固井质量评价面临的新问题

ｑｕａｌｉｔｙ；ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ
０ 引 言
固井 质 量 是 钻 井 工 程 的 一 项 重 要 考 核 指 标，固 井质量不合格的井将会面临着高额扣款甚至会被拒
绝收井，导致较 大 的 经 济 损 失。 固 井 质 量 不 合 格 的 井一般需要经过补 救 合 格 后 方 可 交 井，而 补 救 措 施 一般为射孔挤水 泥，不 仅 费 时 较 长，费 用 较 高，工 序 复杂，风险 较 大，而 且 对 于 套 管 的 完 整 性 有 较 大 破
第 ３９ 卷 第 １ 期 ２０１５ 年 ２ 月
文 章 编 号 ：１００４－１３３８（２０１５）０１－０００１－０５
测 井 技 术 ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
固井质量评价面临的新问题及思路
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ ２０１５
陈 向 军１，李 维 彦２，杨 顺 辉１
（１．中国石化石油工程技术研究院，北京 １００１０１；２．长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 ４３００７９）
确定正确的开窗时间是取用准确套管波与地层 波的首要条件。结合裸眼井测井资料并比对变密度 波形，准 确 计 算 开 窗 时 间，利 用 时－频 分 析 区 分 套 管 波 与 地 层 波 ，计 算 出 界 面 胶 结 指 数 ，可 以 有 效 避 免 在 错误的开窗时间提 取 错 误 的 声 波 信 息，从 而 得 到 更 加准确的解释结果。快速地层的固井质量解释可以 通过以下３个步骤准确提取套管波及地层波信息。 对 于 双 层 套 管 ，也 可 以 采 用 这 种 思 路 及 方 法 ，只 不 过 将上述的地层换成 外 层 套 管 即 可，从 而 也 可 以 得 到 较 准 确 的 第 Ⅰ 、第 Ⅱ 界 面 的 胶 结 指 数 ，由 此 类 推 可 以 进 一 步 得 到 第 Ⅲ 、第 Ⅳ 界 面 的 胶 结 指 数 。 ２．１ 根 据 裸 眼 测 井 资 料 判 断 地 层 是 否 为 快 速 地 层
Ｎｅｗ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ＆ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｉｎｇ Ｃｅｍｅｎｔ Ｓｈｅａｔｈ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ＣＨＥＮ Ｘｉａｎｇｊｕｎ１，ＬＩ Ｗｅｉｙａｎ２，ＹＡＮＧ Ｓｈｕｎｈｕｉ １ （１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００７９，Ｃｈｉｎａ）
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测 井 技 术
２０１５ 年
坏 ，对 于 地 层 孔 隙 度 较 低 的 井 成 功 率 较 低 。 固井质量解释评价需要准确反映界面胶结情
况，尽可能避免或减 轻 无 关 信 息 对 固 井 质 量 解 释 的 干扰，尤其在双层套 管 （尾 管 与 上 层 套 管 重 叠 段）出 现 的 外 层 套 管 界 面 反 射 波 ，以 及 快 速 地 层 （灰 岩 声 波 时差为１５６μｓ／ｍ，套管声 波 时 差 为 １８７μｓ／ｍ）出 现 的地层波早到现象 等，将 严 重 干 扰 固 井 质 量 评 价 的 准确性。误差过大的解释结论将会严重影响后续作 业 方 案 及 决 策 的 准 确 性 、合 理 性 ，造 成 不 合 理 的 挤 水 泥 及 射 孔 等 作 业 ，增 加 额 外 的 生 产 成 本 。
１ 现用固井质量解释方法的缺陷
现阶段一般采用 ＣＢＬ／ＶＤＬ 测井资料评价固井 质 量 。 对 于 第 Ⅰ 界 面 普 遍 使 用 声 幅 、相 对 声 幅 、水 泥 胶结强度、或胶结比评价［１］，在无自由套管时采 用 水 泥胶结强 度 及 胶 结 比 可 在 一 定 程 度 上 回 避 刻 度 问 题 。 ［２－３］ 在实际测 井 解 释 中 一 般 采 用 计 算 机 软 件 处 理结合人 工 纠 错 方 式 处 理 数 据；采 用 ＶＤＬ 波 形 结 合 ＣＢＬ 资料定性解释第Ⅱ界面胶结情况，对于单层 套管及慢速地层比较准确。对于存在双层套管及快 速 地 层 等 特 殊 情 况 ，只 能 定 性 评 价 第 Ⅱ 界 面 ，无 法 实 现定量评价的目的。 １．１ 对 双 层 套 管 固 井 质 量 解 释 时 未 考 虑 多 层 界 面
前到达后的信号失真影响 快速地层声波 传 播 速 度 快，可 能 会 早 于 套 管 波 首波到达接收换能 器，从 而 被 当 作 套 管 波 信 息 予 以 记录，属 于 二 者 叠 加 的 结 果。 这 将 导 致 ＣＢＬ 值 偏 大，造成使用 ＣＢＬ评价第Ⅰ界面时出现较大偏差［２－４］。
在声 波 变 密 度 测 井 中，通 常 利 用 地 层 波 的 能 量 评价第Ⅱ界面胶 结 质 量。 但 是 在 快 速 地 层 中，由 于 地层纵波速度高于 套 管 纵 波 速 度，使 套 管 波 和 地 层 波难以区分，因而在 评 价 第 Ⅱ 界 面 时 采 用 的 信 息 为 失 真 的 地 层 波 ，使 得 解 释 结 果 出 现 较 大 的 偏 差 。
＊ 非法定计量单位，１ｆｔ＝１２ｉｎ＝０．３０４ ８ｍ，下同
第 ３９ 卷 第 １ 期
陈 向 军 ，等 ：固 井 质 量 评 价 面 临 的 新 问 题 及 思 路
