超高精度套管接箍测井仪
石油工程技术 井下作业 工程测井法
工程测井法1井径测井—套管变形检测井径测井是修井施工中常用的套管技术状况检测方法之一，其检测速度快，尤其在深井检测中，可以比机械法减少16～24h，检测结论也较准确。
1.1检测原理测井仪器串组装完后与电缆连接下入井底，通过电信号使测井仪各对称方向角脚释放出来，在弹簧作用下紧贴套管内壁上。
电缆提拉仪器向上缓慢移动，当套管内径有变化或遇有接箍时，角脚收拢或扩张，这一收拢或扩张，将在仪器内产生电脉冲信号，通过电缆传至地面接收仪器内并自动记录下来，绘制成套管径向变化曲线。
由于仪器的磁性定位器的作用，某一点的深度同时也被记录下来。
测井后，将记录的曲线加以测量、分析、计算，即可得到套管某一深度位置截面上多点坐标，对这一图形测量，即可得到套管的径向尺寸变化。
1.2测井解释某井用八臂井径仪测井，套管尺寸为φ139.7mm（51/2in），井史记录油层部位内径φ124mm。
测得920m处4条8点互成45°的坐标点分别为A—A’120，B—B’128，C—C’124，D—D’124，见图1所示。
图1八臂井径仪测井解释示意图图1中，将8点连线，直观反映为一椭圆。
A—A’轴线段直径为120mm，B—B’轴线段为128mm，明显的A<B，为微变形状况。
八臂井径仪测井得到4条互成45°线的8个坐标点，四十臂井径则可测到20条互成18°的20个坐标点，更容易在某一截面上得到更加准确的图形。
如果不用作图法，可以用直尺直接在记录纸上测得相对应的直径尺寸，同样也可以分析判断出套管的径向变化。
井径测井一般在压井状态下进行。
可供选择的测井仪有八臂井径仪、三十六臂井径仪、四十臂井径仪、x-y井径仪、十臂过油管井径仪、磁测井仪、蛇螺方位井径仪等。
目前较常用的,配合印模检测的效果较理想的测井仪仍是八臂、四十臂过油管井径仪。
2井温与连续流量测井—套管漏失检测油水井在长期的生产过程中由于各种因素的影响套管会逐渐损坏,常见的套管损坏有套管穿孔、破裂等,造成油、气、水外溢外漏,严重的可使井眼坪塌、污染环境、影响产能。
分布式光纤测井技术在套管精准找漏方面的应用情况及认识
分布式光纤测井技术在套管精准找漏方面的应用情况及认识摘要：油气井套管完好是气井后续压裂、生产运行的必要条件，随着油气田开发的逐步深入，钻井数量进一步增加，钻井套管出现漏点已成为一个比较突出的问题[1]，采用常规连续油管携带底封拖动工具进行套管找漏，存在一定局限性，漏点位置及数量无法精确判断，本文介绍一种光纤测井技术，通过地层温度变化以及声波震动可以对井筒漏点进行精准定位，为下步卡封、堵漏、套管补贴等措施提供可靠的依据，从而保障油气井后续改造措施的顺利实施。
关键词：油气井套管漏点光纤测井技术精准找漏1、前言大宁-吉县区块吉深15-7平01井2022年03月07日开钻，2022年8月26日完井，2023年初，对吉深15-7平01井进行井筒试压至72.0MPa，试压3次，10min最小压降10.5MPa，试压不合格，详见图1-1，本井前期使用连续油管携带底封拖动工具，结合二分法上提打压找漏[2]，经过30小时施工，最终确定最上部漏点位于960-964m之间（接箍位置965.81m），详见图1-2，并通过可视化测井检测，证实965.81m处接箍有悬浮物成涡流现象，存在漏失，详见图1-3；由于底封拖动工具存在一定局限性，只能给出井筒最上部漏点位置，该部位以下漏点位置及数量无法判断，因此，采用光纤测井技术对全井筒进行找漏。
图1-1 吉深15-7平01井全井筒试压曲线图1-2 吉深15-7平01井找漏试压曲线图1-3 吉深15-7平01井965.81m套管接箍图像2、光纤测井技术原理与应用光纤本身就是传感器，通过地面控制系统向预置的井下光纤发射光波，并接收返回的光波信号，当井下发生事件，就会改变反射波的频率，光纤受到震动和温度的作用，即使是极其微小的，都会对相应的反射波产生影响，通过对其衍变的振幅，频率和能谱的检测，即可实时监测到井下事件发生的过程和状态，部署一条10公里长的光纤=至少部署了10,000个传感器，测量背散射光，每0.5-1米一个测点[3]，如图2-1。
MID-K_俄罗斯多层管柱电磁探伤成像测井仪
测井及解释软件
MID-K测井及解释软件
4.1 《MIDKAR》软件
midkarХХ.exe - 主程序模块, 将从仪器传输来的信息可视化，并将其记录；* 改变可视参数；* 浏览记录的信息；* 将记录的信息转化为十进制。 数据文件：izm-a-bb, 其中： a-测量的形式，“o”主要形式，“p”重复测量，“t”点测量； bb-是自动生成的矿井测量的顺序号。
MID－K 的基本原理
在单套管柱结构下，其函数表达式为:
式中:T1--套管厚度；μ1--套管磁导率；σ1--套管电导率； D1--套管外径; tc--井内温度。 套管因射孔、腐蚀、机械加工和撞击等原因造成套管磁导率μ1和电导 率σ1等参数发生改变，ε幅度值减小，由其计算的厚度值随之减小。 套管存在裂缝、挫断和孔洞时，导磁介质缺损，发生在套管上的感生电 流减小，ε的幅度值减小，由其计算出的厚度值随之减小。根据其幅度 值，可评价套管的破损程度，指出破损处是否还有铁磁介质存在。 套管在缩径或扩径的情况下，套管壁相对探头在几何位置上发生了变 化，ε的幅度值相应地增加或减小，在没有损伤的情况下，套管厚度没 有变化，反之套管厚度值小。
如果深度采样间距为1厘米，测井的速度为144m/h。
