涪陵頁(yè)巖氣田復(fù)雜情形下的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)

摘 要：在焦石壩地區(qū)的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程中，出現(xiàn)了海相碳酸鹽巖快速地層、高密度油基鉆井液、低密度水泥漿等復(fù)雜情形，需要深入分析測(cè)井資料信息和地層的地球物理特性，以便研究不同情況的形成機(jī)理，從而給出更為合理的固井解釋評(píng)價(jià)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：固井質(zhì)量評(píng)價(jià)；聲波變密度測(cè)井；高密度油基鉆井液；低密度水泥漿

焦石壩區(qū)塊位于四川盆地川東高陡褶皺帶。由于開(kāi)采的需要，高溫高壓的深部鉆探增多，水平井大幅度增加，加之低壓易漏地層的出現(xiàn)和水平井段長(zhǎng)、斜度大等情況對(duì)固井水泥漿體系和測(cè)井儀器的影響，形成了一些復(fù)雜情形的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外用于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要有聲幅-變密度測(cè)井技術(shù)、扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井技術(shù)、環(huán)井周超聲波測(cè)井技術(shù)、水泥評(píng)價(jià)測(cè)井技術(shù)和套后成像測(cè)井技術(shù)。焦石壩工區(qū)頁(yè)巖氣井水平段固井質(zhì)量檢測(cè)主要采用聲幅-變密度測(cè)井和八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井方法。

1 固井質(zhì)量評(píng)價(jià)原理

固井質(zhì)量評(píng)價(jià)是基于聲波變密度測(cè)井資料和八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井資料對(duì)水泥膠結(jié)的聲波反映。

1.1 聲波變密度測(cè)井（CBL-VDL）

聲波變密度測(cè)井需測(cè)量經(jīng)由套管、水泥環(huán)、地層傳來(lái)的聲波幅度，并根據(jù)時(shí)間刻度將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的灰度信息形成VDL變密度圖，并根據(jù)灰度圖確定一、二界面的膠結(jié)情況。

1.2 八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井（RIB）

RIB八扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀是聲波測(cè)井儀，接收探頭測(cè)出不同方位8條聲波幅度曲線，每條曲線顯示45度張開(kāi)角內(nèi)水泥膠結(jié)情況，由于探頭距信號(hào)發(fā)生器只有18英寸，因此，儀器很容易檢測(cè)出水泥膠結(jié)微環(huán)中存在的細(xì)小問(wèn)題。利用RIB可以形象、直觀地分辨水泥環(huán)向、縱向的膠結(jié)不均勻性。

2 固井質(zhì)量評(píng)價(jià)中的復(fù)雜情形

2.1 海相碳酸鹽巖快速地層

焦石壩區(qū)塊上部地層是以致密灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r為主，為碳酸鹽巖地層，地層骨架聲波時(shí)差為≤50μs/ft，而套管聲波時(shí)差為50μs/ft，因此聲波在快速地層中的傳播速度大于套管的聲波傳播速度，在記錄采樣中地層波首波到達(dá)時(shí)間與套管波基本相同或超前，使得套管波與地層波相互疊合，表現(xiàn)為聲波幅度值增大和變密度波形的重疊。一方面，單以聲波幅度大小來(lái)評(píng)價(jià)一界面固井質(zhì)量，由于聲幅曲線受到了快速地層的影響，會(huì)造成固井質(zhì)量的錯(cuò)誤判斷。另一方面波形的重疊也不能正確識(shí)別套管波和地層波，針對(duì)這點(diǎn)國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也提出了自己的解決方法。

蘇遠(yuǎn)大等[1]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)套管波、快速地層、慢速地層頻率特性差別較大；在頻域內(nèi)計(jì)算套管波能量能有效消除快速地層對(duì)固井一界面評(píng)價(jià)的影響。針對(duì)復(fù)雜巖性地層的二界面固井質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)變密度測(cè)井資料研究發(fā)現(xiàn)，地層波能量不僅反映固井二界面膠結(jié)情況且受地層聲速的嚴(yán)重影響，即一、二界面水泥完全膠結(jié)時(shí)地層波能量和聲波時(shí)差存在一定的指數(shù)關(guān)系。地層波能量和聲波時(shí)差的關(guān)系，可作為定性評(píng)價(jià)二界面固井質(zhì)量的參考。

2.2 高密度油基鉆井液

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的前期為抑制頁(yè)巖水化膨脹、維護(hù)井壁穩(wěn)定，在水平段鉆進(jìn)過(guò)程均采用高密度油基鉆井液。井筒充滿油基鉆井液，這些含有鉆屑的油基鉆井液會(huì)牢牢粘附在井壁和套管壁上，親油性溶液無(wú)法與水泥很好固結(jié)，為了保證固井質(zhì)量，會(huì)在固井前用前置液清洗和沖刷，將親油性的井壁和套管壁反轉(zhuǎn)為親水性的井壁和套管壁。通過(guò)多口井固井資料的研究，固井前洗井不徹底，套管壁上殘留的油膜造成水泥漿和套管壁不能夠完全膠結(jié)，導(dǎo)致水泥環(huán)與套管間、地層存在微環(huán)隙，會(huì)進(jìn)一步影響到固井質(zhì)量評(píng)價(jià)。

