固井質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)價(jià)及問題分析

摘要：聲波測(cè)井是根據(jù)聲波（或彈性波）在介質(zhì)中傳播原理，通過測(cè)量井壁介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)（聲波傳播速度、幅度等）來判斷井壁地層的地質(zhì)特性及其井眼工程狀況的一類測(cè)井方法，分為聲波幅度測(cè)井（CBL）和聲波變密度測(cè)井（VDL）。隨油田勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入，除了單層套管，雙層套管的井也越來越多。由于介質(zhì)增多，評(píng)價(jià)難度也有所增加。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中遇到了各種問題，我們進(jìn)行了認(rèn)真分析，尋找原因和解決辦法。

關(guān)鍵詞：固井質(zhì)量;聲波幅度測(cè)井;聲波變密度測(cè)井;雙層套管固井質(zhì)量的評(píng)價(jià)

引言

變密度測(cè)井能夠有效檢查水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量，對(duì)油田勘探開發(fā)起著重要的作用。固井質(zhì)量檢測(cè)方法和后期資料的解釋、評(píng)價(jià)和應(yīng)用則是重中之重，只有合理的應(yīng)用到實(shí)際中才能有效服務(wù)地質(zhì)的后期開發(fā)。

1 固井質(zhì)量檢測(cè)方法

1.1 聲波幅度測(cè)井（CBL）

聲波幅度測(cè)井是通過測(cè)量聲波幅度的衰減來認(rèn)識(shí)地層性質(zhì)和水泥膠結(jié)情況的一種測(cè)井方法。測(cè)試時(shí)發(fā)射換能器發(fā)出聲波，若套管與水泥（第一界面）膠結(jié)良好，這時(shí)套管與水泥環(huán)的聲耦合好，套管波的能量容易通過水泥環(huán)向外傳播，因此套管波能量有較大衰減。記錄到的水泥膠結(jié)測(cè)井值就很小。反之，套管波能量衰減較小。記錄到的水泥膠結(jié)測(cè)井值就很大。利用測(cè)井曲線值就可以判斷固井質(zhì)量。接收探頭只記錄首波（套管波）的幅值，這個(gè)幅值只能反映第一界面的膠結(jié)情況，不能反映第二膠結(jié)面的情況。

1.2 聲波變密度測(cè)井（VDL）

變密度測(cè)井是為了解決二界面膠結(jié)情況而提出的。其井下儀器為單發(fā)單收系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)射器以固有（20KHZ）頻率發(fā)射聲脈沖時(shí)，接收器接收一個(gè)時(shí)間軸上從200～ 1200μs這一組約12～17個(gè)聲脈沖信號(hào)，測(cè)井系統(tǒng)把其正半周（或負(fù)半周）的幅度轉(zhuǎn)變成正比的灰度信號(hào)，那么連續(xù)測(cè)量就可以記錄到整條變密度曲線。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥膠結(jié)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)井下儀器工作時(shí)，聲波信號(hào)可以沿4個(gè)途徑傳播，接收器依次得到波有：套管波、地層波、水泥環(huán)波、泥漿波。

2 測(cè)井資料的解釋評(píng)價(jià)

2.1 單層套管的資料解釋

（1）、自由套管（一界面膠結(jié)差）

大部分能量通過套管傳播回到接收器，很少有能量進(jìn)入地層中。全波列波形中套管波幅度很大，地層波非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為黑白反差明顯呈整齊直線條;沒有地層波，為套管波后續(xù)波，右端呈灰白間隔的直線條，是泥漿波。聲幅曲線為高幅值。（圖1）

（2）、僅一界面膠結(jié)好

大部分能量通過套管透射到水泥環(huán)中，很少進(jìn)入地層中。全波列波形中套管波幅度弱，地層波也非常弱或沒有。變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失;套管波后為水泥環(huán)波，衰減無規(guī)則，幅度小，有時(shí)無顯示，泥漿波呈灰白間隔的直線條。聲幅曲線為低幅值。（圖2）

（3）、部分膠結(jié)

一部分能量在套管中傳播，也有相當(dāng)大能量透射到地層中。全波列波形中套管波幅度中等，地層波也呈中等強(qiáng)度。變密度曲線左端套管波為灰白間隔直線條;右端地層波為灰白間隔的曲線條。聲幅曲線為中等幅值。（圖3）

（4）、兩個(gè)界面都膠結(jié)好

套管、水泥和地層連成一體，大部分能量通過套管透射水泥，再透射到地層中。全波列波形中套管波幅度很弱，地層波很強(qiáng)。變密度曲線左端套管波為灰白模糊不清直線條或缺失;右端地層波為黑白反差明顯的曲線條。聲幅曲線為低幅值。（圖4）

2.2 雙層套管固井質(zhì)量的評(píng)價(jià)

（1）一界面（內(nèi)套管和內(nèi)水泥環(huán)）膠結(jié)差

內(nèi)層套管直徑139.7mm，計(jì)算內(nèi)層套管首波到時(shí)為347μs，實(shí)測(cè)第一相線到時(shí)350μs，為內(nèi)層套管首波。套管波不延遲，比自由套管弱，在內(nèi)層套管接箍處出現(xiàn)人字形變化，評(píng)價(jià)為一界面膠結(jié)差，二三四界面無法判斷。（圖5）

