扇區(qū)水泥膠結(jié)密度測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用

鄒振巍中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司鉆采工藝研究院儀器儀表所（盤(pán)錦124010）

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扇區(qū)水泥膠結(jié)密度測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用

鄒振巍
中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司鉆采工藝研究院儀器儀表所（盤(pán)錦124010）

摘要固井質(zhì)量對(duì)保護(hù)油氣層和保證油氣井生產(chǎn)壽命，對(duì)油氣田勘探開(kāi)發(fā)效益和產(chǎn)能建設(shè)，對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)安全和環(huán)境保護(hù)，都具有十分重要的意義。扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)是一種固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的新方法，能夠有效的識(shí)別水泥竄槽、水泥空洞等現(xiàn)象，因此具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞扇區(qū)水泥；水泥膠結(jié)；固井質(zhì)量中圖分類號(hào)：TQ172.75

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-3319（2016）01-00008-02

扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井是一種固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的新方法，較常規(guī)變密度測(cè)井而言，扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井是通過(guò)多個(gè)發(fā)射、接收探頭分別測(cè)量不同井筒區(qū)域的聲幅衰減，它能沿著套管整個(gè)圓周縱向、橫向測(cè)量水泥膠結(jié)質(zhì)量。以灰度圖的形式直觀形象的顯示套管和水泥環(huán)的膠結(jié)情況，更加準(zhǔn)確和精細(xì)的評(píng)價(jià)第一界面，實(shí)現(xiàn)了第一界面膠結(jié)360°成像顯示，能夠反映出竄槽、孔洞等現(xiàn)象；評(píng)價(jià)第二界面的水泥膠結(jié)情況。該技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。

1　儀器介紹

MP-SMD-400扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀除了具有標(biāo)準(zhǔn)的3ft聲幅和5ft全波列變密度顯示，同時(shí)還具有8個(gè)獨(dú)立的聲波幅度，根據(jù)這8個(gè)扇區(qū)聲幅可作出套管外水泥分布剖面圖，并可以計(jì)算出最大聲幅、最小聲幅和平均聲幅，可以直觀地顯示第一界面存在的孔洞、槽道的位置、大小及分布情況。同時(shí)其包含了常規(guī)聲波變密度測(cè)井儀的全部測(cè)井信息，可完全替代常規(guī)聲波變密度測(cè)井儀。與常規(guī)聲波測(cè)井儀器（CBL-VDL）相比，提高了周向分辨率，可區(qū)分套管周圍存在溝槽還是被低抗壓強(qiáng)度的水泥膠結(jié)的情況，同時(shí)不易受快速地層的影響，評(píng)價(jià)固井質(zhì)量準(zhǔn)確、直觀、效果好，目前是檢查固井質(zhì)量及管外竄槽的最新最有效的測(cè)井儀器之一。

MP-SMD-400八扇區(qū)測(cè)井儀通過(guò)3ft和5ft的全向聲波發(fā)射探頭向四周發(fā)射20KHz的聲波信號(hào)，扇區(qū)聲波發(fā)射探頭向各扇面發(fā)射100KHz～120KHz的高頻聲波信號(hào)，通過(guò)2ft扇區(qū)接收探頭、3ft和5ft接收探頭接收聲波信號(hào)，判定兩個(gè)水泥膠結(jié)面的膠結(jié)情況。2ft的扇區(qū)發(fā)射接收探頭，將套管分為8個(gè)扇面，每個(gè)扇面占45°，儀器不僅能測(cè)得CBL/VDL曲線，還可以測(cè)得8條扇區(qū)聲幅曲線和以此生成的扇區(qū)水泥分布剖面圖，提高了套管周向的分辨率。八扇區(qū)的測(cè)井曲線充分彌補(bǔ)了在常規(guī)聲波變密度測(cè)井中無(wú)法區(qū)分水泥串槽和膠結(jié)水泥抗壓強(qiáng)度低的缺陷，水泥膠結(jié)中的很小的問(wèn)題都很容易被發(fā)現(xiàn)，克服了普通聲波儀器的多解性。由于探頭源平采用2ft，降低了聲幅測(cè)井容易發(fā)生的快速地層對(duì)聲幅測(cè)量的影響。當(dāng)3英尺聲幅測(cè)井顯示膠結(jié)不好時(shí)，扇區(qū)曲線可以幫助解釋出是水泥環(huán)中有竄糟還有水泥抗壓強(qiáng)度低，水泥膠結(jié)中很小的問(wèn)題都很容易被發(fā)現(xiàn)。扇區(qū)發(fā)射探頭的發(fā)射頻率在80～100kHz之間，常規(guī)的電纜在傳輸這么高的頻率信號(hào)時(shí)衰減很多。因此儀器產(chǎn)生了20kHz的載波信號(hào)，利用扇區(qū)高頻聲幅信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)對(duì)20kHz信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅后傳到地面。儀器的探頭都密封在透聲剛體內(nèi)，探頭之間由波紋管連接。