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后的井筒中 传 播 过 程 是 穿 过 为 Ｌｃｒ的水泥石以及地层（距 离 Ｌｆ），然 后 穿 过 水 泥 环、套 管 及 钻 井 液 到 达 换 能 接 收
２ 在特殊条件下固井质量解释新思路 及方法
由于双层套管及快速地层对于套管波首波到达 时间的干扰，外层套 管 反 射 波 或 者 快 速 地 层 的 地 层 波 与 首 波 叠 加 ，导 致 取 用 的 声 波 信 号 失 真 ，最 终 解 释 出的结果无法真 实 反 映 出 界 面 胶 结 质 量。 为 此，在 取用测井数据时必 须 首 先 过 滤 掉 信 息 杂 质，抽 取 准 确 的 套 管 波 及 地 层 波 信 息 ，准 确 评 价 固 井 质 量 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｓｈｅａｔｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｇｅｔ ｔｒｕｅ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ＣＢＬ／ＶＤＬ ｉｓ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｗｈｉｃｈ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃａｓｉｎｇ ａｎｄ ｆａｓｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｗｅｌｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ａ ｎｅｗ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃａｓｉｎｇ ｏｒ ｆａｓｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｏｐｅｎｈｏｌｅ ｌｏｇ ｄａｔａ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｏｗ ｔｉｍｅ ａｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＶＤＬ ｗａｖｅ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｎ ｗｅ ｄｉｆｆｅｒ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｗａｖｅ ａｎｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｖｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｉｍｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｉｎａｌｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ Ｙａｄａ ｏｉｌｆｉｅｌｄ ｉｎ Ｉｒａｎ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｗｅｌｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ，ｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃａｓｉｎｇ ａｎｄ ｆａｓｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ ｓｈｅａｔｈ ｑｕａｌｉｔｙ；ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃａｓｉｎｇ；ｆａｓｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｗｉｄｏｗ ｔｉｍｅ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ
对声波的反射叠加作用 尾 管 悬 挂 于 上 层 套 管 内，并 与 上 层 套 管 重 叠 １００～２００ｍ，在重叠段存在 ２ 层套管而增加了 ２ 个 新 的 反 射 面 ，导 致 接 收 换 能 器 收 到 更 多 的 声 波 信 息 ， 并与内层套管的套 管 波 信 息 叠 加，使 得 声 波 信 号 增 强，导致声幅增 加。 这 种 解 释 方 法 必 然 导 致 固 井 质 量解释结果失真，对 于 固 井 质 量 良 好 的 井 段 可 能 会 得出固井不合格的错误评价 。 ［２］ １．２ 对 快 速 地 层 固 井 质 量 解 释 时 未 考 虑 地 层 波 提
图１ ＣＢＬ／ＶＤＬ 测井声波发射及接收路径图
在裸 眼 井 地 层 中，声 波 从 换 能 发 射 器 以 一 定 角 度向外发射，声 波 穿 过 距 离 为 Ｌｍｏ的 钻 井 液 到 达 地 层，然后沿地 层 传 播 （距 离 Ｌｆ），之 后 再 次 穿 过 钻 井 液后到达换能接收器，时间为 Ｔ０。 声 波 在 套 管 固 井
快速 地 层 的 自 然 伽 马、声 波 时 差 及 变 密 度 波 到 时与慢速地层有较 大 的 区 别，其 自 然 伽 马 值 一 般 小 于１０ＡＰＩ，声波时差在４５～５０μｓ／ｆｔ＊ 范围内，声波 变密度的地层波相 对 于 慢 速 地 层 明 显 提 前 到 达，并 可根据裸眼测井资料明确不同井段的地层波传播速 度及首波到时 Ｔ０（见图１）。