测井评价固井质量的方法与技术

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测井评价固井质量的方 法与技术
2020年6月1日星期一
•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)?
•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?
波 E被偶合到水泥环中去了,仅有
•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。
•R
的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)

• 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)

•CBL测井解释实例
•0_____________500m v

•固井声幅CBL测井曲线实例
•CBL固 井剖面 解释时 尽量结 合CAL 和GR曲 线


•固井声幅CBL测井曲线实例
•自然电位测井曲 线
•固井声幅测井曲线
•固井声幅CBL测井曲线实例

• •
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;

一、CBL水泥胶结测井 is
Cement Evaluation Tool
•R收到的声 信号为滑行
纵波(套管
1、基本原理
•V泥浆< V套管
•地面
波)其幅度 与套管内外 介质的性质 及分布有关

•套
• 套管和水泥环胶结好,R接
•水管
收到信号幅度低(套管与水泥环
泥 •地 层
•T •套 差别小,界面上的声耦合好, 管 当套管波在C上传播时,大部分

•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
• 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 •
•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。
•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:
•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。
•使CBL值升高的原因有:测井时间过早、 hcement小、微环 ;
•使CBL显示低值的原因有:Tlog大、气侵泥浆、套管厚度

•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)中高值可能由于受 污染水泥均匀分布或者 高强度水泥有窜槽;


CBL3---归一化后的胶结指数值;
•Note 当CBL3>1时,则CBL3=1;

•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;
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。

•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

•声波全波列测井: VDL+AST阵列声波测

•…………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,

•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
•地面 仪
•套
•水管
•地泥
•T

•泥


•R
• 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
• 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,
(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
1.3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.8
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
• 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;

• 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
• 20% < △A <40% 胶结一般;

• 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),

•(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 •地 层
•T
•泥 浆 波
• V地层> V水泥(
Vm<Vs>Vc<Vp)
•====》在全波列波形如何判断:
• 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

•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 ➢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 Lo•gging工) 程测井是套管井工程技术测井的简称
•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(

•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。
• 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

•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!

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

•地面

•V泥浆<V套管 特征:
•套 管
•套管波强,地层波弱
•水
或没有,在VDL图上
泥 •地 层
•T
•泥 浆 波
•R
,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)。
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)。
,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.

•有很多原因需要确定套管水泥胶结质量
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