儀器長(zhǎng)為4 800mm，外徑為70mm，最高工作溫度175℃，最大承受壓力137MPa，可以測(cè)出來(lái)的井筒范圍為4.5″～9″（114.3mm～228.6mm）。

2　資料解釋方法

扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井解釋以CBL曲線在自由套管中的刻度的數(shù)值為準(zhǔn)，作為自由套管的基值，其他段的CBL曲線實(shí)測(cè)值與其比較所得的相對(duì)幅度劃分第一界面水泥膠結(jié)情況。

（1）相對(duì)幅度≤20%，為膠結(jié)良好；

（2）20%≤相對(duì)幅度≤30%，為膠結(jié)中等；

（3）相對(duì)幅度＞30%，為膠結(jié)不好。

扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井扇區(qū)解釋分為5級(jí)刻度，以分區(qū)聲幅相對(duì)幅度E值為標(biāo)準(zhǔn)；

（1）當(dāng)E值在0-20%之間，VDL灰度顏色為黑色，表示膠結(jié)良好；

（2）當(dāng)E值在20%-40%之間，VDL灰度顏色為深灰，表示水泥部分膠結(jié)；

（3）當(dāng)E值在40%-60%之間，VDL灰度顏色為中灰，表示水泥部分膠結(jié)；

（4）當(dāng)E值在60%-80%之間，VDL灰度顏色為淺灰，表示水泥部分膠結(jié)；

（5）當(dāng)E值在80%-100%之間，VDL灰度顏色為白色，表示水泥部分沒(méi)膠結(jié)或者空套管［1］。

3　測(cè)井資料應(yīng)用分析

XX-XX井于2014年6月進(jìn)行八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井，測(cè)井結(jié)果如圖1所示，從CBL波形幅度來(lái)判斷，此井段的第一界面屬于膠結(jié)中等，從VDL來(lái)看，第二膠結(jié)面不好，結(jié)合扇區(qū)剖面圖（波形一）來(lái)看的話，顏色越深水泥膠結(jié)好，顏色淺膠結(jié)越來(lái)越加，白色基本沒(méi)有水泥，可以很明顯的看出在深度3523米、3529米2處有孔洞。

圖1　XX-XX井扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井成果圖

XX-XX井于2014年8月進(jìn)行八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井，測(cè)井結(jié)果如圖2所示，從CBL來(lái)看，3665米以上第一界面、第二界面都處于膠結(jié)良好，3665米—3671.5米第一膠結(jié)面、第二膠結(jié)面均為膠結(jié)不好，CBL與VDL變化明顯，但無(wú)法具體判斷出是何種原因，再根據(jù)扇區(qū)剖面圖（波形一），可以很清楚的看出在3665米-3671.5米之間有竄槽。

通過(guò)兩次的測(cè)井結(jié)果可以看出常規(guī)聲波變密度測(cè)井儀為全向檢查套管水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量，僅能反映所檢測(cè)的水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量的周向平均值，當(dāng)3英尺CBL顯示膠結(jié)中等時(shí)，無(wú)法區(qū)分孔洞與水泥微環(huán)、孔洞與竄槽、低膠結(jié)強(qiáng)度與帶孔洞的高膠結(jié)強(qiáng)度等情況，而扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀克服了這一缺陷，解決了常規(guī)聲波變密度測(cè)井儀解釋的多解性，具有良好的應(yīng)用前景。

圖2　XX-XX井扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井成果圖

4　結(jié)論及建議

扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)完全可以取代常規(guī)的聲波變密度測(cè)井，不僅有著常規(guī)聲波變密度測(cè)井的所有參數(shù)，而且還增加了扇區(qū)剖面圖，可以快速直觀的反應(yīng)出原有情況，扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)也在被逐漸的推廣。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）扇區(qū)水泥膠結(jié)密度測(cè)井能夠直觀形象的評(píng)價(jià)第一界面360°范圍內(nèi)的水泥膠結(jié)情況，可以直觀的判斷出孔洞、竄槽等情況，為下一步的措施提供了準(zhǔn)確的依據(jù)，較常規(guī)的聲波測(cè)井儀更為先進(jìn)。

（2）扇區(qū)水泥交際測(cè)井不受重水泥、井內(nèi)套管厚度的影響。是目前比較先進(jìn)的評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的方法，具有良好的應(yīng)用前景。

該技術(shù)的缺點(diǎn)：扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井在雙層套管中的應(yīng)用效果應(yīng)不是很好，因?yàn)槭茈p層管柱多層反射面影響比較大［1］。

參考文獻(xiàn)

［1］孫學(xué)榮.八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用［J］，中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（9）：171-171.

［2］向澤燕，郭海燕，魏蒙政，陳原，武慶宇.SBT八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀的推廣應(yīng)用［J］.石油儀器，2011，25（5）.

［3］趙曉鴻，夏竹君，王強(qiáng).RIB扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)及應(yīng)用［J］，內(nèi)江科技，2012（9）.

（責(zé)任編輯：文婷）