（测井速度范围50－300m/h）
MID-K测井及解释软件
4.2 “CORR_MID”程序
可从数据文件中剪切下需要的一段深度（从顶层到底部）； 由文件中切除出错的帧； 消除套管磁性所造成的影响； 校平数据（2，3，5，7点）； 按给定的间距均匀分配深度。
MID－K 的基本原理
当一个磁探头制作完成之后，参数 S便成为仪器常数。给发射线圈提供一 个恒定的正负直流脉冲，其幅度为V， 脉冲宽度和脉冲间隔都是200ms，在脉 冲间隔时间段，接收线圈完成对ε的 测量。在直流时间段产生一定强度的 磁场强度，在套管或油管中所产生感 生电流的大小是由套管或油管的形 状、位置及其材料的电磁参数决定 的，而直流脉冲之后接收线圈中的磁 场强度B和磁通量变化率dΦ受感生电 流大小的影响，因此，接受线圈中感 生电动势ε是套管或油管的形状、位 置及其材料电磁特性的函数。
检测套管技术状况的测井技术
监测套管腐蚀状况的测井技术——十八臂井径成像测井1 前言随着油田的深入开发，受地下高温、高压、高矿化度等自然因素的影响，以及增注、增产措施的实施，套管损坏井数逐年增多，套损、套腐程度也越来越严重，套管的损坏不仅影响了油水井的正常生产，同时也会影响到邻井甚至整个区块的开发效果，因此套管技术状况的监测工作日趋重要。
2 套管监测技术回顾中原测井公司用于监测套管技术状况的测井技术先后有：40臂井径、36臂井径、X-Y井径，其测井原理基本相同，均是把套管内径的变化通过机械传递转变为电位差变化或频率信号输出。
使用较多的是40臂井径仪、X-Y井径仪。
40臂井径仪仅监测套管的最小井径和最小剩余臂厚，X-Y井径仅监测测套管两个方向的井径，这两种测井方法仅输出两条曲线，提供的信息太少，测井解释精度偏低，不能全方位的反映套管技术状况，而且40臂井径仪仪器外径较大，为92mm，测井时容易遇阻，成功率较低，36臂井径仪仪器老化很少测井。
在测井资料解释方面，这三种测井技术没有相应的资料解释软件，采用人工解释，视觉误差较大，影响了资料的解释精度，在实际应用中受到很大限制。
十八臂井径成像测井组合仪是目前比较先进的测井技术。
3 十八臂井径成像测井组合仪3.1工作原理十八臂井径成像测井组合仪由JJY—100型十八臂井径仪短节和CJJ—200型磁井径仪、井温短节组成，是一种机械式井径测量仪。
JJY—100型十八臂井径仪通过仪器的十八个探测臂与套管内壁接触，将套管内径的变化转换为仪器探测臂的径向位移。
通过仪器内部的机械传递系统，将探测臂的径向位移转换为推杆的垂直位移。
位移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号。
位移传感器在井下仪一周平面上均匀安装，每个传感器的测量点间夹角为20度，使用的位移传感器是一种非接触式的机电转换器件，输出电信号幅度与衔铁的位移成正比。
3.2 技术指标JJY—100型十八臂井径仪短节在SMP-300数控测井仪与成像软件的支持下，可完成井径的成像测井，成像软件可提供井臂立体图，井臂展开灰度图、十八条独立的测井曲线及最大、最小、平均井径曲线。
CAST-V测井在套管井中的应用
CAST-V测井在套管井中的应用作者：王磊来源：《管理观察》2010年第01期摘要:阐述了CAST-V测井原理及现场应用情况。
CAST-V测井适用于套管井和裸眼井测井,既能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,还可确定工具及异常井段,可检查地层构造及相应参数,识别地层裂缝,判断井壁坍塌。
关键词:CAST-V测井检测在油田开发过程,定期进行工程测井,监测井下技术状况及储层的变化,及时发现问题、解决问题是保持油田稳产,延长油井生产寿命的重要手段[1.2]。
CAST-V测井能立体直观地展示固井质量、套损及射孔情况,定量进行解释,对全井进行系统分析。
在套管井中,它能检查射孔质量,固井质量,可对套管错段、变形、找漏等套损情况进行检测,能确定工具及异常井段。
该仪器与电磁成像仪组合测井可较精确的进行薄层划分,能对整个测量井段进行任意方向、任意比例的三维成像,立体直观,检测精度极高,为油田监测提供可靠的依据,对油田稳产起到重要的作用。
一、CAST-V测井仪器CAST-V测井仪是从哈里伯顿引进的仪器,它是一种脉冲超声波系列的测井仪。
见图1。
它由电路、方位和探头三部分组成。
仪器底部为扫描探头,由两个既可以作为发射器也可以作为接收器的压电超声换能器组成。
第一个换能器安装在旋转的扫描头上,可根据不同的套管尺寸选择不同的扫描探头,一般5-1/2-in的套管选用3-5/8-in的探头,7in的套管选用4-3/8in的探头。
当它发射一超声脉冲后马上开关到接收方式,接收的信号经电路处理后上传到地面。
第二个换能器是泥浆壳换能器(Mud-Cell Transducer),用来测量井眼中流体的声速。
换能器正对固定靶,由于靶与换能器之间的距离已知,所以通过记录换能器传播时间,就可以确定井眼流体的传播时差(FTT-Fluild Transit Time)。
它可以被用来确定井眼或套管中的内径及椭圆度。
二、CAST-V测井资料应用(1)检查射孔质量。
PNNG饱和度测井仪简介
PNNG饱和度测井仪一、概述PNNG饱和度测井仪全称脉冲中子-中子&伽马测井仪，它既体现了脉冲中子-中子和脉冲中子-伽马测井仪各自的优点，又强化了两者的互补功能。
