固井质量评价技术及标准的讨论

5、扇区水泥胶结测井（SBT）
它主要从纵向和横向（沿套管圆 周）两个方向测量水泥胶结质量
二、国内外现状
• Sclumberger 公 司 水 泥 评 价 测 井 仪 （CET）
– 是一种用于检查水泥胶结质量的测井仪 器。 – 利用反射声波来确定套管的平均直径、 椭圆度、偏心度及反映水泥胶结质量的 水泥抗压强度等。 – 弥补了声幅测井仪和声波全波列测井仪 的不足。
L90—X1
同位素验窜成果图ห้องสมุดไป่ตู้
L103井
固井水泥浆28方，侯凝27小时后测井
油2.73,无水
KD401井
固井质量评价图
油27.4，无水
小结
• 从上面的实例可以看出，即使在第一界 面（水泥环和套管之间）固井质量较好 的情况下，第二界面（水泥环和地层之 间）的固井质量不一定好。
• 第二界面的固井质量不好，可能形成窜 槽，影响井的正常使用。 • 必须用声波变密度测井资料代替声幅测 井资料评价固井水泥胶结质量。
• 2、水力测试 • 水力测试可以检测邻近层的油、水或气、水窜 槽位置及检查射孔井段的封堵效果。目前最常 用的方法是耐压试验和排液试验。 • （1）耐压试验。耐压试验就是在井口加一定 的压力，观察压力下降的情况，以检查套管柱 的密封性或挤水泥质量。 • （2）排空试验。就是用气举或提捞等方法， 部分或全部掏空井内液体，并关井一段时间， 观察井内变化。
应用（S126井）
本井22--24 号油层与上 临水层间， 封固较好。 射开22、 23、24号油 层合试，日 产油10.1t， 不含水。
水层
水层
7号油层 与 上临水 层间，封 固不好，易 发生窜槽。 射开7号油 层试油， 结果日产 水3.5t，不 产油。
水层
w116井
L90—X1 固井质量成果图
固井质量评价标准的讨论
一、目前执行标准的现状及标准的不足
• 固井质量评价：大部分油田都推广使用 CBL/VDL测井评价技术 • 固井质量评价标准执行本油田的企业标准 或固井质量管理规定
• 中国石油天然气总公司《钻井手册(甲 方)》提出如下标淮：CBL＜15%，固井 质量良好；CBL＝15% ~ 30%，固井质 量合格；CBL＞30%，固井质量差。 • 这个标准忽视了不同套管尺寸和测量源 据对CBL测井的影响，而理论、实践和 现场经验都证明，这个影响是不容忽视 的。
• 声波变密度测井仪（CBL/VDL）， 除记录首波外，还记录到后继 波，不仅可以评价第一界面的 水泥胶结质量，还能较好地评 价第二界面的水泥结质量。 • 在现场推广应用中，见到了较 好效果。
声波变密度的解释标准 （水泥胶结类型与CBL/VDL的对应关系）
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 声波幅度 （CBL） 水泥胶结类型 “自由套管”居中或偏心 第一界面胶结好，第二界面胶结好 第一界面胶结好，第二界面胶结中等 第一界面胶结好，第二界面胶结差 第一界面胶结中等，第二界面胶结好 第一界面胶结中等，第二界面胶结中 等 第一界面胶结中等，第二界面胶结差 第一界面胶结差，第二界面胶结差 幅度 高 低 低 低 中低 中低 中低 高 声波变密度 （VDL） 套管波 强 弱 弱 弱 中强 中强 中强 强 地层 波 无或 强 强 中强 弱或 无 强 中强 弱或 无 无
扇区水泥成像测井图
L602井 固井质量评价图
L602井 固井质量评价图
L602井
SBT反映水泥沟槽
三、存在的主要问题
• 在固井水泥胶结评价测井资料解释中，声波 变密度测井资料评价仍以半定量分析为主， 人为影响较大，需要探讨测井资料自动处理 解释方法和定量解释方法，提高资料解释精 度。 • 水泥上返地面和挂尾管完井水泥上返喇叭口 的井，由于测井时没有可供刻度的纯浆段， 影响声波幅度测井资料的解释评价。
根据固井施工纪录评估固井施工质量
在没有进行水泥胶结测井的条件下，可 以根据 固井施工纪录来评估固井施工质 量。在已经进行了水泥胶结测井的条件 下，根据固井施工纪录对固井施工质量 评估的结论，可以作为分析水泥是否候 凝不足或者是否出现微间隙的参考。
国外固井质量评价的模式
• 目前，美国、加拿大和海上外方投资区块一般 是采用CBL和VDL测井方法来评价固井质量， 有时也采用超声波测井。 • 其方式与国内有较大差别： 1、水泥浆配方由油公司提供； 2、固井服务公司只提供现场施工服务， 但必 须严格按设计要求施工。 3、固井质量检测不是每口井都进行，只是对一 些特殊井、出问题井及采用新的水泥浆体系所 固的井，而且其结果也不用于考核固井服务公 司。
二、新标准应包含的内容
• 对测井仪器的操作规定，包括： 测井仪器的居中； 测量源距； 测量速度； 测井仪器刻度，指测井仪器应在与目的 层同尺寸的自由套管井段进行刻度。
• • • • • •
对水泥候凝时间不足的判别。 套管外水泥微间隙的判断。 声幅曲线受快速地层的识别。 声幅曲线受外层套管影响的识别。 考虑水泥环厚度的影响（19.525mm）。 测井解释资料应尽量定量化。
