水泥膠結(jié)測井

水泥膠結(jié)測井第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六目前，固井質(zhì)量檢測主要采用聲幅變密度測井，有的油田還可能僅使用聲幅測井。聲幅-變密度測井由磁定位（CCL）、自然伽馬（GR）和聲幅-變密度儀（CBL-VDL）組成，能實(shí)現(xiàn)一次下井，測出CCL、GR、CBL-VDL等多條組合曲線。變密度測井及解釋的推廣應(yīng)用，大大提高了檢測固井質(zhì)量的能力和可靠性，為準(zhǔn)確地評價固井質(zhì)量開辟了廣闊的前景。

第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六一、聲幅-變密度測井基本原理測量原理示意圖第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六聲波傳播路徑有四條：泥漿直達(dá)波主要沿第一界面（套管與水泥界面）傳播主要沿水泥傳播主要沿第二界面（水泥與地層界面）傳播由于水泥含微孔隙，聲波衰減嚴(yán)重，傳播速度也慢，因此，主要沿水泥路徑傳播的聲波在接受器中實(shí)際上接收不到信號。

第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六儀器在井中居中測量，通過合理選擇源距，在R1上記錄縱波首波的幅度，而在R2上記錄全波列。通過全波列信號處理，以黑白相間的條紋顯示全波列信號。波列正相用灰度表示，深色表示信號強(qiáng)，淺色表示信號弱。

第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六在井中軸向傳播速度最大的是滑行縱波，但決定一個波是否能最早達(dá)到接收器而成為首波應(yīng)視其傳播時間是否最小。換句話說，由于縱波的傳播路徑比井內(nèi)液體直達(dá)波的傳播路徑長，如果對源距不加選擇，很可能使波速小的液體直達(dá)波首先到達(dá)接收器而成為首波。由此可推出源距z0需大于一定的值，即下限值的選擇。同樣，源距還要考慮上限值的問題，并不是取得越大越好。因?yàn)槁曉吹膹?qiáng)度總是有限的，而套管波在傳播過程中，由于通過阻抗邊界向兩側(cè)介質(zhì)輻射能量會引起衰減。二、聲波測井源距的選擇第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六當(dāng)套管外層介質(zhì)的聲阻抗與鋼管相同時，套管波向管外輻射的能量最多，當(dāng)外層介質(zhì)沿徑向無限延伸，這就相當(dāng)鋼質(zhì)裸眼井情況，套管滑行縱波按（z0ln2z0）-1的規(guī)律衰減。

第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六變密度測井時，儀器的源距通常比聲幅測井的源距取得大，一般選為5英尺或1.5米，目的是將地層波從整個波列中易于識別出來。除了對源距要求不同外，變密度測井的井下儀器和聲幅測井完全一樣。所以，在很多情況下可以利用裸眼井中測量聲波時差的聲波測井儀來代替它，其中短源距（3英尺）測量用于聲幅測井，長源距（5英尺）測量用于變密度測井。第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六在聲幅變密度測井圖中，有對自由套管測井資料，在自由套管段當(dāng)套管外徑13.97cm時的聲波幅度為69～72mV，在變密度灰度圖上左側(cè)套管波位置為黑白相間的直條帶，反差清楚，由此檢查聲幅變密度測井資料的質(zhì)量。三、資料的解釋方法第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六聲幅變密度測井可以解釋兩個界面，第一界面（套管與水泥膠結(jié)）的膠結(jié)狀況用聲幅定量進(jìn)行解釋；第二界面（水泥與地層膠結(jié)）的膠結(jié)狀況用變密度定性進(jìn)行解釋。通過大量的實(shí)測資料證明，用聲幅變密度評價固井質(zhì)量要比僅用聲幅效果好得多。第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六變密度測井時，儀器的源距通常比聲幅測井的源距取得大，一般選為5英尺或1.5米，目的是將地層波從整個波列中易于識別出來。除了對源距要求不同外，變密度測井的井下儀器和聲幅測井完全一樣。所以，在很多情況下可以利用裸眼井中測量聲波時差的聲波測井儀來代替它，其中短源距（3英尺）測量用于聲幅測井，長源距（5英尺）測量用于變密度測井。第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

