淺談固井水泥膠結(jié)第二界面測(cè)井評(píng)價(jià)的難題和對(duì)策

黃國光

摘 要：固井質(zhì)量直接關(guān)系到油氣井壽命、油氣井產(chǎn)能和勘探開發(fā)的總體效益。筆者從目前最廣泛的利用聲幅曲線評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)第一界面存在的問題出發(fā)，提出評(píng)價(jià)第二界面的必要性，初探幾種可行的方法和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：固井質(zhì)量；水泥膠結(jié)；第二界面；快速地層；扇區(qū)水泥膠結(jié)

0 引言

固井質(zhì)量直接關(guān)系到油氣井壽命、油氣井產(chǎn)能和勘探開發(fā)的總體效益。固井后的水泥膠結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)舉足輕重，方法有聲幅、聲幅變密度，利用扇區(qū)水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)原理有阿特拉斯、康普樂、威德福各自的SBT測(cè)井，Tek-co的RIB測(cè)井、Sondex的RBT測(cè)井；利用超聲波和聲阻抗原理有哈里伯頓的CAST-V井周聲波掃描成像測(cè)井、斯倫貝謝的CET超聲波水泥評(píng)價(jià)測(cè)井和IBC套后成像測(cè)井等，俄羅斯生產(chǎn)的聲波-伽馬密度組合測(cè)井等。

值得一提的是，聲幅變密度測(cè)井是目前國內(nèi)最具性價(jià)比、最廣泛使用的方法。但是在利用聲幅變密度資料上面，一般把變密度僅僅作為檢驗(yàn)聲幅曲線的用途，拿來評(píng)價(jià)膠結(jié)質(zhì)量的只用到聲幅曲線。聲幅測(cè)井開始于20世紀(jì)60年代，它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯。優(yōu)點(diǎn)是低成本、儀器簡單易用、曲線量化直觀容易。缺點(diǎn)是聲幅測(cè)井響應(yīng)是徑向的平均響應(yīng)，不能準(zhǔn)確分辨徑向竄槽和縱向竄槽，最大的缺陷就是無法評(píng)價(jià)第二界面。

1 用聲幅測(cè)井評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量存在的問題

測(cè)井技術(shù)得到很大的發(fā)展，特別是最古老的聲幅測(cè)井仍有大量的市場，不夸張地說，聲幅測(cè)井也是目前最濫用的方法之一。

1.1 聲幅測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集的影響因素 聲幅的評(píng)價(jià)從源頭數(shù)據(jù)就先天不足，采集的數(shù)據(jù)受干擾大，后期解釋時(shí)不加以甄別，就會(huì)錯(cuò)誤判斷。對(duì)聲幅測(cè)井施工的影響因素有很多，主要有以下幾個(gè)方面：①儀器偏心導(dǎo)致聲波幅度測(cè)值偏低。實(shí)驗(yàn)表明，偏心距為0.25in時(shí)，聲幅幅度比完全居中時(shí)下降50%；偏心1in時(shí)，聲幅幅度比居中時(shí)下降75%。②快速地層疊加掩蓋。地層波速度比套管波還要快，在傳播路徑更遠(yuǎn)的情況下仍然比套管波更先到達(dá)接收器，和隨后到達(dá)的套管波疊加，分辨不清，導(dǎo)致聲幅曲線會(huì)測(cè)值很高，如果不加以識(shí)別，會(huì)得出膠結(jié)很差的假象。事實(shí)剛好相反，第一、二界面膠結(jié)都很好。③套管壁厚。套管可視為均勻介質(zhì)，對(duì)聲波的吸收是固定的。套管厚度越小，對(duì)聲波衰減越大，聲幅測(cè)值越低。④此外，水泥漿類型、抗壓強(qiáng)度、凝固時(shí)間以及鉆井液的污染都會(huì)影響對(duì)膠結(jié)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。聲波頻率也會(huì)對(duì)水泥與套管的膠結(jié)情況造成影響。

1.2 利用聲幅評(píng)價(jià)第一界面的不足 利用聲幅評(píng)價(jià)第一界面原理簡單，但是需要一定的前提條件，如果不考慮這些條件，眾多影響因素很容易導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果偏差太大。有些油田甚至用聲幅來綜合評(píng)價(jià)膠結(jié)質(zhì)量而不分第一、第二界面，有失偏頗。

以前片面地認(rèn)為套管與水泥環(huán)膠結(jié)的質(zhì)量是影響套管波首波幅度的唯一因素，隨著認(rèn)識(shí)的加深，人們發(fā)現(xiàn)水泥環(huán)的類型（低密度、G級(jí)加砂、純G級(jí)）、厚度、水灰比、套管直徑和壁厚及外部地層的聲學(xué)特性等因素也對(duì)套管波首波幅度有影響。忽視這些因素的影響，有可能把膠結(jié)不好的層段判斷為膠結(jié)中等甚至良好，也有可能把膠結(jié)良好的層段判斷為膠結(jié)中等甚至不好。