• 仪器偏心 当仪器偏心距离为1/4 in时，声波幅度 将下降50%，偏心1 in时，则幅度下降 75%，易将胶结不好的井段误判为胶 结良好。 • 水泥候凝时间 注水泥后，水泥的声学性质是变化的。 应该等水泥充分凝固后才测井。否则 会造成错误解释。
五、建议
• 建立固井水泥胶结质量检测刻度井群 （模拟水泥与套管、水泥与地层之间的 各种胶结情况），刻度、标定固井水泥 胶结质量检查测井仪器，完善固井水泥 胶结质量评价测井技术。
• 俄罗斯的MAK—2声波测井仪和 CГДT—HB伽马密度——厚度测井仪
– 其中的CГДT—HB是一种用放射性方法 对固井质量监测的复合型仪器 – 二种测井资料综合解释，可解决由于水泥 上返地面和挂尾管完井水泥上返喇叭口的 井，测井时没有可供刻度的纯浆段，以及 微间隙对声波幅度测井资料的影响。
• 国内各油田固井质量评价测井， 以声波变密度测井（CBL/VDL） 为主，国外先进的测井技术各有 引进。 • 测井资料解释评价依据企业标准 进行，至今未见行业技术标准。
结论
• 固井是高风险作业，固井质量除了取决 于固井设计和固井施工外，还取决于井 眼条件和地质条件。 • 固井质量评价结论受到固井质量测井技 术、工程判别技术和测井解释人员的固 井质量综合评价水平等多种因素的影响。 • 应根据测井资料和固井施工记录等进行 综合评价固井质量。
3、 声波幅度测井（CBL）技术
• 声波幅度测井（CBL）只记录声波波 列中的首波幅度，因而只能提供水 泥环与套管之间（第一界面）的封 固情况。 • 若水泥环与地层之间（第二界面） 封固不好，而形成窜槽，用声波幅 度测井资料就不能判断。 • CBL/VDL测井解决了这一问题。
4、声波变密度测井技术
阿特拉斯扇区水泥胶结测井 （SBT）的主要特点
• 6个独立的60°补偿衰减测量，可以 探测出水泥沟槽及环向水泥不均匀胶 结。 • 水泥成像图显示详细、直观。 • 相对方位能确定水泥沟槽相对位置。 • 利用5ft源距的变密度评价水泥环与地 层的胶结状况。
康普乐扇区水泥胶结测井 （AT+-SBT）
AT+—SBT声系由处于同截 面的八个发射探头和处于另 一同截面的八个接收探头组 成，两截面相距为2ft，每个 发射探头和处于另一同柱面 的接收探头组成一组分别探 测截面45°范围内的套管外水 泥胶结质量的好坏，8组探头 组合就能探测环套管外周围 360°的水泥胶结质量
• 快速地层的影响。当声波在地层中的传播 速度接近和大于在套管中的传播速度时， 对岩性稳定的井段，难以区分地层波信号 与套管波信号。 • 微间隙的影响。由于水泥石体积的收缩、 通井钻水泥塞等原因的造成微间隙，对固 井水泥胶结评价测井产生不利影响，使 CBL呈高值响应，VDL地层波显示弱， 影响了测井资料的解释评价。
四、声波测井的影响因素
• 双层套管的影响。双层套管井段的介质界 面多，影响因素较多，只有在所有界面都 胶结较好的情况下，才可望获得较为可靠 的测井解释结果。 • 完井固井、水泥侯凝期间，周边地区油水 井的生产、注水，使生产层位活跃，导致 固井水泥与地层胶结不好。 • 钻井过程中形成的泥饼，影响第二界面固 井质量评价。
• 常规密度水泥浆体系在我国乃至世界油 田的固井作业中，使用最普遍，使用时 间最长，因而常见的固井质量评价标准 一般都是针对常规密度水泥浆体系的。 • 目前在国内外油田广泛使用了低密度和 高密度水泥浆体系。但是，有关低密度 和高密度水泥浆体系的固井质量测井响 应规律和固井质量评价的研究还很少， 因而质量评价对他们的规定显得十分粗 略。
固井质量评价技术及 评价标准的讨论
固井质量评价技术
一、固井质量评价方法
• 固井水泥胶结质量评价测井是油井完井过程 中一项重要的测井技术，是检查水泥与套管 之间(通常所称的第一界面)、水泥与地层之 间（第二界面）的胶结情况的测井方法。
1、井温测井 • 主要应用于确定管外水泥返高，也可作 为水泥充填程度的补充解释。水泥凝固 产生的热量将使其在正常温度基础上升 高几度。利用井温测井可以确定水泥面 位置及检查水泥窜槽。
• 西方阿特拉斯公司的扇区水泥胶结测井 仪（SBT）
– 利用推靠臂把六个极板推靠到套管内壁上 去，相临四个滑板构成螺旋状双发双收声 衰减测量系统
– 把管外环形空间六等分，分别考察水泥胶 结质量，实现测量的高分辨率360°全方 位覆盖 – 用相对方位资料确定水泥沟槽的相对方位
• 康普乐公司的扇区水泥胶结测井仪（SBT） – 采用两组相连的压电陶磁晶体作为全方位发 射器，一组用于CBL/VDL的声波发射，另 一组用于SBT的发射。 – SBT声系由处于同截面的八个发射探头和处 于另一同截面的八个接收探头组成，两截面 相距2英尺,每个发射探头和处于另一截面的 接收探头组成一组，分别探测截面45°角范 围内的套管外水泥胶结质量。 – 8组探头组合就能探测套管外360°的水泥胶 结质量，实现了测量的高分辨率360°全方 位覆盖。