IBC資料固井質(zhì)量評價處理與分析

李維彥 （長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

王天雨，董紅 （中石油長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦124000）

現(xiàn)在油田一般利用CBL／VDL評價固井質(zhì)量［1］，但是，由于CBL／VDL的影響因素較多［2］，在復(fù)雜儲層情況下其評價結(jié)果精度較低。IBC（Isolation Scanner，套后成像儀）是斯倫貝謝最新一代用于套管及固井質(zhì)量評價的儀器［3］，它通過結(jié)合2種聲波技術(shù) （經(jīng)典的脈沖回波技術(shù)和最新的撓曲波成像技術(shù)），可以準(zhǔn)確評價任何水泥類型，包括從傳統(tǒng)水泥漿和重水泥漿到最新的輕質(zhì)水泥漿和泡沫水泥。該方法的適用條件更廣泛，可以提供實時的固井質(zhì)量評價服務(wù)。該儀器有2種相互獨立的測量系統(tǒng) （自發(fā)自收超聲掃描測量系統(tǒng)和撓曲波接收系統(tǒng)），可以獲得套管內(nèi)壁光滑度、套管內(nèi)徑、套管厚度、套管與水泥的膠結(jié)、水泥與地層的膠結(jié)情況；另外，還可以區(qū)分低密度固體和液體，分辨出輕質(zhì)水泥、泡沫水泥和被污染的水泥。該儀器的全方位測量系統(tǒng)覆蓋整個套管圓周，可發(fā)現(xiàn)水泥中的任何通道，從而確定固井作業(yè)是否達(dá)到有效的水力封隔；在條件有利的情況下，還可測定雙層套管的居中情況。

1 評價方法與評價依據(jù)

對IBC（套后成像）測井資料進(jìn)行處理的首要目的是對套管外的介質(zhì)進(jìn)行可靠的解釋［3］。輸入到處理程序中的數(shù)據(jù)包括由USI（超聲掃描測量）脈沖回波測量所提供的水泥聲阻抗數(shù)據(jù)以及抵達(dá)斜向排列的2個接收器的撓曲波衰減數(shù)據(jù)。最終成果是固－液－氣 （SLG）相圖，能夠顯示套管外物質(zhì)最可能的狀態(tài)。通過在撓曲波衰減和聲阻抗交會圖上確定2種測量的位置可以獲得各方位上的物質(zhì)狀態(tài)，從而得到每種狀態(tài)所覆蓋的面積。除了評價套管外的物質(zhì)之外，處理程序的另一個目的是從環(huán)空－地層反射波或回波中提取相關(guān)信息，從而對套管和地層之間的環(huán)空進(jìn)行更詳細(xì)的描述，包括套管在井眼中的位置以及井眼幾何形態(tài)等方面的信息。

當(dāng)環(huán)空充填的材料不同時，其波阻抗存在較大差異，對于常用的G級水泥固井，當(dāng)完全膠結(jié)時，波阻抗應(yīng)該大于5Mrayl（1Mrayl＝106kg／ （m2·s））；當(dāng)套管和地層之間的介質(zhì)為水泥漿或鉆井泥漿時，波阻抗應(yīng)小于3Mrayl（表1）。

考慮測量和信號處理誤差，利用波阻抗評價固井質(zhì)量，建議評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為：當(dāng)波阻大于4Mrayl，固井質(zhì)量好；波阻抗為2～4Mrayl，固井質(zhì)量中等；波阻抗小于2Mrayl，固井質(zhì)量差。

表1 不同環(huán)空充填材料的波阻抗統(tǒng)計

2 IBC資料評價固井質(zhì)量實例

圖1為X1井IBC資料處理成果圖，顯示的層段為砂泥巖地層，該井套管外徑為7in，鉆頭直徑為8．5in。在3470～3480m處，平均波阻抗為8Mrayl，經(jīng)軟件計算水泥含量高，水、氣含量很少，結(jié)論為固井質(zhì)量好 （黑色），該圖清楚顯示管外水泥分布情況。試油資料表明，該井在3472～3479m，射孔日產(chǎn)氣210056m3，無水，說明該段未產(chǎn)生竄槽，與IBC解釋結(jié)論相符。

圖1 X1井IBC資料處理成果圖

圖2為X2井IBC與VDL（變密度測井）結(jié)果對比圖。4977～4988m為快速地層 （指裸眼井聲波時差低于套管聲波時差的地層），套管外徑為5．5in，井徑在9～12in之間。在快速地層井段，變密度套管波較強(qiáng)，且有人字紋反映，地層波較弱，聲波相對幅度 （目的層聲波幅度／自由套管聲波幅度）在20% 以內(nèi)，判斷該段固井質(zhì)量應(yīng)為中等膠結(jié)。在快速地層井段，平均聲阻抗在6～8Mrayl之間，與下部完全膠結(jié)井段相差1Mrayl左右，差值較小，說明管外介質(zhì)與完全膠結(jié)井段基本相同；在固－液－氣成像圖上沒有形成縱向連通的條帶 （白色部分為管內(nèi)水泥沾污造成的），且計算得到的固體體積分?jǐn)?shù)大于80%，含水體積分?jǐn)?shù)和含氣體積分?jǐn)?shù)趨近于0%，說明固井質(zhì)量好。根據(jù)試油資料表明，IBC資料評價固井質(zhì)量的結(jié)果更準(zhǔn)確一些。

圖2 X2井IBC與VDL結(jié)果對比圖

圖3 X3井IBC與VDL結(jié)果對比圖

圖 3為X 3井IBC與VDL結(jié)果對比圖。7 3 2 0～7 3 4 0m為快速地層，套管外徑為5．5in，鉆頭為6．625in，為小井眼、薄水泥環(huán)井段。通過IBC計算結(jié)果認(rèn)為，該層段沒有縱向竄槽，固井質(zhì)量好；而VDL難以區(qū)分套管波、地層波，因此無法準(zhǔn)確顯示該層段的固井質(zhì)量。

圖4為X4井CBL（水泥膠結(jié)測井）／VDL與IBC資料對比圖。從圖4可以看出，整個井段（5080～5090）聲波幅度與變密度的變化不大，聲波相對幅度為50%左右，利用CBL／VDL評價標(biāo)準(zhǔn)，說明固井質(zhì)量不好。而在IBC資料中，5080～5085m處回波提取的平均波阻抗基本上大于4Mray，在7Mray左右變化，說明在5080～5085m處套管外有大量水泥存在，固井質(zhì)量好。而微環(huán)隙對平均波阻抗影響不大，但對套管波幅度影響較大，因此造成聲波幅度大的唯一原因是該段存在微環(huán)隙。

圖4 X4井IBC與CBL／VDL結(jié)果對比圖

3 結(jié)語

通過實例對比分析，IBC資料在識別快速地層、微環(huán)隙、小井眼、薄水泥環(huán)固井質(zhì)量評價等方面比CBL／VDL更有優(yōu)勢，評價結(jié)果更可靠。

［1］楚澤涵 ．聲波測井原理 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1993．

［2］李維彥，章成廣，江萬哲，等 ．影響固井質(zhì)量評價效果的因素分析 ［J］．工程地球物理，2006，3（2）：103～107．

［3］AI－Suwaidi A S．Increased certainty in determination of zonal isolation through the integration of annuls geometry imaging and improved solid－fluid discrimination ［J］．SPE120061，2009．