1.3 評(píng)價(jià)第二界面的必要性 固井質(zhì)量好應(yīng)該是水泥與套管、水泥與地層的膠結(jié)均好為標(biāo)準(zhǔn)，而聲幅測(cè)井曲線只能在一定程度上探測(cè)水泥與套管（第一界面）的膠結(jié)好壞，而無足夠的信息來檢查水泥與地層（第二界面）的膠結(jié)情況，這是用聲幅曲線評(píng)價(jià)固井質(zhì)量最大的不足之處。而第二界面具有更大的隱蔽性，固好第一界面，并不代表固好第二界面，大量油田生產(chǎn)的事實(shí)證明，在套管和水泥膠結(jié)好時(shí)，水泥和地層之間也有可能出現(xiàn)竄槽或膠結(jié)差，油氣水竄的通道往往是第二界面。

2 水泥膠結(jié)第二界面評(píng)價(jià)的對(duì)策

2.1 利用變密度信息定量評(píng)價(jià)第二界面 聲幅變密度測(cè)井所獲得的變密度曲線，是一種包含波至?xí)r間、套管波、地層波、直達(dá)波等眾多信息的全波列曲線，加以充分利用，才會(huì)發(fā)揮資料的有用價(jià)值，可以利用變密度信息進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

聲幅測(cè)井只能判斷第一界面的膠結(jié)情況，但是不能評(píng)價(jià)第二界面的膠結(jié)情況。通過大量實(shí)測(cè)資料證明，用聲幅變密度評(píng)價(jià)固井質(zhì)量要比僅用聲幅效果好得多，目前國內(nèi)定量評(píng)價(jià)第二界面的方法有地層波能量積分法、能量譜法等，但由于各種原因，推廣程度不高。在處理過程中人的判斷仍然是必不可少的因素，沒法做到如聲幅測(cè)井評(píng)價(jià)的易上手、自動(dòng)化，國內(nèi)普遍仍然停留在定性評(píng)價(jià)上，缺乏大量的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，只是根據(jù)測(cè)試結(jié)果尋求規(guī)律，反推驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，評(píng)價(jià)模型比較簡單，不同油田的解釋標(biāo)準(zhǔn)不同，不同解釋人員的解釋標(biāo)準(zhǔn)也不同；主觀認(rèn)知水平差異很大，往往憑工作經(jīng)驗(yàn)或不完善的理論估算。盡管變密度的定性和定量評(píng)價(jià)存在一些缺點(diǎn)，相對(duì)于聲幅的定量評(píng)價(jià)而言，從源頭數(shù)據(jù)、影響因素等第一關(guān)頭已經(jīng)先進(jìn)很多，值得推廣。

2.2 采用扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井方法 扇區(qū)水泥膠結(jié)是一種通過記錄聲波衰減率的方法，比聲幅能更好地反映水泥膠結(jié)情況，并且衰減率成像圖形象直觀，可分辨水泥環(huán)向與縱向的溝槽、空隙、膠結(jié)不均勻性以及大小和方位，有較高的周向分辨率。

康普樂SBT需要居中測(cè)量，不能測(cè)快速地層。阿特拉斯SBT則不受快遞地層的影響，并且采用分立發(fā)射晶體的辦法產(chǎn)生定向波束，突出水泥環(huán)與地層間的耦合作用，在松軟地層井段，地層波仍然清晰，而聲幅變密度測(cè)井中的地層波則很弱甚至沒有，此外，SBT測(cè)量信號(hào)數(shù)字化，信噪比高，因此SBT測(cè)井儀的變密度易于解釋。只要極板能貼靠緊密而不需要居中，目前斜井、水平井占很大份額，因此阿特拉斯SBT具有良好的應(yīng)用前景。

盡管SBT等先進(jìn)儀器具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，考慮到經(jīng)濟(jì)方面的因素，建議將SBT測(cè)井作為精細(xì)評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的技術(shù)手段，主要用于重點(diǎn)疑難井的固井質(zhì)量檢測(cè)。

3 結(jié)語

固井作業(yè)中水泥膠結(jié)第二界面的情況比第一界面要更復(fù)雜、更重要、更隱蔽，有條件的情況下應(yīng)該采用更合適、更優(yōu)化的測(cè)井方法組合，后期解釋進(jìn)行更客觀、更精細(xì)的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)，這樣才能在后期作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)與效益中兼顧，力求平衡。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙寶輝，高永會(huì)，譚文禮.影響水泥環(huán)第二界面膠結(jié)質(zhì)量的因素分析[J].鉆采工藝，2009（05）.

[2]劉金余，張東方，吳福才，曹賢.固井封固質(zhì)量評(píng)價(jià)問題分析[J].小型油氣藏，2005.09.

[3]王四虎.幾種固井質(zhì)量評(píng)價(jià)測(cè)井儀器分析[J].石油儀器，2014（1）.endprint