固井質(zhì)量評價方法及應用(一)

固井質(zhì)量評價方法及應用(一)第一頁，共76頁。第一節(jié)前言 一、固井質(zhì)量評價的發(fā)展 二、固井質(zhì)量評價現(xiàn)狀 三、固井質(zhì)量評價存在的問題 四、新疆測井公司固井質(zhì)量評價技術(shù)第二節(jié)聲波基礎知識

一、巖石的聲波速度二、巖石的聲波幅度三、聲場中的物理量四、聲波在兩種介質(zhì)界面上的反射和折射第三節(jié)油井的井身結(jié)構(gòu)及井口裝置

一、井身結(jié)構(gòu)二、井口深度及井口裝置第四節(jié)固井評價測井

一、聲幅測井（CBL） 二、聲波變密度測井(VDL) 三、水泥評價測井儀(CET) 四、井下超聲電視測井(BHTV、CAST) 五、分區(qū)水泥膠結(jié)測井（SBT） 六、脈沖回聲儀（PET） 七、MAK-2聲波測井 八、加壓驗竄方法第五節(jié)SYT6592-2004固井質(zhì)量評價方法內(nèi)容第二頁，共76頁。

目前復雜的地質(zhì)條件和井身結(jié)構(gòu)給固井工作造成很大的難度，在一定程度上制約了固井質(zhì)量的提高。盡管如此，我國每年固井合格率仍然達到98%以上，優(yōu)質(zhì)率也很高，但是固井后經(jīng)常發(fā)生油、氣、水竄現(xiàn)象，說明單獨采用水泥膠結(jié)測井（CBL）很容易造成誤判。目前，我國固井在外加劑(外摻料)應用、工藝技術(shù)發(fā)展等方面與國外相比有一定的差距，落后的固井手段與優(yōu)良的測井評價互相矛盾，應消除標準要求低等人為方面的因素。變密度測井(VDL)記錄了聲波波列信息,如套管波、地層波、流體波等，這些波列的傳播時間長短、強弱以及存在與否等特征，都與水泥膠結(jié)情況有關(guān)，因此通過對聲幅、變密度資料的分析,可以較好地評價第一、第二界面的水泥膠結(jié)情況。變密度測井有效地彌補了CBL測井的不足，通過全波列測井圖的分析,能很好地解釋第二界面的膠結(jié)信息，它與CBL測井配對使用，可以更加準確地了解第一界面和第二界面的膠結(jié)質(zhì)量，辨別微間隙和竄槽。盡管聲幅、變密度測井明顯提高了水泥膠結(jié)評價水平，但沒有完全克服聲幅測井的缺點，沒有提高縱向分辨率，對水泥在管外的分布方位無法識別，對第二界面還只能定性評價，固井質(zhì)量評價結(jié)果也會出現(xiàn)偏差。分區(qū)水泥膠結(jié)測井（SBT）測井克服了CBL測井的諸多不足(受微環(huán)隙、快速地層、外層套管、水泥環(huán)隙、儀器偏心、氣侵、鉆井液密度和性能變化及刻度不當?shù)纫蛩氐挠绊懀?，采用多信息直觀顯示尤其是水泥環(huán)膠結(jié)成像。目前，SBT等先進儀器具有很強的技術(shù)優(yōu)越性，應大力推廣應用。第一節(jié)前言第三頁，共76頁。固井質(zhì)量評價測井初級階段

井溫測井：2O世紀3O年代中期采用井溫測井方法評價固井質(zhì)量，它是利用水泥水化放熱反應的原理確定水泥返高。放射性示蹤測井：3O年代末期采用放射性示蹤法確定水泥返高。聲幅測井：出現(xiàn)在6O年代的早期，它是利用單發(fā)單收聲系接收發(fā)射探頭發(fā)射的聲波脈沖，并通過固定測量門測量套管滑行波首波幅度，用相對幅度法解釋評價水泥固井質(zhì)量。一、固井質(zhì)量評價的發(fā)展第四頁，共76頁。一、固井質(zhì)量評價的發(fā)展固井質(zhì)量評價測井中級階段

