测井评价固井质量的方法与技术

经模拟实验和现场表明，在各种水泥胶结情况下，套 管波与地层波的幅度变化有一定的规律：
1)自由套管时，套管信号强，地层信号弱(如图a); 2)固井质量好时，套管信号弱，地层信号强(如图b); 3)水泥与套管胶结好，水泥与地层胶结不好时，套管 与地层信号都弱(如图c)。 不同固井情况下的套管波与地层波如下
Note 当CBL3>1时，则CBL3=1;
当CBL3 <0时， 则CBL3=0. 0
2、CBL测井曲线值的影响因素
1)测井时间(Tlog)：要求在注水泥后20~40小时 进行测量最好。测量过早将出现高声幅值、测 量过迟将出现低声幅值；
2)水泥环厚度(hcement) h>2cm，对套管波衰减为定值；
0_____________500mv
CBL
测 井 解 释 实 例
固 井 声 幅 测 井 曲 线 实 例
CBL固 井剖面 解释时 尽量结 合CAL 和GR曲 线
CBL
固 井 声 幅 测 井 曲 线 实 例
CBL
自然电位测井曲线
固井声幅测井曲线
固 井 声 幅 测 井 曲 线 实 例
CBL
CBL测井测得声幅曲线(首波滑行纵波的幅度） 声幅固井评价。由于首波幅度对套管井中套 管与水泥胶结情况反应比较明显，因此只能评价 第一界面(套管与水泥界面)的胶结程度(对第二界面无 能为力)。 国内对利用CBL资料判断固井质量采用相对幅 度△A和归一化值CBL3两个概念(评价指标）： △A=目的井段曲线幅度/自由套管曲线幅度*100% △A <20% 胶结好； 20% < △A <40% 胶结一般；
h<2cm，水泥环越薄(h越小)对套管波的衰减越小， 测得的声幅值越高，有时容易把胶结好的井段判断为 胶结差！解释时应参考井径曲线，对泥饼相对较厚(h 越小)的井段要注意！此外，水泥环较薄时，硬地层的 地层波(信号较强)将掩盖套管波，造成误解释。
3)气侵泥浆: 使声波的衰减很大，声幅测值降低； 4)套管厚度 hcase：6-18mm, 套管越薄，对声波衰 减越大，声幅低值；对应套管接箍处低CBL值。
CBL3胶结指数评价指标是利用CBL所测得的声幅曲线
进行归一化处理，从而得到套管井中水泥胶结情况的评价 结论(CBL3越小,第一界面的胶结程度越高,固井质量越好)。
CBL3=1 — CBL*Lmax/Cmax 式中 Cmax--自由套管的最大声幅值； CBL--目的井段声幅曲线值；
Lmax--计算得到的胶结好的最大值(常取为1）； CBL3---归一化后的胶结指数值；
有很多原因需要确定套管水泥胶结质量
支撑固定套管柱、防止层间串通和通过套 管外环形空间流动、防止地层污染和套管腐蚀、 有效地进行挤水泥作业、为优化储层的生产建 立层间流体隔离！
当环形空间内存在压缩强度很大的低渗 透性物质时，就可起到流体的隔离作用。 水泥就是这样一种理想物质(低渗、强压 缩度)，其声阻抗能指示水泥的存在和质 量。
4)I界面胶结差，II界面胶结好：套管波很强，地层信
号中等显示；左边条纹明显,右边也有显示。注意(地层疏 松或井眼很大或水泥与套管空隙很大，使地层波信号变弱。
5)第I界面和第II界面胶结都差：套管波明显，条 纹、多幅度大，有的井段套管信号占据了地层波 或泥浆波的位置，与自由套管时的套管波类似！ 地层波微弱甚至消失，泥浆波条纹由于受套管波 的影响而出现波浪形！
常见物质(固井时井下介质)的声学参数 物质 密度 声速(Km/s) 声阻抗(Mrayl) 空气 0.0013-0.13 0.33 0.0004-0.04 淡/盐水 1 1.5 1.5 钻井液 1-2 1.3-1.8 1.5-3 水泥浆 1-2 1.5-1.8 1.8-3 水泥/G级1.9 2.7-3.7 5.0-7.0 泥 岩 2.55 1.83-3.962 砂 岩 2.65 5.5 石灰岩 2.71 6.4-7.0 12-16.6 钢 7.89 5.9 46
一、CBL水泥胶结测井 is Cement Evaluation Tool
1、基本原理
地面仪
V泥浆< V套管
R收到的声信 号为滑行纵 波（套管波） 其幅度与套 管内外介质 的性质及分 布有关
套管
水泥
套管和水泥环胶结好， R 接
收到信号幅度低 ( 套管与水泥环
地层
T
差别小，界面上的声耦合好， 套 管 当套管波在C上传播时，大部分 波 E被偶合到水泥环中去了，仅有
…………记录整个声波波列的测井方法
在套管井中，声波从发射探头到接收探 头有四种可能的传播路径：沿套管、沿水 泥环、通过地层、通过地层和井内泥浆。
