變密度和水泥密度綜合解釋方法應(yīng)用

一、前言

固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性對(duì)勘探、開(kāi)發(fā)以及后期的油氣開(kāi)采、作業(yè)施工中規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)都有著決定性的作用。利用變密度和水泥密度綜合解釋方法可以有效的解決區(qū)分微間隙與水泥缺失、判斷水泥單方向變化情況等技術(shù)難題。通過(guò)在實(shí)際的油田勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。二、變密度和水泥密度綜合解釋我公司在引進(jìn)俄羅斯的變密度和水泥密度測(cè)井儀后發(fā)現(xiàn)，原版解釋軟件的解釋模型和參數(shù)不適用國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況。《套管井水泥膠結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)》套管外徑不適合國(guó)內(nèi)情況，沒(méi)有國(guó)內(nèi)常用套管的解釋圖版或模型；解釋方法單一，不能對(duì)變密度和水泥密度綜合解釋。

變密度和水泥密度綜合解釋是建立在以波動(dòng)理論、蒙特卡羅數(shù)值模擬和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及模型井模擬結(jié)論之上。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一、二界面膠結(jié)膠結(jié)指數(shù)，環(huán)空水泥充填率的定量計(jì)算(包括聲和核兩部分)

，并可以評(píng)定一、二界面和綜合評(píng)價(jià)的解釋結(jié)論。二、變密度和水泥密度綜合解釋泥漿套管水泥地層TR1R23英尺2英尺變密度測(cè)井原理1、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法套管井聲場(chǎng)正演模擬——理論基礎(chǔ)

套管井可看成N層同軸柱狀介質(zhì)。中心為流體柱，最外為無(wú)限固體，中間分別為鋼管和水泥層。

當(dāng)一、二界面沒(méi)有膠結(jié)時(shí)，鋼管與水泥之間以及水泥與巖石之間可分別等效為一個(gè)薄的柱狀流體層。根據(jù)相關(guān)理論，可得到井孔流體中的聲壓表達(dá)式：

縱波速(km/s)

橫波速(km/s)

密度(g/cm3)

井孔流體鋼套管水

泥巖

石

167061002820低速12591低速23048中速4000高速15944高速26248--33501730152418292347320038281.27.81.922.02.02.162.32.42010004050506095950.010003050506069691、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法1、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法A一界面膠結(jié)指數(shù)計(jì)算B二界面膠結(jié)指數(shù)計(jì)算C聲波水泥充填率計(jì)算

在一界面未膠結(jié)時(shí)，波形能量主要集中在套管波成分上，巖性對(duì)波形沒(méi)有影響。但是隨著膠結(jié)程度的不同，套管波幅度亦不同。因此，用套管波幅度來(lái)表達(dá)一界面膠結(jié)指數(shù)，進(jìn)而反應(yīng)不同的膠結(jié)程度最為適當(dāng)，這與多年使用的聲幅測(cè)井的依據(jù)是相類似的。一界面膠結(jié)指數(shù)公式：1、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法一界面膠結(jié)指數(shù)

由于實(shí)測(cè)波形的復(fù)雜性，采用小波分解方法能有效的消除方波和噪聲等影響因素。

眾所周知，不同的膠結(jié)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)特點(diǎn)的波形，因此，如果取完全膠結(jié)波形與未知波形作相關(guān)檢測(cè)，則可以肯定，只有在未知波形為完全膠結(jié)時(shí)，相關(guān)函數(shù)才為最大。研究表明，相關(guān)函數(shù)的大小直接反映了二界面的膠結(jié)狀況。因此，采用相關(guān)函數(shù)值來(lái)表示。二界面膠結(jié)指數(shù)計(jì)算公式為：SD=(COR－CORn)/(CORx－CORn)1、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法二界面膠結(jié)指數(shù)

根據(jù)管外存在不同的水泥層厚度或者不同的缺失時(shí)，首波波形表現(xiàn)出豐富的變化特征，這些信息直接反映了管外水泥充填量的多少。這啟示我們用AR模型系數(shù)熵值與管外水泥充填率建立聯(lián)系，通常熵值在自由套管處有最小值，在完全膠結(jié)處有最大值。

聲波水泥充填率計(jì)算公式：FL=(SHN－SHNn)/(SHNx－SHNn)1、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法聲波水泥充填率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)膠結(jié)好一界面指數(shù)FD＞0.9二界面指數(shù)SD＞0.9聲充填率FL＞0.9膠結(jié)中等一界面指數(shù)09≥FD≥0.7二界面指數(shù)09≥SD≥0.7聲充填率09≥FL≥0.7膠結(jié)差一界面指數(shù)FD＜0.7二界面指數(shù)SD＜0.7聲充填率FL＜0.71、變密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法2、水泥密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法水泥密度測(cè)井原理GRTLTDEN210mm210mm充填介質(zhì)平均密度套管壁厚度套管偏心率水泥密度計(jì)算的理論和響應(yīng)關(guān)系

水泥密度測(cè)井與通常的密度測(cè)井相似，利用了物質(zhì)對(duì)伽瑪光子的康普頓散射作用。探測(cè)器計(jì)數(shù)率與探測(cè)距離χ和物質(zhì)密度ρ的基本關(guān)系是：

DEN：環(huán)空充填介質(zhì)密度tk：套管壁厚度ρf：地層密度dc：井徑dk：套管外徑I：探測(cè)器平均計(jì)數(shù)率I0：探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)率c：響應(yīng)系數(shù)。