（2）一界面膠結(jié)好，二界面（內(nèi)水泥環(huán)和外套管）膠結(jié)差

解釋井段套管首波無，套管波后續(xù)波比較明顯，節(jié)箍顯示為內(nèi)層套管節(jié)箍，無地層波。評(píng)價(jià)為一界面膠結(jié)好，二界面膠結(jié)不好。三、四界面無法解釋。（圖6）

（3）一、二界面膠結(jié)中等以上、第三界面（外套管和外水泥環(huán)）膠結(jié)差

聲波的傳播途徑為內(nèi)層套管一內(nèi)層水泥環(huán)一外層套管。由于聲波傳到外層套管，CBL及VDL均能顯示外層套管接箍信息，變密度顯示第1、第2條相線套管波消失，后續(xù)波為明顯的套管波顯示，說明第一、二界面膠結(jié)為中等以上，聲波能傳播到外層套管，但因第三界面膠結(jié)差致沒有地層波出現(xiàn)。（圖7）

（4、一二三界面膠結(jié)好，四界面（外水泥環(huán)和地層）膠結(jié)不好。

聲波的傳播途徑為內(nèi)層套管一內(nèi)層水泥環(huán)一外層套管一外層水泥環(huán)。測(cè)井資料顯示：CBL曲線數(shù)值低且基本穩(wěn)定，VDL前3條相線套管波基本消失，全波列出現(xiàn)強(qiáng)、弱不等的套管波，且與膠結(jié)好的井段相比后續(xù)波較弱，無地層波出現(xiàn)。評(píng)價(jià)為一二三界面膠結(jié)好，四界面膠結(jié)不好。（圖8）

（5）四個(gè)界面膠結(jié)均好

解釋井段地層波明顯且連續(xù)，無套管首波，套管波的后續(xù)波很弱，聲波幾乎只沿地層傳播，評(píng)價(jià)為四個(gè)界面均膠結(jié)好。

3 遇到的問題、原因分析及解決辦法

3.1 測(cè)試中遇到的問題

（1）測(cè)試資料顯示在第一界面膠結(jié)好或中等的情況下，變密度波列顯示的干擾比較多;（個(gè)別稀油井和水井，大部分為油特別稠的稠油井）。

（2）地層波不明顯（主要集中在稠油井和雙套管井）。

3.2、原因分析

（1）儀器發(fā)射能量和探頭接收靈敏度的影響

由于探頭本身或者探頭被死油污染等原因，發(fā)射能量不夠，接受靈敏度不夠，在稠油介質(zhì)中衰減過大，聲波不能傳播到地層。

（2）儀器的信噪比影響，信噪比差，有用信號(hào)比率小，容易受滑環(huán)的影響。

（3）稠油膠質(zhì)含量高、粘度高流動(dòng)性差;其中介質(zhì)的粘度大而造成質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)摩擦增大，使一部分能量轉(zhuǎn)成熱能，稠油相對(duì)稀油而言對(duì)聲波的吸收衰減大。

（4）稠油井介質(zhì)均勻性差，分布不均;

稠油井長(zhǎng)期高溫開采后，井內(nèi)的死油和顆粒狀的油塊很多，呈現(xiàn)固液混合而且分布不均勻，導(dǎo)致聲波的散射衰減大，另外相當(dāng)一部分死油長(zhǎng)期附著在套管內(nèi)壁上，影響聲波的正常傳輸途徑，造成聲波的干擾。

（5）高溫高壓蒸汽對(duì)地層、套管有直接的破壞作用;

長(zhǎng)期的蒸汽吞吐開發(fā)方式，對(duì)地層的石英、粘土礦物具有溶蝕作用，也使水泥環(huán)產(chǎn)生鈣化現(xiàn)象，這種作用和現(xiàn)象是不均勻的，對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大干擾。同時(shí)由于套管、水泥環(huán)、地層三者的熱膨脹系數(shù)不同，容易產(chǎn)生套變、二界面的裂縫和微環(huán)，聲波在該界面上可能由于空隙使能量衰減，無法進(jìn)入地層，顯示不出地層的信息。

3.3、建議解決方法

（1）、選擇靈敏度高的發(fā)射、接收壓電陶瓷環(huán)的探頭;

（2）、提高電路的發(fā)射電壓、增強(qiáng)聲波的發(fā)射能量;

（3）、降低井下儀器電源模塊的噪聲，提高整體的信噪比;更換掉使用年限較長(zhǎng)的滑環(huán)，減少對(duì)信號(hào)的影響;

（4）、測(cè)試井（特別是稠油井）有條件盡量刮管（通井）、熱水洗井后進(jìn)行測(cè)試，盡可能減少死油對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

（5）、測(cè)井過程中降低測(cè)速、勻速上提測(cè)試，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，合理調(diào)節(jié)扶正器的大小，避免探頭掛井壁造成干擾。稠油測(cè)試后，對(duì)儀器探頭進(jìn)行清洗，減少附著在探頭上的死油對(duì)探頭靈敏度的影響。

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作者簡(jiǎn)介：

唐明新（1985-），男，中級(jí)工程師，2008年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事油田地質(zhì)研究工作。