一次下井可完成中子寿命测井、俘获伽马能谱测井、自然伽马测井以及井温、压力、套管接箍等测量任务。
该仪器装备了热中子探测器和伽马探测器，能同时测量热中子时间谱、俘获伽马时间谱和能谱，并能同时记录两种探测器的计数率，测井信息丰富，处理解释方法先进，测井工艺简单。
几种测井方法的综合测量能有效提高解释符合率，测量精确度高，当地层水矿化度在10000ppm以上时对中子寿命测井数据可做定量解释，矿化度在5000~10000ppm之间可做定性解释，是低孔、低渗、低矿化度地区剩余油饱和度测量的一种理想装备。
二、主要技术指标1、外形尺寸：Φ43⨯4800mm2、中子发生器产额：≥1.5⨯108n/s3、仪器质量：45kg4、工作温度：-25︒C~+150︒C5、∑测量范围：7.6~91C.U.6、推荐测速：360m/h7、外壳耐压：80MPa8、测量精度：±2%三、主要特点1、同时测量热中子和俘获伽马时间谱。
2、同时测量热中子和俘获伽马计数率。
3、基于多尺度分析方法进行数据处理，充分融合各种测井信息，提高了测井解释符合率。
4、采用先进的滤波方法，测量精度高，测井重复性好。
5、自动跟踪地层宏观俘获截面的变化，自动化测量程度高。
6、采用中子管靶压稳压技术，保证了中子产额的稳定性，可有效提高测量精度。
7、一次下井可同时完成自然伽马、井温、压力、套管接箍、中子寿命测井功能。
8、该方法与传统中子寿命测井方法相比，可以在10000ppm以上矿化度地区进行剩余油饱和度测量，扩大了该方法应用范围，有效地提高了剩余油饱和度测量的精确度。
四、主要用途1、应用测井资料，寻找水层和潜力层，评价产层的水淹级别，认识油藏水淹规律，寻找出水层位，提高措施效果，为控水增油提供依据。
套管监测技术
套管损坏测井方法及建议用于检测套管损伤变形的测井方法有常规的机械、声波、放射性、光学、电测等方法。
1、机械方法：井径仪（X-Y，12、16、18、36、40、60臂等）2、声波方法：井壁超声波成像测井仪3、放射性方法：伽马-伽马测井仪4、光学方法：井下摄像电视测井仪5、电磁方法：接箍定位器、管子分析仪、电磁探伤测井仪用机械、声波、光学、放射性等方法只能检测单层套管的变化和套损，不能检查多层套管的腐蚀和厚度变化的情况：有的仪器外径大，使用受到限制；并且井壁超声波成像和井下电视摄像测井还受井内的介质影响。
电磁探伤仪测井技术成功低解决了在油管内探测套管的厚度、腐蚀、变形破裂等问题，可准确指示井下管柱结构、工具位置，并能探测套管以外的铁磁性物质。
电磁法测井电磁法检测是利用套管和油管在电磁总用下呈现出来的电学和磁学性质，根据电磁感应原理来检测井下套管的技术状况。
电磁法检测可确定套管的厚度、裂缝、变形、错段、内外臂腐蚀及射孔质量。
电磁检测仪是一种无损、非接触式的仪器，它不受井内液体、套管积垢、结腊及井壁附着物的影响，测量精度较高。
同时，电磁检测仪可以检测到套管外层管柱的缺陷。
由于电磁法检测有其独特的优点，因此成为当前最广泛应用的套管损坏检测技术之一。
套损监测工作流程多种测井方法组合测井为了能够准确找到套管漏失位置，节约测试时间，采用双示踪与氧活化多种测井技术相结合的方法来确定套管漏失位置。
具体方法如下：采用双示踪测井仪测量全井基线带流量确定油管是否有漏失，如果油管未有漏失，用双示踪测井仪在各级配水器上释放液体示踪剂I131进行连续相关测试，通过测井仪对液体源的跟踪记录确定流体在油管及环套空间内的走向，判定各级封隔器的密封情况、吸水层的吸水情况及套管漏失的大概位置，测量全井基线时带流量已确定油管未有漏失，用双示踪测井仪测量同位素时可以不用在井口投源，而是在第一级配水器上50m左右定点释放固体源I131（节约测试时间），测井仪对固体源走向反复跟踪记录，通过双示踪测井仪测得的连续相关与同位素资料相结合通常可以确定套管漏失位置，但如果套管漏失点在井口附近或距离射孔层较远，放射源随流体在环套空间走的距离过长，导致放射源强度衰减严重，很难确定套管漏失位置，针对此类情况加测氧活化，结合双示踪测井资料定点进行氧活化测试，可以准确确定套管漏失位置（单纯采用氧活化测井，操作人员对流体流向没有一个直观认识，很难确定套管漏失位置）；如果油管有漏失，放源位置在油管漏失点上50m左右定点放源即可，接下来操作同上。
国外电磁测厚测井仪器对比
国外电磁测厚测井仪器对比（一）具体介绍:测量套管壁厚的方法很多,目前应用较多的,有以下几种:目前很难说那种方法好或不好.我们认为利用电磁原理测井套管壁厚的方法各有优缺点.根据油田的具体情况,选择最适合自己的方法次数最主要的。
为此，我们必须准确地知道各种方法的主要优点和缺点。
1、俄罗斯的MIDK多层管柱电磁探伤测井仪：该仪器的最大优点是：可以用于对单层管柱、多层管柱结构的石油、天然气井。
仪器直径小（43mm）。
可以直接在油管中测量油管或套管破损的状况。
该仪器的缺点是：没有办法较精确地测量出油管和套管破损的具体状况。
仪器只能记录几十公分内，管柱结构破损的平均值。
造成该缺点的原因是：1-1、仪器仪器主接收探头（A），为提高测量灵敏度，所以做的几何尺寸很大（320mm），所以该接收探头无法判断破损的具体位置和破损状况，无法判断管柱破损的方位。
1-2、仪器次接收线圈（B.BB）接收线圈，无法探测第二层套管的破损，所以用增加垂直接收探头（B、BB）的方法来弥补仪器主接收探头（A）分变率低的办法是不可行的。