此關(guān)系可采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量（標(biāo)定）方法，也可用核測(cè)井中常用的蒙特卡羅數(shù)值模擬，關(guān)系式為：DEN=f(tk,ρf，dc，dk，I，I0)2、水泥密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法計(jì)算套管壁厚度

俄羅斯軟件針對(duì)的是146mm和168mm兩種外徑套管。

但我國(guó)常用的是139.7mm和177.8mm的外徑套管，為了適用國(guó)內(nèi)使用情況，我們重新計(jì)算了適合我國(guó)國(guó)內(nèi)套管尺寸的套管厚度圖板。俄羅斯兩種套管厚度計(jì)算圖版2、水泥密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法計(jì)算套管偏心率2、水泥密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)核充填率計(jì)算公式：HL=(DEN-DENn)/(DENx-DENn)膠結(jié)好核充填率HL＞0.9膠結(jié)中等09≥HL≥0.7膠結(jié)差HL＜0.72、水泥密度測(cè)井固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法3、變密度和水泥密度測(cè)井綜合評(píng)價(jià)固井質(zhì)量聲、核充填率分級(jí)均為優(yōu)，綜合評(píng)價(jià)優(yōu)。變密度，固井好水泥密度，固井好一、二界面完全膠結(jié)，管外充滿水泥僅核充填率分級(jí)為優(yōu)，綜合評(píng)價(jià)優(yōu)，此時(shí)界面存在微間隙。3、變密度和水泥密度測(cè)井綜合評(píng)價(jià)固井質(zhì)量微間隙井段管外充滿水泥造成水泥密度，固井好，界面上存在的微小縫隙造成變密度，固井差。水泥充填較滿、縫隙較小，在大段的微間隙井段也有油氣封隔能力，固井質(zhì)量也是優(yōu)。

僅聲充填率分級(jí)為優(yōu)，綜合評(píng)價(jià)優(yōu)。3、變密度和水泥密度測(cè)井綜合評(píng)價(jià)固井質(zhì)量變密度，固井好水泥密度，固井不好一、二界面膠結(jié)好，水泥環(huán)存在低密物質(zhì)1、識(shí)別水泥環(huán)微間隙情況B段為微間隙井段，管外充滿水泥三、應(yīng)用分析2、識(shí)別水泥缺失情況A段固井質(zhì)量差，管外水泥較少三、應(yīng)用分析3、判斷水泥變化情況預(yù)計(jì)分界面為：2800m實(shí)測(cè)分界面為：3376m三、應(yīng)用分析對(duì)比固井施工情況，有井漏現(xiàn)象，低密度部分水泥漏失，高密度水泥下竄。

4、解決固井水泥侯凝時(shí)間對(duì)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響A段自由管；B段固井好；C段微間隙，管外充滿水泥。三、應(yīng)用分析B段變密度反映固井質(zhì)量由差變好是由于候凝時(shí)間不足造成的，水泥密度曲線完全不受候凝時(shí)間和微間隙的影響，真實(shí)的反映水泥充填情況。5、試油結(jié)論20層日產(chǎn)油26.81t、水2.92t，說(shuō)明20層沒(méi)有與下部26層水層發(fā)生竄槽。三、應(yīng)用分析6、檢查單方向的水泥量變化情況三、應(yīng)用分析竄槽結(jié)論及建議變密度和水泥密度綜合解釋方法不但繼承了變密度和水泥密度的技術(shù)特點(diǎn)，而且可以有效的區(qū)分微間隙和水泥缺失，判斷單方向上的水泥變化等情況。

通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)在油田勘探、開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，該技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，并發(fā)現(xiàn)了一些生產(chǎn)和施工上的問(wèn)題，根據(jù)這些問(wèn)題總結(jié)了幾點(diǎn)建議：調(diào)整水泥漿配方

在采用了變密度-水泥密度測(cè)井方法對(duì)一些有問(wèn)題的井進(jìn)行復(fù)查的時(shí)發(fā)現(xiàn)，很多井的水泥漿在規(guī)定的侯凝時(shí)間內(nèi)沒(méi)有凝固，造成變密度反映固井質(zhì)量差，為此，應(yīng)根據(jù)地區(qū)情況調(diào)整水泥漿配方，使其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成凝固過(guò)程，并采用變密度-水泥密度測(cè)井方法檢查固井質(zhì)量，減小候凝時(shí)間對(duì)固井質(zhì)量的影響。結(jié)論及建議測(cè)井時(shí)泥漿與固井泥漿密度差別不要太大建議在測(cè)變密度時(shí)，測(cè)井和固井的泥漿密度差別太大，容易使管內(nèi)壓力下降，套管縮徑，在界面形成微間隙，造成變密度不能準(zhǔn)確反映固井情況，這種情況只能通過(guò)變密度-水泥密度測(cè)井方法進(jìn)行識(shí)別。

通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)在油田勘探、開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，該技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，并發(fā)現(xiàn)了一些生產(chǎn)和施工上的問(wèn)題，根據(jù)這些問(wèn)題總結(jié)了幾點(diǎn)建議：結(jié)論及建議常規(guī)變密度反映不好的井可以用水泥密度復(fù)查

變密度測(cè)井在有些微間隙井段、水泥缺失井段和水泥未凝固井段等情況下容易誤判，在第一次用變密度檢查固井質(zhì)量不好的情況下，建議用變密度-水泥密度再次復(fù)查固井質(zhì)量，可以有效的識(shí)別井下具體固井情況，減少報(bào)廢井的情況發(fā)生。

通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)在油田勘探、開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，該技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，并發(fā)現(xiàn)了一些生產(chǎn)和施工上的問(wèn)題，根據(jù)這些