固井质量测井仪刻度方法研究总结报告

固井质量测井仪刻度方法研究编写人：刘伟坚审核人：唐金波审定人：朱振生大港油田集团测井公司二零零五年十二月目录一、研究大纲二、研究报告三、研究结论固井质量测井仪刻度方法研究第一部分研究大纲一、项目来源：大港油田集团公司测井公司科研项目《固井质量测井仪刻度方法研究》是由测井公司勘探开发测井分公司提出，经大港油田测井公司技术委员会批准立项，该项目的编号为：科CJ2005-14。

该项目的起止时间为2005年1月至2005年12月，在整个研制过程中为了使该项目得到顺利展开，最终顺利地完成该项目，将2005年研制过程分成如下几个阶段进行：2005.01-2005.03 准备、收集资料、确定项目研究方向和目标；2005.04-2005.06 各油田调研分析；2005.07-2005.09 刻度方法分析与方案的形成；2005.10-2005.12 总结与报告编写；二、课题的研究内容与技术经济指标研究内容：1、影响固井质量测井仪刻度原因分析；2、固井质量测井仪在无自由套管情况下刻度方法研究；3、固井质量测井仪在有自由套管情况下刻度方法研究。

技术经济指标：形成固井质量测井仪刻度方法可执行方案。

三、项目概述该项目立项后，技术人员对现有的刻度方法影响因素分析，在调研其他油田（胜利与辽河）关于固井质量测井的刻度方法与刻度井群的基础上，形成固井质量测井仪的刻度方法及实施方案。

四、课题已完成工作：1、完成相关资料收集整理工作，确定了研究方向和目标，对影响固井质量测井仪刻度的原因进行了分析。

2、完成了各油田调研分析工作，总结了辽河、胜利油田的固井质量刻度方法。

3、结合公司情况，提出供参考的两种方法。

固井质量测井仪刻度方法研究第二部分研究报告一、概述对于以油气勘探开发效益为基本出发点的油公司来说，固井是油气井建井的关键环节，也是保证油气井生产寿命的关键所在。

固井质量对油气田勘探开发效益和油气田开发产能建设，具有十分重要的意义。

固井质量的核心问题是水泥环层间封隔性能。

近年来，在重点井试油或投入生产之前，勘探开发部门都十分重视固井质量，要求测井解释人员给出水泥环层间封隔的确切结论，以便为实施分层测试和分层开采提供决策依据。

如果固井质量误评价，就可能导致试油资料和生产动态的错误分析，从而耽误油气层发现或造成不必要的昂贵费时的验窜和补挤水泥作业。

固井设计和施工单位是通过固井质量评价来了解固井设计和施工效果的。

如果原本固井质量合格的作业评价为“不合格”，固井公司必然修改固井设计。

而原本固井质量不合格的作业将被评价为“合格”，固井公司必然认为目前的固井设计和施工工艺是可行的。

所以，固井质量误评价将在邻井造成固井问题。

长期以来，人们习惯于仅利用相对声幅和固定指标评价固井质量。

这种评价指标是基于以前常用7″套管固井和3英尺（或1米）源距相对声幅理论研究、实验研究及现场经验制定的。

但实际套管尺寸变化很大，声幅测量源距也不统一。

通常，只要试油或油气开采过程中未出现异常情况，就不会讨论水泥环层间封隔性能，更没有制定水泥环层间封隔性能评价标准。

这就易于出现无据可依、因人而异和误评价的局面。

研究和现场经验表明，固井质量测井存在地球物理探测的共同弱点——多解性。

只有在理想条件下，仅利用CBL曲线就可以正确评价固井质量。

多数情况下，固井质量测井响应受固井质量以外其它因素的影响或干扰。

水泥环层间封隔性能除了与水泥胶结状况有关外，还与其它多种因素有关。

本次课题在综合分析固井质量测量影响因素的基础上，对如何通过固井质量刻度量化影响因素展开了研究。

二、固井质量测井原理大港测井公司常用的固井质量的测井评价方法主要包括三种：国产声幅变密度测井技术（CBL/VDL）、美国阿特拉斯公司的分区水泥胶结测井技术（SBT）和俄罗斯的声波－伽马密度测井。