1、資料的定性解釋（1）自由套管這種情況出現(xiàn)在水泥返高以上的井段，大部分聲能將通過套管傳到接收器，而很少滲射到地層中去。特征：聲幅數(shù)值高且較穩(wěn)定，套管接箍顯示清楚；變密度灰度圖上左側(cè)套管波位置為黑白相間的直條帶，反差清楚，黑白線條是平行的，如顯示擺動則說明儀器居中不佳，套管接箍處出現(xiàn)人字紋。第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六（2）第一、二界面膠結(jié)都好特征：聲幅低，變密度灰度圖上套管波很弱或消失，地層波很強(qiáng)，呈現(xiàn)清晰的黑白相間的波狀條帶，說明第一、二界面膠結(jié)都好。

（3）第一界面膠結(jié)好、第二界面不好特征：聲幅低，變密度灰度圖上套管波弱或消失，說明第一界面膠結(jié)好，而地層波也弱，說明第二界面膠結(jié)不好。第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

（4）局部膠結(jié)特征：聲幅較高且不穩(wěn)定；變密度灰度圖上套管波比自由套管時顯示弱，能顯示出一些地層波信息，但波狀條帶較模糊。（5）第一界面膠結(jié)不好、第二界面好由于第一膠結(jié)面膠結(jié)不好，大部分聲能在套管中傳播后被接收，透射到地層的能量很少，地層波信號弱，因此，目前的測井資料對這時的第二界面不能作出評價。特征：聲幅為高值；變密度灰度圖上顯示明顯的套管波，而地層波呈現(xiàn)出較難辨認(rèn)的現(xiàn)象。第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

2、資料的定量解釋定量解釋目前主要是針對第一膠結(jié)面而言，第二膠結(jié)面的定量解釋已有研究成果，但現(xiàn)場應(yīng)用有限。

第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六（1）采用相對幅度法評價第一膠結(jié)面的固井質(zhì)量

對于聲幅測井資料，一般采用相對幅度法評價第一膠結(jié)面的固井質(zhì)量，相對幅度C定義為：當(dāng)相對幅度≤20%時，確定為膠結(jié)良好；當(dāng)相對幅度在20～30%時，確定為膠結(jié)中等；當(dāng)相對幅度≥30%時，確定為膠結(jié)差。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

（2）水泥膠結(jié)指數(shù)評價第一膠結(jié)面的固井質(zhì)量

由于相對幅度法沒有考慮到套管壁厚及水泥抗壓強(qiáng)度等因素的影響，評價固井質(zhì)量的偏差較大。對于聲幅-變密度測井資料，可以采用水泥膠結(jié)指數(shù)來評價固井質(zhì)量。第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六或

水泥膠結(jié)指數(shù)BI定義為：其中：SATT=-6.64lg(SA)+F(CSIZ)

X=lg(CSTR),Y=lg(CTHI)A、B、C、D、E、F在不同情況下分別為不同常數(shù)。

MASATT=-6.64lg(MSA)+F(CSIZ)式中：CSTR——水泥抗壓強(qiáng)度；

CTHI——套管壁厚；

MSA——最小聲幅；

CSIZ——套管尺寸。第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

判別標(biāo)準(zhǔn)：

BI≥80％時，確定為膠結(jié)良好；

40％≤BI＜80％時，確定為膠結(jié)中等；

BI＜40％時，確定為膠結(jié)差。第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六不可否認(rèn)，聲幅變密度測井方法仍存在一些缺陷。這種測井對竄槽識別能力較差，因?yàn)楦Z槽的顯示特征為套管波信號和地層波信號幅度中等，而竄槽、微間隙出現(xiàn)相似的波形曲線，區(qū)別兩者須在套管加壓條件下重新測量，如果是微間隙，加壓的套管波幅度將降低，地層波更加明顯，否則變化不大或沒有變化。第20頁