固井质量测井解释评价技术.

水泥环质量检测和评价
1. 井温测井
水泥的水化反应是一放热反应，其凝结过程中所放出
的热量通过套管传给套管内流体，可使井内温度上升
一定数值，如6℃～22℃。而环空中没有水泥的井段
，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定水 泥浆在环空中的返高位置（即水泥顶部深度）。
井温测井示意图图
2. 声幅测井（水泥胶结测井） 声幅测井是根据声学原理所进行的测井。在井下，从测井仪声 波发射器发出声波，声波向四周以近似球形的波阵面发散，通 过不同的介质和路线后传播到接收器。最先到达接收器的是沿
变密度
SBT
水泥密度
扶正器 发射探头
接收探头1
接收探头2
扶正器 声波变密度测井原理
套管波
地层波
泥浆波
扶正器 GR 密度探头 150℃ 厚度探头 120℃ 175℃
伽马源
小直径
扶正器 辽河测井公司 核测井原理
Liaohe Wireline Service
分区水泥胶结测井仪器采用分别装在6个滑板上的12个高频定向换 能器声系，从纵向和横向（沿套管圆周）两个方向，将套管周围划分成 六个区域定向测量，从而直观显示水泥环的胶结情况。该仪器克服了原 来CBL及VDL测量井周平均贡献信号不能区分低强度水泥但固结良好及高 强度水泥但有窜槽等情况的弱点。仪器还提供了6个定向补偿衰减测量， 由套管周边的水泥胶结图像可以识别出小到15°宽的窜槽，并可以得到 窜槽的长度，有效地克服了普通CBL及VDL仪器测量资料所反映的多解性。
水泥胶结分级标准可给定如下：
一界面指数 胶 结 好 二界面指数 声充填率 一界面指数 胶 结 差 二界面指数 声充填率 FD > 0.9 SD > 0.9 FL > 0.9 FD < 0.7 SD < 0.7 FL< 0.7
×100% 。
二、水泥环质量检测和评价
图7-19 声幅测井示意图 1——电缆 2——发射器 3——接收器 4——套管 5——水泥环 6——地层
井段B的相对声幅大于30%，为 不合格井段
图7-20
声幅测井曲线示意图
3.
声波变密度测井
声幅测井测量记录的是套管首波幅度。声波变密度测井（ VDL，简称变密度测井）是用接收器将套管波、地层波等 声波幅度按到达时间先后全部测量记录，再用一定的方法 显示，以评价水泥环质量的测井方法。当进行变密度测井 时，同时进行声幅测井。
SBT六臂纵向展开图
60o
SBT六臂横向截面图
声波
优点： 评价一、二界面； 价格低，在生产上广 泛使用。 缺点： 各种仪器性能不一； 解释标准不统一； 数据格式不统一。
密度
优点： 检测管外充填介质的 密度、套管壁厚度、 偏心及确定微间隙。 缺点： 没有源程序，DOS程 序界面，操作繁琐， 处理井段长时就出故 障，效率低下。
由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比例的电压大小 ，加以记录。沿井深由下而上进行测试，就可得到一条沿井深 反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线。应用声幅测井曲线 检测水泥环质量是通过相对幅度进行的（以环空内全为钻井液 的自由套管段的声幅值为基准）。
相对幅度＝目的段声幅曲线幅度／自由套管段声幅曲线幅度
内散失的能量为恒定值。在此基础上的套管波的衰减程度就将
取决于管外水泥与套管的胶结情况。实验证明，在其它条件不 变的情况下，套管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分 所占套管周长的百分数之间存在线性关系，即与套管胶结的水 泥越多，所接收的声幅越小，而当管外全为钻井液时，所接收 的声幅最大。
2.
声幅测井（水泥胶结测பைடு நூலகம்）
注水泥的质量要求
1. 水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定
1)油气层固井，设计水泥返高应超过油气层顶界 150米，实际封过油气层顶部不少于50米。其中要 求合格的水泥环段，对于浅于2000米的井不少于 10米，深于2000米的井不少于20米。 2)为了保证套管鞋封固质量，油层套管采用双塞 固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10米，技术 套管（或先期完成井）一般为20米，套管鞋位置
应尽量靠近井底。
2.
水泥环质量鉴定
目前我国水泥环质量鉴定一般以声幅测井（CBL，也
称水泥胶结测井）为准。声幅相对值在15%（油田现
场有的也采用10%）以内为优等，30%为合格；声幅超 过30%的井段则视为水泥封固不合格。声幅测井一般 在注水泥后24小时到48小时内进行，但对特殊井（如 尾管固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可依 具体情况而定。现在，变密度测井（VDL）也在逐渐 普及。
SBT
优点： 准确评价一界面的胶 结状况。 缺点： 不能对二界面给出评 价结果。
理论与实验基础
井孔声压表达式及 合成波形的计算
基于wigner-ville 分布(WVD) 的时频特征分析
套管波频率与 水泥胶结关系实验
一界面胶结指数及套管波衰减的计算
评价参数及胶结分级标准 环空水泥充填量的表达与计算
着套管传播的滑行波（叫套管波）所产生的折射波（图7-19）
，其次是传到地层后又传播回来的地层波，尽管在钻井液内声 波的传播距离最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻 井液波（泥浆波）到达最迟。声幅测井记录的是最先到达的套 管波的首波幅度。
2.
声幅测井（水泥胶结测井）
套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量，既声幅 要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质性质及其 分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，因此向管
变密度测井因为能够测量记录地层波，因此能够反映出水
泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况。将变密度测井结 果与声幅测井结果对比分析，可以更全面地评价水泥环质 量。
图7-21
水泥胶结——变密度测井示意图 2——发射器
1——电缆
3——CBL接收器 4——VDL接收器 5——套管 6——水泥环 7——地层
模型系数的熵—环空水泥充填量
地层信号的检测与二界面胶结指数的表达
一界面的胶结指数为：
FD=(AMx-AM )/(AMx-AMn)；
二界面胶结指数为：
SD=(COR-CORmn)/(CORmx-CORmn)；
环空水泥充填率(声充填率)为：
FL= (SHN-SHNmn)/(SHNmx-SHNmn)。
评价参数及胶结分级标准 通过大量的模型井和实际井计算观察，当上述胶结指数计算合理时