1．声幅变密度（CBL/VDL）测井原理固井声幅测量中，由发射器发射声脉冲，经泥浆折射入套管，产生套管波。

按照费尔玛定理，套管波沿最短路径传播，折射入泥浆，接收器接收纵波第一波，有的接收负波，有的接收正峰，然后由电子线路把它转换为相应的电压值予以记录。

在仪器沿井身移动时，测出一条沿井身变化的固井声幅曲线，目前我们采用的是三英尺源距的声幅测量曲线。

声幅曲线主要用于一界面胶结质量的评价。

在变密度测井中，记录两种不同源距（3英尺、5英尺）的波列，一般测井评价中使用5英尺的变密度图形。

这主要是由于较长的源距对于不同波列的区分更为有效。

变密度图形以其颜色深浅表示接收信号的强弱，从而判断一二界面的胶结质量。

波列中，波的幅度越大，则其变密度图的颜色就越深；反之则越浅。

变密度测井根据地层波的强弱进行二界面胶结质量的评价。

2．分区式水泥胶结测井（SBT）原理分区水泥胶结测井仪（SBT）从纵向和横向（沿套管圆周）两个方向测量水泥胶结质量。

它利用装在六个滑板上的12个高频定向换能器的声系来定量测量套管周围六个60度区块。

有六个动力推靠臂，每个臂把一块发射和接收换能器滑板贴在套管内壁上。

该仪器设计考虑的短源距使补偿衰减测量结果基本上不受快地层的影响。

该仪器单有一部分提供“定向束”全波波列或变密度显示。

声波能量的定向方式突出水泥与地层界面的效应，同时使套管效应减至最小程度。

SBT测井与变密度测井比较存在的优点主要有以下几点：仪器环井周分为六个区域测量水泥胶结情况；不受快地层的影响；声波能量的定向方式突出水泥与地层界面的效应，同时使套管效应减至最小程度；适合在各种流体的井内测井，包括重泥浆和含气井液；不受仪器偏心的影响，可以在水平井中进行测量；可沿套管整个圆周纵向和横向测量水泥胶结的质量。

利用补偿衰减测量水泥胶结情况，对有无空套管刻度都可进行测量（适合于水泥返到地面胶结固井质量评价）。

3．声波-伽马密度测井原理俄罗斯的声波-伽马测井仪分为声波和伽马密度测井仪器，其中声波仪器（МАК-Ⅱ）与CBL/VDL测量原理、仪器结构基本相同，都是测量套管滑行波的首波，不同在于МАК-2测量套管滑行波的时间和衰减特征，而不是测量滑行波的首波幅度。

测量的参数有两个接收器分别记录的首波传播时间T1、T2（由此可计算出声波时差ΔT）、首波到达第一、第二接收器的衰减αk1、αk2（由此计算出衰减系数αk和声波变密度），进而给出一、二界面的水泥固井质量评价结果。

伽马密度测井（сгдт-HB）由一个250毫居里的铯137源产生一个放射性伽玛射线源场，在其周围附近的介质有井液、套管、和水泥以及地层，在源距为0.24米位置设置套管壁厚探测器，在源距为0.4米的位置设置了6个不同方位（以井轴中心为中点）均匀分布的水泥厚度探测器，还有1个自然伽玛探测器,分别探测来自套管、水泥环、泥浆液介质产生非弹性碰撞的次生伽玛射线记数，进而计算出水泥环平均密度、套管厚度、套管偏心。

利用SGDT测井可以获得以下八条参数曲线：GK——自然伽玛计数曲线TI——套管壁厚计数曲线S1—S6 ——六条水泥密度计数曲线将上面8条曲线并结合裸眼井径和地层密度等资料利用SGDT伽玛密度评价系统，通过模拟井中建立的解释模型，将密度和厚度探头的计数率转换为充填介质平均密度（g/cm3）和套管壁厚度（mm），并计算出套管偏心率。