1-3、仪器虽然可以探测到第二层管柱的破损，但是探测的精度、分辨率都很低。
2、原英国Sondex公司的MTT-002 12臂贴套管壁磁测厚测井仪：该仪器的最大优点是：利用低频远场发射，采用12只贴井壁接收探头，通过接收信号的相位变化，测量套管壁厚的数值。
理论上该方法可以准确地测量出套管壁厚的数值。
仪器接收探头体积很小。
所以可以较精确地测量出套管破损的状况。
该仪器的缺点是：2-1、在测量平面上，仪器只有12只接收探头。
径向分辨率地，尤其在两只探头之间的破损，可能造成漏测；2-2、该仪器受探头与套管壁接触影响很大，所以要求测井前最好先通、洗井后再测井；2-3、仪器接收探头工作在远场区，接收信号很小（微伏级），受干扰后，测量误差较大；2-4、测井时，井下条件不好时，仪器测量会受提离影响大。
2-5、在测量平面上，仪器只有12只接收探头。
NEW石油工程测井生产测井和电缆地层测试器
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用电缆将温度仪下入井内，测量记录某一深度的井温或沿井剖面的温度变化。有普通井温仪、纵向微差井温仪、径向微差井温仪三种类型。
4. 温度测井 (TL Temperature Meter)
普通井温仪测量井下各深度点流体的温度值，测量曲线反映了井内温度梯度的变化情况。微差井温曲线反映井轴上一定距离之间的两点的温度差异，并以较大的比例进行记录，测量结果更能体现井内局部的温度梯度变化情况。径向微差井温测量套管内壁同一深度上相隔180°之间的温度差，若套管内壁有温度差，则旋转测量的径向微差仪器便会发现这种变化。
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1）将TL曲线同地温梯度线对比或多次测量曲线进行比较。2）在某一地层，如果地温梯度保持一定，则TL曲线为一斜直线，梯度微差井温为一垂直线段；若地温梯度有异常，则TL曲线不为一斜直线，梯度微差井温也有明显变化。
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温度测井（Temperature Meter）
温度测井资料可用于①确定产层温度和注入层温度．②了解井内流动状态，③划分注入剖面④确定产气、液口位置⑤检查管柱泄漏、窜槽⑥评价酸化、压裂效果
伽马密度计：类似于地层密度测井射线与物质作用
流体密度测井资料的应用识别流体类型划分流体界面探测，见图4-1 分析多相流产液剖面—确定持液率Yh,YL
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持水率测量方法主要有电容法持水率计和放射性低能伽马持水率计。 电容法持水率计(Capacitance water hold-up tool）测井是利用油气与水的介电特性差异(水的相对介电常数为60～80，油气的相对介电常数为1.0～4.0)实现对流体成分的区分和测定水的含量。放射性低能伽马持水率计利用不同流体对低能γ光子的吸收特性来测量混合流体的密度，从而实现对流体成分的区分。
过套管电阻率测井原理
过套管电阻率测井原理一、引言过套管电阻率测井是一种常用的地球物理测井方法，广泛应用于石油勘探和开发过程中。
它通过测量地层的电阻率来判断地层的性质和含油性能，从而为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
二、测井原理过套管电阻率测井原理是基于电阻率差异的测井技术。
地层的电阻率是指单位体积内的电阻，是描述地层导电性能的重要参数。
在过套管电阻率测井中，通过在井筒内放置电极，利用电极之间的电流和电压差来测量地层的电阻率。
三、测井仪器过套管电阻率测井需要使用特殊的测井仪器，包括电极、电缆和电阻率计等。
电极是测量电流和电压差的装置，通常由金属材料制成，具有良好的导电性能。
电缆用于连接电极和电阻率计，传递电流和电压信号。
电阻率计是用来测量电流和电压差，并计算地层电阻率的仪器。
四、测量方法过套管电阻率测井通常采用四电极法进行测量。
四电极法是指在井筒内分布四个电极，两个电极注入电流，另外两个电极测量电压差。
通过测量电流和电压差的变化，可以计算出地层的电阻率。
五、数据解释过套管电阻率测井的数据解释是关键的一步，需要根据测量结果进行分析和判断。
地层的电阻率与地层的含水性、孔隙度和含油性等密切相关。
通常来说，含水层的电阻率较低，而含油层的电阻率较高。
通过对测井曲线的分析，可以确定地层的性质和含油性能。
六、应用领域过套管电阻率测井广泛应用于石油勘探和开发中的各个环节。
在勘探阶段，可以利用过套管电阻率测井来判断地层的含油性和储量分布；在开发阶段，可以通过测井数据来指导油气井的完井和生产操作，提高产能和采收率。
七、测井优势过套管电阻率测井具有操作简便、数据获取快速和成本相对较低等优势。
相比于其他测井方法，过套管电阻率测井可以在井筒内直接进行测量，无需进行井下作业，减少了工作量和风险。
八、发展趋势随着油气勘探和开发的深入，过套管电阻率测井技术也在不断发展。
目前，已经出现了一些新的测井仪器和方法，例如多电极测井和多频段测井，可以提高测量精度和解释能力。
过套管聚焦电阻率测井仪方案(二)
过套管聚焦电阻率测井仪方案（二）过套管电阻率测井属于电阻率测井仪的一种。
它也是通过测量进入地层的电流Io和在地层中产生的电位Vo，再通过公式Rt=K*Vo/Io计算出地层的电阻率值。
