套管内壁上，6个极板上的12个高频定向换能器不断的发射和接收声波信号，由于测井时同时测量6个极板分属的6个区域信息，因而可得到6条分区的套管水泥胶结评价曲线，故该仪器称为“分区水泥胶结测井仪”或“扇区水泥胶结测井仪”。,1.测量原理,1.测量原理,SBT 测量系统以环绕方式在包括整个井眼的6个角度区块定量测量水泥胶结情况。声波换能器装在相隔60的称为T1-T6的极板上，支撑滑板与套管内壁接触，进行声波补偿衰减测量。当发射器在每个区块上发射时，两相邻极板上的接收器测量声波幅度，这两个幅度分别为远、近接收器所接收。声波经过两接收之间空间的能量损失，可直接作为衰减测量，

32、由此可推导出套管外这一60范围内的水泥胶结质量。SBT声波滑板阵列360展开图如下图所示。,在对应的SBT分区中，利用4个邻近滑板上的2个发射器和2个接收器组成的声系可从两个方向来测量声波衰减。当发射器T1 发射时，接收器R2 和R3 测量其下行声幅，定义为A12 和A13，如图所示。由于使用同一发射测量两个幅度值，而且衰减测量只取决于幅度比。因此，下行衰减不受发射强度的影响，其结果仅取决于接收器的灵敏度。于是套管波的衰减率为：1（10/d）lg(A12/A13),1.测量原理,同理，当发射器T4 发射，由接收器R2 和R3 测量其声幅，定义为A42 和A43。同样，该衰减值也不受T4发射强度

33、的影响，而仅仅取决于接收器的灵敏度。套管波的衰减率为：2（10/d）lg(A43/A42),1.测量原理,两次测量结果组合在一起可求出补偿后的衰减值：ATC1=1+2=(10/d)lg(A12A43)/(A13A42)因而所得结果消除了接收器灵敏度的影响。这种测量过程在6个分区中的每一个都进行着重复。这样，对于六个区块的每一个，在整个25分贝/英尺的范围内，衰减测量结果得到完全的补偿。发射器和接收器的排列也同时补偿了套管表面不平和套管内壁有残留水泥的影响。,1.测量原理,由于该仪器从纵向、横向（沿套管周围）两个方向测量固井胶结质量，同时该仪器设计考虑的短源距补偿使衰减测量结果基本上不受快地层的

34、影响，因而该仪器能用于各种流体的井内，包括重泥浆和含气井液等。由于SBT是贴井壁测量，测井时只要保持滑板与套管内壁接触，一般的偏心不影响测量结果。,1.测量原理,（1）声波衰减率；（2）最小衰减率；（3）平均声幅；（4）相对方位；（5）五英尺源距的变密度。,2.SBT的测量内容,SBT能详细评价第界面的固井质量,避免了声波变密度解释的多解性和不确定性;而声波变密度在界面胶结好的情况下用于评价第界面的胶结状况。,3.SBT的优点,提供全井眼覆盖的水泥胶结定性分析。不受井中气体、快地层或重泥浆条件的影响。一次测井就能在4.6-16in(114-406mm)套管中有效反映均匀胶结段和水泥通道或环空。

35、对仪器中度偏心不敏感。不受温度和压力变化的影响。不受发射器输出和接收器灵敏度的影响。定位水泥环空或窜槽与井眼底边的夹角。整个测量范围完全补偿。,SBT分区水泥胶结测井变密度图,SBT测井显示一口气侵井的水泥胶结图，平均和最小衰减道之间的阴影间隔为2dB或更小，显示出没有窜槽。这种情况反映了套管周围分布着低阻抗材料。,SBT分区水泥胶结测井成果图,（1）SBT的刻度简易，灵活可靠，只需在测井之前将套管参数与水泥参数输入计算机即可,提供全井眼覆盖的水泥胶结定性分析。（2）SBT有六个推靠臂，每臂推靠力为50磅，仪器收臂，下井通畅；上提测量时张臂，可在内径为4.516英寸套管中测量，而不存在偏心影响