其实只有三种路径：沿套管、通过地层和井内 泥浆。只要源距足够大，接收到的波先后顺序是 套管波、地层波、泥浆波。Why 无沿水泥环滑行 的波呢？这是因为水泥的声速比钢的声速低，椐 产生滑行波的条件，它是不可能产生的。
2、声波变密度VDL图解释:条纹粗细或消失或变形 （1）自由套管波—套管外无水泥而是泥浆
地面仪
V泥浆<V套管 特征： 套管波强，地层波弱 或没有，在VDL图上， 出现平直的套管波粗 黑条纹(相线)，越靠近 左边反差明显，对应 着套管接箍处出现人 字形条纹（套管接箍 明显）。
套管
水泥 地层
泥 浆 波
R
小E折回井中被记录）；反之，
R接收到信号幅度高。
CBL具体的测井过程及曲线解释
1)测井时，由接收探头接收由套管波引起的折射波的幅度 (通常是测量其第一个波峰的幅度)，由测量线路把声波幅 度转换成与之成正比的电压大小，并由地面照相记录仪记 录。测量是在井内自下而上连续进行，便得到一条随不同 深度的固井质量而变化的声幅曲线。
2)测量井段从井底到水泥面以上50-100m处，测井时把井 下仪器放到预计水泥上返高度之上200-300m处的纯泥浆 段(自由套管井段),调节仪器(检流计光点),使曲线偏转810cm,这是全井段最大值，然后下到井底，上提测井！
3)CBL曲线的横向比例为50mv/Cm,深度比例为1:200。
4)具体解释时在参考GR,CAL曲线时，首先确定纯泥浆段， 然后确定混浆带，最后根据相对幅度来判定固井质量。
WATCH软件演示及现场应用分析
结论与建议
关于工程测井概念(Engineering Well Logging)
工程测井是套管井工程技术测井的简称， 主要目的是对套管井的工程技术状况和管 外水泥胶结进行检测和评价；工程作业效 果检测和评价有时也被归入工程技术测井 的范畴。
当前的主要工程测井技术有井径类测井、 声幅测井、声波变密度测井、长源距声波 测井、扇区水泥胶结测井、电磁测井、井 下电视测井、躁声测井、井温测井、放射 性示踪测井等.
在处理VDL资料时，通常将地层波的幅度作 为判断第II界面胶结状况的标准。在对地层波解 释时，最好应用谱分析法，在时间域和频率域内 从相当速度、幅度方面综合解释。 记录方式：调辉记录和调宽记录 调辉记录:以颜色深浅变化反映声波能量的变化(主要使用)； 调宽记录:以记录条带宽度的变化反映声波能量的变化；
关于第I和第II界面胶结质量在VDL图的特点总结： 1)第一界面胶结好时，在VDL图上，其套管波 一般为弱信号，条纹模糊或消失。反之亦然。 2)第二界面胶结好时，在VDL图上，其地层波 一般都为强到中等信号显示，条纹粗而明显，颜 色深。反之亦然。注意特殊情况！
R
条纹即地层波反差大，地
层波象裸眼井测的一样 ！
（2） 第I 界面 和第 II界 面胶 结都 好
地 层 波
3）第I界面胶结好，第II界面胶结差：套管波很弱，
地层波也弱或消失；套管波和地层波左右条纹模糊、信号 很弱（CBL曲线低值，对此无能为力甚至误判。油田不少 井因水泥环与地层胶结不好而发生串槽）
5)微环: 套管与水泥之间出现的微小环形间隙，一 般厚度<0.1mm。微环虽小，但却使声幅值增高. 6)仪器偏心(扶正不良)和某方位有窜槽: CBL以低声幅显示， 与水泥胶结好坏无关。这是由于不同方位到达接收器 的套管波的相位不同，相互抵消而造成低声幅。
CBl测井的外在影响因素小结：
使CBL值升高的原因有：测井时间过早、 hcement小、微环；
①套管波 ②地层波（纵波、 横波、视瑞利波组合而成，幅 度值较高） ③泥浆波（到达 时间最晚，稳定，频率低，幅 度变化不大）④ST斯通利波 （仅随泥浆波之后）
T
R
调 辉 记 录 的 变 密 度 全 波 列 波 形 图
VDL是现场检查固井质量的常用方法，其优
点是简单、信息量大，它在每一深度采样点上输 出一个反映该点所在层段的声波全波列图，该波 列图上既有反映第I界面的套管波，还有反映第II 界面的水泥环波及地层波。
SWPI--中海油技术服务<固井技术测井专题>
固井质量评估检测方法
测井评价固井质量的方法与技术
Welcome to Discuss This Topic together ! 石油工程学院测井研究室 夏宏泉 2003 年 2 月
首先请同志们思考下列两个问题：
1)目前油田现场在利用测井手段评价固井 质量时有哪些常规方法或新方法？有哪些 比较流行的评价软件？如何确定窜槽位置 (挤水泥）？
评价固井质量的声测井目前有
①水泥胶结测井(CBL) ②声波变密度 测井(VDL) ③水泥评价测井(CET,SBT) ④ 超声成像测井(USI，UBI,CBIL) ④井温 测井(TL)、放射性同位素示综测井(RTS) 和中子寿命测井(TDT).