2.3 低密度水泥漿

焦石壩地區(qū)地層復(fù)雜，在砂泥巖剖面、水平段長(zhǎng)封固井段中，為了防止低壓、易漏地層發(fā)生固井漏失和油氣上竄，普遍采用了低密度水泥漿固井技術(shù)。采用低密度水泥固井，影響固井質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的主要因素是低密度水泥的聲耦合比高密度水泥的聲耦合差，進(jìn)行聲波變密度測(cè)井時(shí)，套管首波幅度值增大，按常規(guī)水泥固井質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低密度固井質(zhì)量評(píng)價(jià)，會(huì)造成錯(cuò)誤的結(jié)果。

根據(jù)章成廣等[2]通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究出低密度水泥與固井的規(guī)律并采用校正圖版和校正公式以此改進(jìn)低密度水泥漿固井時(shí)的質(zhì)量評(píng)價(jià)。

3 復(fù)雜情況綜合評(píng)價(jià)方法

3.1 快速地層

3.1.1 一、二界面膠結(jié)良好

當(dāng)一、二界面膠結(jié)好時(shí)，基于快速地層的特性，地層波比套管波提前達(dá)到接收器，在變密度波形圖上清晰顯示出地層波前置的情況，由于接收到的聲能增加，聲波幅度和RIB三條聲幅值均有增加，故不能采用相對(duì)幅度值法來(lái)評(píng)價(jià)一界面。但通過(guò)八扇區(qū)聲波膠結(jié)圖的顯示及變密度波形中清晰辨認(rèn)出的地層波信號(hào)，可用來(lái)評(píng)價(jià)一、二界面固井質(zhì)量。

3.1.2 一、二界面膠結(jié)中等

在一、二界面膠結(jié)中等的情況下，快速地層段，當(dāng)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，接收器同時(shí)收到地層波與套管波的信號(hào)，聲能的疊加使測(cè)量的聲幅值增加，不能作為一界面評(píng)價(jià)的依據(jù)。在變密度圖上首波信號(hào)加強(qiáng)，條帶粗且直，但后續(xù)波仍能顯示出一些地層信息。

3.2 高密度油基鉆井液

由于油基鉆井液在接箍處未驅(qū)替干凈，在套管壁上仍有殘留，通過(guò)RIB測(cè)井資料特征顯示，最大、最小、平均聲幅值之間差異較大，接箍處聲幅值有明顯增大但低于空套時(shí)聲幅值，八扇區(qū)成果圖上接箍處有明顯土黃色顯示，并規(guī)律分布，大小均一。相對(duì)應(yīng)的變密度圖上，套管波有較弱顯示，地層波清晰。故根據(jù)平均聲幅值及波形綜合評(píng)價(jià)，油膜的地方一界面膠結(jié)好，二界面膠結(jié)良好。

3.3 低密度水泥漿

江萬(wàn)哲等[3]數(shù)值模擬得到了低、高密度水泥固井時(shí)一界面完全膠結(jié)和存在縫隙時(shí)的理論波形。低密度水泥比高密度水泥套管波幅度大，經(jīng)計(jì)算在環(huán)隙寬度2mm時(shí)，自由套管/低密度/高密度的套管波幅度比為1/0.793/0.452，說(shuō)明在相同條件下，在低密度水泥固井時(shí)用套管波幅度評(píng)價(jià)一界面固井質(zhì)量所使用的相對(duì)幅度值要高于高密度水泥。

在實(shí)際解釋低密度水泥固井質(zhì)量時(shí)會(huì)放寬其解釋標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮聲波幅值、變密度波形來(lái)評(píng)價(jià)一、二界面固井質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）涪陵地區(qū)由于鉆探地層的變化和施工工藝的改進(jìn)，復(fù)雜情況總是在不斷出現(xiàn)和不斷變化，影響因素多，解釋評(píng)價(jià)困難，需要深入分析CBL、VDL測(cè)井資料信息以及地層的地球物理特性，盡可能研究不同信息的形成機(jī)理，力求給出準(zhǔn)確合理解釋和評(píng)價(jià)結(jié)論。

（2）大多復(fù)雜情況采用聲幅測(cè)井、聲波變密度測(cè)井等單一的測(cè)井手段會(huì)給解釋帶來(lái)盲區(qū)和多解性，已無(wú)法滿足固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的要求。建議采用更為先進(jìn)的固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法，如RIB、SBT、CAST-V等新技術(shù)，針對(duì)不同的復(fù)雜情形選擇有利的測(cè)井方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）在進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，要參考鉆井工藝、錄井錄取的地層資料、裸眼測(cè)井資料等多項(xiàng)內(nèi)容，綜合考慮不同狀態(tài)下固井質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以給出最為合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇遠(yuǎn)大.地層聲速對(duì)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響及消除方法[J].石油鉆探技術(shù)，2005，33（4）.

[2]章成廣，李維彥.低密度固井質(zhì)量聲波測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，27（4）.

[3]江萬(wàn)哲，章成廣，陳義群.低密度水泥固井對(duì)套管波幅度的影響及其校正方法[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2008，30（5）.

作者簡(jiǎn)介：曹雅茹（1983-），女，漢，湖南安鄉(xiāng)，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）資源勘查工程專業(yè)，助理工程師，中石化江漢石油工程有限公司測(cè)錄井公司，現(xiàn)從事測(cè)錄井測(cè)井資料綜合解釋與評(píng)價(jià)工作。