三探测器密度测井仪测量套管厚度和水泥环密度

三探测器密度测井仪测量套管厚度和水泥环密度

李晓龙;肖承文;黄若坤;朱雷;宋琪;康晓楠

【摘要】Cased-hole logging is becoming the focus of the work in exploration and development in Dabei and Keshen of Tarim oilfield, and provides evaluation parameters for those wells with low borehole stability after installing case;it also provides measurement data for old wells which have data quality problems;we use cased-hole logging for reservoir dynamic monitoring as well.Therefore, Measurement of casing thickness and cenment density has practical meaning.Proposed is a method to measure casing thickness, the density of cement sheath, and the basic theories in cased-hole logging and analyzing gamma spectral from three-detector density logging tool using MCNP, thus determining the main influences on counting rate and establishing a relationship between counting rate and the main influences.We conclude that whatever happens in formation condition, the value of casing thickness is more

accurate.However, to get the accurate value of the density of cement sheath, casing thickness should be greater than 2.5 cm.The method is better applied in Dabei & Keshen region.%为研究套管井的套管厚度和水泥环密度测量,采用MCNP数值模拟软件进行了三探测器密度测井的基本理论研究、自然伽马能谱分析、套管厚度的测井响应分析,以及水泥环密度的测井响应分析,并建立合理的解释模型.确定计数率的主要影响因素、计数率与主要影响因素的函数关系以及三探测器密度测井仪测量套管厚度和水泥环密度的数据处理方法.进行测井数据处理时发现,无论地层条件如何变化,所得套管厚度值均较为准确,而要得到准确

的水泥环密度值,水泥环厚度应大于2.5 cm.通过在塔里木盆地大北克深地区计算套管厚度和水泥环密度,该方法取得了较好的效果.

【期刊名称】《测井技术》

【年(卷),期】2017(041)003

【总页数】6页(P305-309,344)

【关键词】三探测器;密度测井;套管厚度;水泥环密度;蒙特卡罗模拟;测井解释模型【作者】李晓龙;肖承文;黄若坤;朱雷;宋琪;康晓楠

【作者单位】中国石油塔里木油田勘探开发研究院,库尔勒新疆 841000;中国石油塔里木油田勘探开发研究院,库尔勒新疆 841000;中国石油塔里木油田勘探开发研究院,库尔勒新疆 841000;中国石油塔里木油田勘探开发研究院,库尔勒新疆841000;中国石油塔里木油田公司石化分公司,库尔勒新疆 841000;中国石油塔里木油田勘探开发研究院,库尔勒新疆 841000

【正文语种】中文

【中图分类】P631.84

0 引言

当套管外存在微环时,采用传统声波水泥胶结评价技术会遇到许多困难。本文提出了一种与声波评价技术互补的方法。这种方法基于放射性测井的康普顿效应[1],采用三探测器岩性密度测井仪,用记录散射伽马射线的方法测量水泥环密度和套管厚度,这种方法称为水泥环密度-套管厚度测井。井下仪器安装一个137Cs伽马源和3个不同源距的NaI晶体探测器,其源距分别为12、21 cm和36 cm。用三探测器

岩性密度测井仪测量水泥环密度和套管厚度,首先要建立正确的解释模型。本文利用Monte Carlo计算程序MCNP[2-3],对塔里木油田大北克深地区不同条件的井眼地层进行模拟,得到相应的计数率。通过研究自然伽马能谱,确定计数率的主要影响因素:套管厚度(hs)、水泥环密度(ρc)、水泥环厚度(hc)和地层密度(ρb)。研究主要影响因素的测井响应,建立相应的解释模型,并采用最优化算法对大北克深井区进行反演验证。利用大北克深地区实际测井资料,可以有效评价水泥胶结质量、区分不同泥浆井段、确定水泥环和自由套管井段、检测套管损坏位置,为过套管密度测井提供有效的套管和水泥环参数。

1 计算模型

考虑到实际情况和计算方便,建立的模型为半圆柱状(见图1)。地层径向上,从井眼开始依次为套管、水泥环、原状地层(地层厚度为120 cm)。仪器推靠井壁,仪器外壳厚度为0.65 cm,γ源为137Cs点源,能量为0.662 MeV。源和探测器之间使用钨屏蔽体,屏蔽体厚度可随源距改变[4]。计算时,采用多种减方差的方法,使相对误差控制在1%以下。

图1 Monte Carlo计算模型

2 过套管测井的光子通量能谱分析

图2是套管厚度分别为0.62、0.772、0.917、1.054 cm的光子通量能谱图,源距均为36 cm,水泥环厚度均为2.5 cm,地层分别为纯砂岩和纯灰岩。可以看出,在不同套管厚度的情况下,光子通量能谱图均会出现一个极值点,即散射峰。在散射峰的右侧康普顿效应占主导[5-6],散射峰左侧光电效应占主导。随着套管厚度的增加,砂岩和灰岩的能谱图逐渐趋向一致,而散射峰的右侧仍有一定差别;散射峰左侧,在套管厚度达到1.054 cm时,两者已开始出现重叠。这说明经过套管后,计数率仍可反应地层密度变化,但并不明显识别岩性。

2.1 套管厚度响应分析