36、，在井斜达45时仍可取得合格资料。（3）SBT能够确定水泥窜槽的有无，大小和方位，有较高的周向分辨率,定位水泥环空或窜槽。（4）SBT测井与井内泥浆性质无关,不受井中气体、快地层或重泥浆条件的影响。不受温度和压力变化的影响。（5）由于SBT的源距、间距小，在这个距离内地层波始终赶不上套管波，故首波总是套管波。所以，SBT的测量结果不受快地层的影响。,3.SBT的优点,耐温：350(177)耐压：20000PSI(137.9 Mpa)最小套管直径：4.5 IN.最大套管直径：16 IN.仪器直径：3.38 IN最大测井速度：10.7m/min套管斜度：60动态范围：025 db/ft衰减测量精度

37、：1.0 dB/ft垂直分辨率：0.25 ft(7.62 cm)探测深度：2 in.(5.08 cm)电缆要求：单芯或7芯电缆,4.仪器性能参数及技术指标,5.分区水泥胶结测井资料解释,应用(1)能对套管与水泥、地层与水泥胶结胶结情况准确评价。（2）能有效地在大直径套管中使用，而且能在一个单趟中测得不同尺寸套管的数据。（3）一次测井就能反映均匀胶结段和水泥通道或环空,5.分区水泥胶结测井资料解释,套管壁厚 in,SBT测井可直接用衰减曲线来评价水泥胶结质量，根据测量的平均衰减率曲线ATAV，套管壁厚，就可以用图版进行水泥胶结质量的评价。,根据SBT提供的资料求胶结比BR：,用下式可将声波衰减率

38、转换为胶结比：BR=(AAfp)/(AgAfp)式中：A-计算点的衰减率，dB/ft；Ag当次固井水泥胶结最好井段的衰减率；dB/ft；Afp自由套管的衰减率。dB/ft；,根据石油天然气行业标准，用BR判断水泥胶结为：BR0.8为胶结优；0.5BR0.8为胶结中等（合格）；BR0.5为胶结差（不合格）,5.分区水泥胶结测井资料解释,水泥胶结强度对于SBT测井，水泥胶结强度由下式求取：Smm=48.5【（T0.1）（AmmAfp）】2.5式中：T套管壁厚，in；Amm计算深度点的最小衰减率（即ATMN）dB/ft；Afp自由套管的衰减率，dB/ft；Smm最小水泥胶结强度，psi。,5.分区水

39、泥胶结测井资料解释,六、脉冲回声仪（PET）,PET仪器是从哈里伯顿公司引进的,通过以双螺旋结构的8个探头,按1、3、5、7、2、4、6、8的顺序以直径成对的形式安装,每个探头既是发射器又是接收器,可发射中心频率为500kHz的短脉冲,在套管上产生反射波和共振波。在8个探头的下面安装有第9个探头,用于测量声波在流体中的传播时间。通过对反射波、共振波和传播时间的处理可以得到充填介质的抗压缩强度和声阻抗,覆盖360的第界面胶结成像图、声波接箍、平均厚度、偏心率、套管椭圆度等。PET适于较详细地评价第界面水泥胶结状况,探测窜槽方位,检查套管厚度,检查套管内径和椭圆度,探测相对方位和倾斜度,探测流体传

40、播时间。,1.测量原理,PET是一种超声脉冲水泥胶结测井评价仪。其井下仪上有8个探头。每个探头即是发射器又是接收器，发射器向套管内壁垂直发射500KHz的超声脉冲。每个探头所发射和接收的超声波覆盖套管壁的45区域。通过对8个探头所接收到的超声回波信号进行分析，可对套管四周360区域每一部分的水泥胶结质量进行分区评价和对套管质量进行评价。,1.测量原理,六、脉冲回声仪（PET）,PET超声脉冲组合测井可同时记录自然伽玛曲线（GR）、磁性定位曲线（CCL）、声波节箍曲线（ACCL）、泥浆传播时间曲线（FTT）、仪器方位曲线（RB）、井斜曲线（DEVI）、套管椭圆度曲线（OVAL）、仪器在套管中的偏