与其他电阻率测井不同的是，该测井仪是在套管内测量套管外地层的电阻率。
套管本身是电阻率非常低的导体，其电阻率为2*10-7。
在测井过程中，绝大部分供电电流都通过套管流到回路电极，很少一部分分流的地层。
在地层中，产生的反映地层电阻率的信号很小使解释误差增加。
为了提高仪器的测量精度，除选用高性能元器件外，采用电流聚焦方案是最有效的方法。
图1、原仪器工作原理图一、工作原理：仪器发射的总电流I，绝大部分电流I1沿套管向上流回地面回路电极，极小部分电流I2沿套管向下流。
在向下流动的电流在流动的过程，又有一部分电流Io流到地层，一部分沿套管继续向下流动。
电流Io的大小与地层电阻率有关。
这要注意的是：从套管外壁流人地层的电流是随套管深度变化而变化的，也就是说，在仪器供电电极以下的套管外的地层中，电流密度除与地层电阻率有关，与套管深度也有关。
地层电阻率Rt计算公式中的K值不再为常数，而是一个变数。
以此该方法测量出的电阻率曲线幅度与裸眼井测量的电阻率曲线会相差很多。
只是曲线变化规律相同而已。
为了使套管电阻率测井仪测量的曲线与裸眼井测量的电阻率曲线一致，我们设计了新型供电方式：过套管聚焦电阻率测量方案。
原过套管电阻率测量方案与老横向电阻率测井方法相似。
一个电极供电，一个电极测量。
回路电极在很远的地面。
不同的是：工作环境不同，老横向电阻率（电位）测井方法工作在裸眼井中，套管电阻率测量方法工作在套管中。
二、过套管聚焦电阻率方案：所有的电阻率测井方法都要求供电电流主要分布在所要测量的地层中，老横向电阻率测井方法供电电流在盐水泥浆条件下测井时，大部分电流都沿低电阻率的泥浆流动，很少进入地层。
所以测量曲线反映地层电阻率性质不明显。
为了解决此问题，后来发明了侧向测井。
八扇区水泥胶结测井技术在二次固井质量评价的应用
八扇区水泥胶结测井技术在二次固井质量评价的应用发布时间：2021-01-20T15:45:18.993Z 来源：《科学与技术》2020年9月27期作者：曹新平郭新江张鹏飞[导读] 八扇区水泥胶结测井技术是目前评价固井质量非常有效的技术，曹新平郭新江张鹏飞新疆准东石油技术股份有限公司，新疆阜康 831511摘要：八扇区水泥胶结测井技术是目前评价固井质量非常有效的技术，能检测水泥胶结质量以及探测固井水泥中存在的孔穴孔道。
该仪器一次入井能测量8个扇区套管水泥分布图、3ft声幅曲线、5ft声波变密度图。
不受重泥浆、油基泥浆、井内套管壁厚的影响。
能评价第一界面存在的窜槽通道，孔道的位置，通过胶结成像图能判断出孔道大小及分布，在新疆的某油田和作业区的应用中取得了良好的效果。
关键词：八扇区；固井质量；水泥胶结0 引言新井完井过程中的固井作业是非常重要的一次性工程，若出现失误往往难以补救。
有时候即使补救也只能局限于有限的井段。
目前在新疆油田分公司辖区对套管井水泥固井质量评价的主要仪器是单发单收的声幅测井（CBL）或者声幅-声波变密度测井（CBL-VDL）等传统仪器。
八扇区水泥胶结测井技术是目前国内水泥胶结测井比较先进的固井评价手段。
该仪器克服了声幅测井和声波变密度测井不能识别套管周边未胶结的缺点。
它是近几年发展起来的新一代径向固井质量评价测井仪器，它能沿着套管圆周纵向、横向测量水泥胶结质量，用水泥胶结成像灰度图形象直观的显示套管和水泥环（第一界面）胶结状况，准确评价第一界面存在的孔道大小、位置分布情况；评价水泥上返高度；通过变密度曲线图评价第二胶结面水泥胶结情况，广泛适用于新老井固井质量评价，应用前景广阔。
1 仪器结构以及测井原理1．1仪器结构八扇区水泥胶结测井仪是从纵向和横向(沿套管圆周)两个方向测量套管周围水泥胶结质量。
八扇区水泥胶结测井仪探头包括8个压电陶瓷全向发射器和8个压电陶瓷全向接收器，发射器和接收器间距2ft(1ft=304.8mm)一一对应。
俄罗斯MAK2—SGDT固井质量测井仪器与LOGIQ系列测井系统挂接的解决方..
俄罗斯固井质量测井仪器即俄罗斯MAK2—SGDT测井系统，采用声波（MAK2）和伽玛密度（SGDT）仪器相结合的形式全面衡量水泥胶结情况。
这套系统包含声波变密度测井仪、伽玛密度测井仪、GECTOR地面采集箱、MAK电源箱、WIN98系统计算机和绘图仪。
LOGIQ测井系统是美国哈里伯顿公司在EXCELL2000测井系统基础上研制的新一代测井系统。
两套系统在测井中具有很大差异，测井系统整体结构大相径庭。
通过两套系统的挂接，使俄罗斯固井质量测井仪器与LOGIQ测井系统在实际应用中功能互补，协同工作。
1 系统挂接原理系统挂接由地面系统挂接和井下仪器改造两部分组成。
地面系统挂接中，MAK2—SGDT测井系统通过其采集供电接口与LOGIQ测井系统的通讯面板接口连接。
MAK2—SGDT测井系统所需要的深度信号，则通过LOGIQ测井系统仪绞车部位独立深度显示面板中采集的马丁代克深度信号获取。
由LOGIQ系统交流供电面板进行MAK2—SGDT测井系统的供电及稳压。
井下仪器部分由MAK2—SGDT测井系统通过LOGIQ测井系统电缆，连接电缆头、磁定位仪、3芯转换接头及井下仪器。
并提供仪器供电和信息采集。
2 系统挂接的实现2.1 地面系统挂接1）GECTOR地面采集箱深度信号的获取。
哈利伯顿 LOGIQ测井系统采用马丁代克深度测量系统。
测量轮的转动通过深度传动机构带动光栅盘随着电缆的起下而转动，光源灯透过特制的光栅盘使电脉冲发生器产生光电脉冲。