从最早的CBL到目前先进的USI,记录了 评价固井质量的声测井方法和仪器的发展 历程 ！CBL VDLCET/SBT USI,CBIL,UBI
T
R
（ 1） 套管 外无 水泥 而是 泥浆 即自 由套 管波
情况
（2）第I界面和第II界面胶结都好
地面仪
V套管> V泥浆
，V套管>
V水泥
套管 水泥
V地层> V水泥（Vm<Vs>Vc<Vp)
====》在全波列波形如何判断：
地层
泥 浆 波
T
套管波弱，地层波强，
在VDL密度上左边的条纹模
糊或几乎消失，与右边的
二、声波变密度测井(VDL)：采用单发单收
声系，源距为1.5米，其目的是全面评价水泥胶结质量， 了解套管与水泥环、水泥环与地层的胶结情况(CBL只能 显示套管与水泥的胶结情况，第一声学界面）！
1、基本原理
套管 水泥 地层
泥 浆 波
地面仪
V套管> V泥浆 ；V套管> V水泥 ；
V地层> V水泥（Vm<Vs>Vc<Vp) ====》全波列波形识别
△A >40% 胶结差
各地区的固井质量评价标 准差别较大。例如固井质量差
的相对幅度(△A)，江汉油
田定为大于40%，四川地 区定为大于70%，而在南 海湛江一般定为多大呢？ 利用CBL曲线时确定固井 质量时，还应参考井径曲 线和自然伽马曲线或自然 电位曲线(用于确定h)，此 外务必了解固井施工情况。
2)固井质量好的井段声波幅度值 ? , 固井质
量差的井段声波幅度值 ? ,在调辉记录的VDL图 上，左边套管波条纹清晰、右边地层波条纹消 失，则意味着第一胶结面胶结？，第二胶结面 胶结？，SBT是什么测井？
汇报内容
固井质量测井评价方法的种类及发展状况
水泥胶结测井(CBL)方法原理及应用
声波变密度测井(VDL)方法原理及应用 水泥评价测井(CET)的方法原理及应用 超声成象测井(USI) 同位素示踪(RTS)测井方法及应用
使CBL显示低值的原因有：Tlog大、气侵泥浆、套管厚度 变薄、仪器偏心和某方位有串槽！但是CBL鉴定第I界面的
CBL曲线幅度(幅值)：
1)高值表明自由套管、 微环、或者快速地层波；
2)低值表明水泥胶结良 好或者仪器不居中； 3)中高值可Hale Waihona Puke Baidu由于受污 染水泥均匀分布或者高 强度水泥有窜槽；
声波全波列测井： VDL+AST阵列声波测井
传统的水泥胶结评价采用声幅法(CBL)和声波变密 度法(VDL)。CBL只能对第I界面情况进行检测，VDL能对 第I,II界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。 另外CBL和VDL只是圆周向的平均测量效果，难以区分井 周不同方向的条形欠胶结处。
进入80年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原 理的水泥胶结评价测井仪器，例如CET,SBT,CBIL等，这 些仪器可准确判断第I界面是否胶结好，测量情况能说 明圆周向的胶结情况，结合VDL可进行第II界面评价， 但这些仪器本身尚不能准确地判断第II界面胶结的好坏。 已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第 II界面 的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第 II界 面的胶结状态（石油大学乔文孝等）。