41、心度曲线（ECTY）、8条水泥抗压强度曲线（CS1CS8）或8条声阻抗曲线（Z1Z8）、平均抗压强度曲线（AVCN）、最大抗压强度曲线（MXCN）、最小抗压强度曲线（MNCN）、平均声阻抗曲线（AVZ）、最大声阻抗曲线（MXZ）和最小声阻抗曲线（MNZ）等。,2.测井记录曲线,优点PET测井的八个探头能提供第一界面0-360度区域水泥阻抗（或抗压强度）展开图。测井不受微环间隙、快地层、岩性、仪器偏心等环境因素的影响。应用对水泥与套管的胶结情况进行更精确的评价测量的井径和方位曲线，可以准确地判断窜槽、孔洞的相对方位用于套管质量评价，如井斜曲线、套管内径、套管壁厚、套管的椭圆度等测井资料,3.优点

42、及应用,CBL/VDL与PET对比图,壁厚变化评价图,声阻抗变化评价图,莫005井PET与CBL、VDL测井对比,平均抗压强度曲线,最小抗压强度曲线,最大抗压强度曲线,抗压强度成像展开图,井斜曲线,变密度图,声幅曲线,仪器性能及记录曲线,评价参数及影响因素比较,它是从俄罗斯引进的,其测井原理与声波变密度测井原理基本一致,所不同的只是它不提取首波绝对幅度的大小,而是研究首波的幅度衰减和时间特性。为此,它通过设置固定时间窗口和滑动时间窗口从得到的2个全波列中提取以下6条参数曲线:首波到达R1的时间t1;首波到达R2的时间t2,首波时差t;R1记录的首波衰减d1k;R2记录的首波衰减d2k;首波的衰

43、减系数Ak。如果地层波的传播速度vn小于套管波的传播速度vk(vnvk,水泥环与套管和地层又都胶结良好,则沿地层传播的弹性波能进入到固定时间窗内,在这种情况下,上述参数将反映地层波的传播特性。如果套管波的幅度小于门坎幅度值,水泥环与套管和地层又是完全胶结,上述参数则反映地层波的传播特性;相反,若套管波的幅度超过门坎幅度值,上述参数则反应套管波的传播特性,七、MAK-2声波测井,该仪器为单发双收声系（如图1），其原理与常规变密度测井仪基本相同，测量由声波（频率为20KHZ）发射器发射，经过泥浆、套管、水泥环和地层等介质传播后折射到1米、1.5米源距的两个声波接收器中的声波全波信号。MAK-2声波

44、测井不提取首波绝对幅度的大小，而是研究首波的幅度衰减和时间特性。为此，通过设置固定时间窗口和滑动时间窗口从得到的两个全波列中提取六条参数曲线。,MAK-2声波变密度测井仪基本原理,夏72井,射开井段4808-4826m，日产油：56.95，气：0.42*104方,八、加压验窜方法,用测井（CBL、VDL、SBT）和加压验窜两种方法，作为对水泥环质量进行评定的标准。如用测井方法已能清楚断定水泥环质量，则可不再使用加压验窜方法。否则，还须使用加压验窜方法进行评判。,加压验窜方法用于测井方法鉴定为不合格，且窜槽可能性极大的井段水泥环质量鉴定。其具体方法是：在被鉴定段上下两处射孔（一般每处射0.5米，

45、共5孔），在上下射孔段之间坐封隔器，加压20MPa。如果30分钟窜通量不大于200公升，该段水泥环可鉴定为合格，30分钟窜通量大于200公升则鉴定为不合格。不合格水泥环经挤水泥补救后能达到合格标准，仍应鉴定为合格。,1.固井水泥环质量标准,套管柱试压与水泥环质量鉴定同样是固井质量评定的重要组成部分。试压液的选用：2013 3/8表层套管柱及9 5/8技术套管柱，使用井内钻井液。7油层套管柱管外水泥面以下100米至井口段使用清水，其余井段为原钻井液。尾管固井水泥浆未返至尾管头时试压，用原钻井液。,2.套管柱试压标准,按以下数值加压，30分钟压降不超过0.5MPa为合格。,2.套管柱试压标准,祝愿各位 身体健康！一切顺利！,