单位时间内输出的脉冲数量就反映了测井深度；自深度起算点开始，累计的脉冲多少就记录了测井深度，并把该脉冲传送至独立深度显示系统（standalone depth and display system以下缩写为SDDP）。
根据马丁代克这一深度采集原理，通过对SDDP和编码轮的分线改造引出深度信号。
对SDDP中的深度信号进行测量，找出其深度信号通过A、B、地，3路脉冲信号输出。
将SDDP现有布线进行分线接出，把GECTOR地面采集箱需要的3路深度脉冲信号引出，分别接入GECTOR地面采集箱中。
俄罗斯过套管电阻率测井技术应用研究
（． １ 中海 油服股份 有限公 司油田技术研究 院 ， 北京 １１ ４ ； ． ０ １ ９ ２ 中国石油大学地球科学与技术学 院，山东 青 岛 ２６ ５ ） ６ ５ ５ 摘要 ：介绍 了过套管 电阻率测井技术 的发展历史和研究现状 ， 对俄罗斯 Ｅ ＯＳ过套 管电阻率测 井仪应用 的关键 问 Ｃ 题进行 了讨论 。采用传输线解法 、 自适应有 限元等 技术研究 了 Ｅ ＯＳ过套管 电阻率测 井仪 的数 值测井 响应 ， 套 Ｃ 对
方法 ， 不能 很 好 地 解 决 套 管 连 续 异 常 造 成 的影 响 。 为 了提 高过 套管 电 阻率 测 井 资料 的应 用 精度 ， 文 本 首次采 用基 于面 向 目标 的 自适应 有 限元 方 法 ， 结合
图 １ 水 泥 环 厚 度 对 电阻 率 影 响 图 版
水 泥岩 样 电阻率 实 验 、 片 和 压 汞 毛细 管 压 力 薄
据式 （ ） １ 求取
Ｒ一 一擎
㈩
对于水 泥 胶结 不 好 的 时候 ， 用 模 型 （ 图 ２ 则 见 ）
计算 等效 电阻率 ， 中 ａ 、， 其 ａ 分别 对 应 第 １、 Ⅱ界 面 胶结 程度 的 量 ， 围在 Ｅ ，７ 。胶 结 程 度 越 差 ， 范 ｏ ２ｃ ］ 取 值越 大 ， 结 好 时该 值 取 为 ０ 胶 。等 效 水 泥 环 电 阻 率 结果 主要受 充填 液厚 度和胶 结 面处充 填液 体所 占角
关键词 ：过套管 电阻率测井 ；自适应有 限元方法 ；校正图版 ； 传输线解法 ；预处理
中 图 分 类 号 ：Ｐ ３ ． ４ ６ １ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｏｎ Ｔ ｒ ｕ ｈ Ｃ ｓｎ ｓｓｉｉ ｇ ｉｇ （ ｈ ｏ ｇ ａ ｉ ｇＲｅ ｉ ｖｔ Ｌｏ ｇｎ ＥＣ０Ｓ ｔ ｙ ）
套管工程检测测井
原因分析： 1. 回接套管时被磨穿； 2. 完井液腐蚀； 3. 其它原因
应用2－套管检测
套 管 OD:177.8mm ， ID:157.08mm 壁厚:10.36mm 剩余截面积=41% 第43号臂 扩径= 9.32 mm 结论：套管扩径和缩径
原因分析： 1.完井液在接箍处形成涡流造成腐蚀、结垢 2.其它原因
3.867
3.879
3.844
26 臂 英寸
3.788 3.804 3.800 3.808 3.816 3.816 3.816 3.816 3.808 3.788 3.792 3.792 3.792 3.784 3.764
应用3－钻具对套管的损坏－例2
三维成像图。红色代表套管扩径超过壁厚的50％，黄色代表套管扩径超过壁厚的 30％，浅蓝色代表套管缩径超过壁厚的30％。
接箍处腐蚀
应用2－套管检测
套管OD:7in，ID:6.1825in 壁厚:0.41in 剩余截面积=0% 第22号臂 扩径= 0.67in 结论：悬挂器上部腐蚀
YH7X1:7″套管4070.26m
应用2－套管检测
YH701:7″套管4414.1m
套管OD:177.8mm， ID:157.08mm 壁厚:10.36mm 剩余截面积= 13 % 第15号臂 扩径 13.92 mm
•多臂井径成像测井仪 •电磁探伤测井仪
第一节 油井的井身结构及井口装置
一、井身结构
图1-1中给出了工程测井常遇到的井身结构示意图。
图1-1 井身结构示意图
二、井口深度及井口装置
1.井中深度
井身结构中的所有深度均从钻井时转盘补心面算起。
套管下入长度和下入深 度不一致，其差值是套管近 地面一根的接箍面至转盘补 心平面距离，即套管头至补 心距 ；
径向水泥胶结测井仪(RBT)在阿联酋地区的应用
径向水泥胶结测井仪(RBT)在阿联酋地区的应用侯振永;郝晓良;陈勇;杨志华;牛朋【摘要】径向水泥胶结测井仪RBT(radial bond tool)是由Sondex公司生产的,用于测量固井质量的测井仪器.该仪器主要用于评价生产层位和非生产层位的封隔性,以及通过水泥在套管环形空间和地层之间有效填充评价井的完整性.简要介绍了该仪器原理、评价标准,并通过在阿联酋地区30多井次的固井质量评价服务,重点总结并阐述了应用过程中水泥胶结质量评价、微裂缝识别、窜槽识别、快速地层识别等问题,为该仪器的进一步应用打下了基础.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2012(034)010【总页数】4页(P77-80)【关键词】固井质量测井;固井质量评价;径向水泥胶结测井仪;阿联酋【作者】侯振永;郝晓良;陈勇;杨志华;牛朋【作者单位】中海油田服务有限公司油田技术事业部,河北三河065201;中海油田服务有限公司油田技术事业部,河北三河065201;中海油田服务有限公司油田技术事业部,河北三河065201;中海油田服务有限公司油田技术事业部,河北三河065201;中海油田服务有限公司油田技术事业部,河北三河065201【正文语种】中文【中图分类】P631.84固井是油气井开发的关键环节，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具有十分重要的意义。