从而评价水泥胶结质量、确定水泥返高和自由套管井段、检查套管损坏位置、检查套管程序以及确定套管相对于井壁的偏心率等。

MAK2-SGDT测井的优点MAK2-SGDT测井技术与其他固井测井技术相对比具有如下技术优势：测井过程不进行仪器刻度，只在数据处理过程中输入标准的、统一的、理论标定数据；一界面固井质量评价实现了定量处理，二界面实现了半定量处理；与SGDT伽玛密度/厚度仪一起综合解释，可直接直观判断第一或第二界面串槽，水泥空隙，套管与水泥脱落等水泥胶结中的问题。

三、三种固井评价方法对比三种固井测井评价方法在技术特点、评价方法和评价标准上也具有一定的差异。

1、声幅变密度测井（CBL/VDL）评价声幅变密度测井根据声幅测量评价一界面胶结，根据变密度测井评价二界面胶结质量，表1列出了该测井方法的解释评价标准。

表1 CBL/VDL测井评价标准根据上述评价标准，可以直观进行固井质量的定量评价。

2、分区水泥胶结测井（SBT）评价方法分区水泥胶结测井一界面为成像显示，二界面利用变密度测井进行评价。

SBT二界面的评价方法与声幅变密度测井相同，一界面评价方法如下：分区阵列图定量显示所有6个补偿衰减测量值、仪器方位曲线、变衰减图（VAL）或套管周围随深度变化“水泥胶结图”。

VAL图的色彩范围是从黑到白，灰度的增量为20%，共分为五级。

色彩最黑的代表胶结率大于80%；白色代表胶结率小于20%的未胶结套管；三种不同的灰度色调代表上述两种极端情况之间的胶结状况。

阴影区或白区的宽度指示该特定深度窜槽的程度。

SBT在自由套管中的显示为：在主测井图上，平均衰减曲线和最小衰减曲线之间的幅度差极小，VDL图基本上没有地层信号，为一组黑白相间的直条带，套管接箍非常清楚。

这与CBL在自由套管处的显示相同；SBT水泥胶结良好的地层的显示为：主测井图平均衰减和最小衰减曲线基本无差异；水泥胶结图基本上呈黑色。

部分胶结地层的显示为： VDL图上基本无套管信号显示，最小衰减曲线和平均衰减曲线之间的差异很大，分区曲线上，衰减程度明显不同，根据分区曲线的衰减程度可以容易判断出套管周围不同方位的水泥胶结情况。

3、声波－伽马密度测井（MAK2-SGDT）评价利用测量得到的声波衰减、变密度和密度曲线，根据理论计算参数关系，确定了以下四种结论：自由套管；一界面部分胶结，二界面不确定；一界面完全胶结，二界面完全胶结；一界面完全胶结，二界面部分胶结。

上述四种评价结论无法满足油田固井质量评价的需要，因此在上述评价的基础上，根据表2确定的二界面评价标准，对声波－伽马密度的固井二界面测井结果进行重新评价，消除“不确定”结论。

表2 Ⅱ界面固井质量综合评价标准四、影响套管波幅度的各种因素套管井中，声幅—变密度测井的测量受到许多因素的影响，其中一些是由于测量施工过程中仪器本身的原因引起的，而另一些则是由于固井一二界面各声波传播介质的特殊性质造成的。

前者在测井资料中有一定的反映，可以根据测量所得到的资料进行识别，从而在固井质量评价中对其影响进行一定的校正；而后者多是由于井身特殊情况造成的，不易识别。

但要准确评价固井质量，这些影响因素必须予以考虑。

根据现有的认识，影响声固井质量测井的因素可分为3 大类, 这些因素对套管波首波幅度及由之计算的胶结指数B I、VDL 迹线、套管波时差等各种反映固井质量的声波测井参数都有影响。

由于套管波首幅是水泥胶结评价中最重要的参数, 故在此主要讨论影响套管波幅度的各种因素。

1、与水泥环有关的因素(1)水泥环与套管的胶结程度这是影响套管波幅度的主要因素, 也是声波水泥胶结测井的目的所在。