固井质量评价一般依靠水泥胶结测井，包括声幅及声幅变密度测井，以及扇区水泥胶结测井和井周超声波成像测井。
其中声幅和声成像测井只能评价第Ⅰ界面水泥胶结质量；而声幅变密度和扇区水泥胶结测井可以评价第Ⅰ、Ⅱ界面的水泥胶结质量；扇区水泥胶结测井和井周超声成像测井可以准确评价套管在各个方位的水泥胶结情况。
笔者主要对径向水泥胶结测井仪（radial bond tool，简称RBT）在阿联酋地区的应用进行探讨。
RBT是由Sondex公司制造，主要用于评价生产层位和非生产层位的封隔性。
SBT固井质量仪器测井的原理和应用研究
SBT固井质量仪器测井的原理和应用研究作者：靳松伟来源：《中国科技博览》2014年第18期[摘要]随着石油勘探开发的快速发展，各种定向井、大斜度井也在快速的增多。
由于受仪器偏心等因素的影响，常规的固井评价测井仪器（声幅测井、声幅/变密度测井），不能精确地评价这种大角度的固井质量。
SB T 扇区胶结测井由于不受这种井斜角度等多种因素的影响，对固井质量的评价具有更加客观准确的评价。
本文主要介绍SB T 扇区胶结测井的原理、优点和用途等。
[关键词]固井质量；声幅测井；声幅/ 变密度测井；SB T 扇区胶结测井中图分类号：P631.84 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0304-021、 SBT 扇区胶结测井仪器的原理主要常用的扇区水泥胶结测井仪（SBT），为美国阿特拉斯公司20世纪90年代推出的一种新式固井质量评价测井仪-5700系列扇区水泥胶结测井仪（SBT）。
SBT利用装在6个滑板上的12个高频定向换能器声系来定量测量套管周围6个扇区的水泥胶结质量，能从纵向和横向（沿套管圆周）两个方向测量水泥胶结质量。
分区式水泥胶结测井可同时测出不同方位6条声波幅度曲线，每条曲线显示60°张开角内水泥胶结情况，这样就可显示套管周围不同方位处水泥的胶结情况，从而进一步提高了固井质量的检测精度。
SBT 测量系统以环绕方式在包括整个井眼的6个角度区块定量测量水泥胶结情况。
声波换能器装在相隔60°的称为T1～ T6的极板上，支撑滑板与套管内壁接触，进行声波补偿衰减测量。
当发射器在每个区块上发射时，两相邻极板上的接收器测量声波幅度，这两个幅度分别为远、近接收器所接收。
声波经过两接收之间空间的能量损失，可直接作为衰减测量，由此可推导出套管外这一60°范围内的水泥胶结质量。
SBT声波滑板阵列360°展开图如下图所示。
2、 SBT 扇区胶结测井仪器的测量项目1）自然伽马（GR）；2）套管接箍信号曲线（CCL，Casing Collar Locator）；3）声波衰减率；4）最小衰减率；5）平均声幅；6）相对方位；7）五英尺源距的变密度。
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超高精度套管接箍测井仪
一．技术领域：
本实用新型涉及一种井下套管井测井仪，特别是涉及井下各种油、套管接箍磁定位测井仪（一种新型的磁定位仪目前国外还没有类同）的领域。
二．背景技术：
常规井下套管接箍测井仪(CCL)是利用两块（恒磁）磁钢、一只接收线圈和电子线路组成（如图1）。
测井时，通过检测接收线圈感应电压Ei随套管接箍的变化(Ei=-N*dφ/dt)来测量接箍的深度和个数，（如图1）。
再通过测井曲线读出所有套管接箍的个数计算出井下地层的准确深度（H = L * N）。
井下油、套管接箍品种较多，原套管接箍（CCL）测井仪测井时，当套管老化，或套管直径较大时，会产生接箍漏测。
尤其在产气井中, 为确保套管连接密封，所用的新型套管不再用套管接箍连接，改为用两支套管的丝扣（API）直接连接。
原套管接箍测井仪因测量不到接箍而无常工作(如图2)。
目前，在国外还没有测量这种套管丝扣的测井仪器。
怎样设计一种新型套管接箍测井仪，测量各种套管接箍（包括西姆莱斯扣）的仪器，代替原来CCL仪器测量的套管接箍？这就是我们研发高精度套管接箍测井仪(EFCL)目的。
另外，原套管接箍测井仪还存在两个缺点；
1、从上面计算公式看出，测量曲线的幅度受仪器测井速度影响很大，目前组合测井速度是根据测井容来确定的，不同组合测井速度可能相差很多，CCL 测量曲线的幅度也会有很大区别；
2、测量曲线受套管磁化影响很大。
在油田作业过程,套管很容易被磁化，套管磁化后，在CCL测井曲线上会产生尖峰,由于磁化尖峰与接箍尖峰变化规律
完全一样，无法加以区分，所以会造成测量误差；
为了能够测量无套管接箍的套管进行校深，我们利用恒磁场、霍尔传感器检测漏磁的方法。
通过测量套管磁阻（在丝扣连接处）的变化，来准确测量出各种套管接箍的深度。
三、专利容：
恒磁高精度套管接箍测井仪采用恒定磁场，采用一只霍尔元件来代替原CCL 的单线圈接受。
在电子线路设计方面，采用可控调零电路，使仪器可以在非常高的灵敏度条件下工作。
通过采用两只不同轴向霍尔传感器接收，就可以判别接箍信号和磁化信号的区别。
这样，恒磁高精度套管接箍测井仪具有不受套管磁化和测井速度的影响，对各种套管接箍都能精确测量出。
本专利包括两部分：电磁聚焦传感器和电子线路。
2.1、电磁聚焦传感器:
电磁聚焦传感器与原CCL传感器相比最大的差别有两点：新传感器采用94HZ交变电磁场，老仪器用恒定磁场；新传感器采用双线圈差分测量，老仪器用单线圈直接测量。
设计新传感器的目的就是要提高仪器测量精度、灵敏度和去掉套管磁化和测速的影响。
无接箍套管只用丝扣连接（没有接箍），在连接处产生的磁通变化很小，要准确地测量出丝扣连接处的磁阻变化，我们利用两只发射线圈产生聚焦磁场；用两只接收线圈采用差分连接来提高仪器的灵敏度。
此时，Vout = E1 - E2 =（-dφ1/dt）-(-dφ2/dt)
在周围介质均匀（没有接箍）时，两个接收线圈的磁通变化相等，接收线圈输出电压Vout=0(测量曲线基值低) 。
两只发射线圈的磁路磁阻是一样的。
当
一只发射线圈(L2）经过套管连接丝扣处时（如图3），由于该线圈磁路的磁阻增加而使该发射线圈对应的接收线圈接受到信号（E2）减小。
两只接收线圈信号差分后，使输出信号增加。
同样，当L1经过套管丝扣时，接收线圈输出信号也增加（为负值）。
采用交变电磁聚焦传感器测量无接箍套管时，除具有非常高的灵敏度外，还有以下优点：
3.1.1、具有非常高的灵敏度,可以检测出套管磁阻微小的变化。
新仪器采用94HZ的交变信号，利用提高放大器的增益来提高仪器的灵敏度；利用高Q值的带通滤波器来去掉干扰，使仪器测量套可以清晰地反映出套管丝扣变化。
3.1.2、具有非常宽的测速围。
测量套管连接丝扣（或接箍）时，测量曲线的幅度只与连接丝扣（或接箍）有关，与测速无关。
因为电磁聚焦套管接箍测井仪测速是 0-3600米/秒。
3.1.3、具有测量结果不受套管磁化的影响。
套管被磁化是不可避免的，接收线圈通过磁化套管时，和原CCL仪器一样，一定会产生感应电压(如图3)，由于该电压是随磁化套管缓慢变化的信号，按仪器测速从200米/秒-3600米/秒计算，该低频信号的频率为1-6HZ,而仪器的工作信号是94HZ,很容易用高通滤波器把低频的磁化信号滤掉。
四、专利摘要：
电磁聚焦套管丝扣（或接箍）测井仪的探头通过采用交变电磁场聚焦发射和采用双线圈差分接受；电子线路部分通过采用高增益放大器、磁化干扰滤波和高Q带通滤波器使仪器具有非常高的灵敏度，测量结果既不受套管磁化影
响也不受测速影响，可以准确、清晰地测量出无接箍套管连接丝扣（或原套管接箍）。
五、说明书附图
图1 —是原套管接箍测井仪工作原理图；
图2 —是原磁定位仪测量无接箍套管曲线；
图3 —是电磁聚焦套管接箍传感器；
图4 —是新仪器测量曲线；
图5 —是电磁聚焦套管接箍测井仪框图
六、具体实施方案
从图1看出：原磁定位仪探头由两块磁钢（3）、一只线圈（4）组成。
当仪器经过套管接箍时，由于磁场分布发生变化，在接收线圈中产生一个套管接箍信号（5）。
当仪器经过新型套管测量时时（图2），由于只有丝扣（2）没有接箍，所以很难从测量曲线（4）上区分出套管丝扣的信号。
从图3看出：电磁聚焦套管传感器（EFCS）由两只发射线圈（2）、两只接收线圈（3）组成。
两只发射线圈按聚焦相接；两只接收线圈按差分相接。
从图5看出:仪器测井时，发射线圈L1、L2供f=94HZ、Vp-p=30V方波信号。
接收信号先送到前置放大（1）放大200倍后，再经过高阶高通滤波器（2）f=10HZ 滤掉套管磁化干扰和其他低频干扰，信号（94HZ）再经过带通滤波器（3）Q=10、f=94HZ、K=5放大后送到压频转换器，把电压信号变成频率输出。
由于仪器采用94HZ交变电磁场代替恒定磁场，所以仪器可以采用高增益放大来提高测量灵敏度；由于套管磁化干扰信号频率为1-6HZ，与工作频率94HZ 相差很多，所以仪器可以通过高通滤波器把磁化干扰信号滤掉；同样，由于仪
器工作信号为94HZ，接收线圈的感应电压不再与仪器测速有关。
图4是新仪器测量套管曲线(6)。
被测套管包括连接丝扣(2)、磁化部分(3)和模拟套管接箍(5)。
当电磁聚焦传感器通过套管测量时，测量的曲线在连接丝扣处曲线(6A)幅度变化明显，其频率为94HZ。
测量的曲线在套管磁化处曲线(6B)幅度变化明显，其频率为3HZ; 测量的曲线在模拟套管接箍处曲线(6C)幅度变化明显，其频率为94HZ。
对测量曲线分析后，我们得出以下结论：
6.1、电磁聚焦套管测量仪测量灵敏度高，可以清晰测量出套管丝扣的变化；
6.2、电磁聚焦套管测量仪对磁化干扰信号可以用高通滤波器滤掉；
6.3、电磁聚焦套管测量仪可以代替原CCL仪器测量套管接箍。
七、权利要求书:
1、本实用新型采用低频交变电磁场（94HZ）代替原磁定位仪的恒定磁场，双发射探头由两只完全相同的线圈L1、L2（形状、匝数、电感、电阻等）顺向连接。
接收探头由两只完全相同的线圈L3、L4（形状、匝数、电感、电阻等）按差分连接对称放在两发射探头中间。
发射线圈到接受线圈（线圈中点）距离为所测套管径的1.5-2.5倍。
2、本实用新型双发射线圈发射94HZ的方波，差分线圈接收到的信号先经过高增益放大器放大后（提高测量灵敏度），再经过高通滤波器滤掉低频变化的套管磁化干扰，经过带通滤波器消除杂散干扰处理，使测量曲线能够清晰地显示出套管丝扣（或接箍）。
小结：
本专利要求保护有3点：采用交变电磁场的磁定位仪；电磁聚焦磁定位仪的探头结构；电磁聚焦磁定位仪电子线路滤掉套管磁化干扰的方法。
八、附图：
（威盛电子仪器国辉，滑宝成）。