CBL-VDL測井：到了7O年代，聲幅測井得到了較大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在解釋方法的改進和增加了聲波變密度測井(VDL)，這種測井技術(shù)采用單發(fā)雙收聲系，測量兩個參數(shù)，一個是前面提到的聲幅，另一個是套管、水泥環(huán)、地層、流體等波列即全波列，經(jīng)灰度處理后亦稱聲波變密度，這就是油田常用的簡稱為聲變的測井技術(shù)。 由于VDL的引入和CBL測井解釋的改進，使固井質(zhì)量評價僅從I界面，發(fā)展到可評價Ⅱ界面，同時對測井質(zhì)量控制、資料解釋的符合率都得到了相應的提高。第五頁，共76頁。一、固井質(zhì)量評價的發(fā)展固井質(zhì)量評價測井高級階段

隨著CBL-VDL測井的應用，人們發(fā)現(xiàn)這種采用水泥膠結(jié)指數(shù)評價固井質(zhì)量的方法評價的是套管周圍360o內(nèi)固井質(zhì)量的平均響應，不能識別套管外低角度的泥缺失，有時發(fā)生在解釋為固井質(zhì)量好的井段上出現(xiàn)了竄槽. 因此,8O年代后期研究出可以識別套管外水泥缺失角度的儀器方法，這種方法包括兩種主要技術(shù)，一種是滑行波測量方法分扇區(qū)測井技術(shù)SBT，另一種是脈沖超聲掃描測井法CAST-V。第六頁，共76頁。

目前，國內(nèi)大多數(shù)油田采用CBL/VDL來檢測固井質(zhì)量，固井質(zhì)量的解釋仍以CBL曲線為主。國內(nèi)對固井質(zhì)量的評價標準為：固井聲幅相對值<15%，評價為膠結(jié)質(zhì)量優(yōu)等；聲幅相對值15%~30%(低密度水泥15%~40%)，評價為膠結(jié)質(zhì)量中等；聲幅相對值>30%(低密度水泥>40%)，評價為膠結(jié)質(zhì)量差。隨著固井工藝技術(shù)和外加劑等技術(shù)的發(fā)展，此標準已不能很好地適應當前固井質(zhì)量評價的需要。近十年來，國內(nèi)各油田的固井質(zhì)量合格率基本保持在98%左右，東部有的油田更是連續(xù)幾年固井質(zhì)量合格率都達到100%。但是有些合格井甚至CBL優(yōu)質(zhì)井，經(jīng)過射孔改造后，經(jīng)常發(fā)生環(huán)空竄流現(xiàn)象，直接反映出第二界面的膠結(jié)質(zhì)量比較差。過去一直認為只要第一界面膠結(jié)好，第二界面膠結(jié)必然好，但事實證明，在套管和水泥膠結(jié)好時，水泥和地層之間也有可能出現(xiàn)竄槽或膠結(jié)差的現(xiàn)象。國外在固井質(zhì)量評價標準方面要求很嚴格，不單以第一界面(CBL測井得出)的固井情況來評價固井質(zhì)量，更主要的是檢查第二界面的膠結(jié)情況，并且參考投產(chǎn)以后層間是否發(fā)生竄流為依據(jù)。即使CBL測井良好，如果VDL、SBT檢測不好或試油過程中發(fā)生竄流,也認為固井質(zhì)量不好。由于國外對固井質(zhì)量的檢測要求較高，所以雖然在固井技術(shù)、外加劑方面技術(shù)實力較強，注水泥施工自動化程度較高，但其固井質(zhì)量合格率與國內(nèi)相比較低，只有80%左右。二、固井質(zhì)量評價現(xiàn)狀第七頁，共76頁。三、固井質(zhì)量評價存在的問題測井儀的多樣化導致解釋偏差

國內(nèi)目前用于檢查封固質(zhì)量的儀器有多種類型,各種儀器測井的靈敏度各不相同。即使是同一種儀器也有性能上的差異。在解釋水泥膠結(jié)狀況時,不應忽視這種差異,現(xiàn)有的固井質(zhì)量檢查往往不太重視這種差異。第八頁，共76頁。三、固井質(zhì)量評價存在的問題影響套管波首波幅度的因素簡單化

現(xiàn)有的固井解釋評價不確定因素較多,結(jié)論存在多解性。主要存在以下4個的問題:(1)認為套管與水泥環(huán)膠結(jié)的質(zhì)量是影響套管波首波幅度的唯一因素,忽視了水泥環(huán)的類型(低密度、G級加砂、純G級)、厚度、水灰比、套管直徑和壁厚及外部地層的聲學特性等因素對套管波首波幅度的影響。忽視這些因素的影響,有可能把膠結(jié)不好的層段判斷為膠結(jié)中等甚至良好,也有可能把膠結(jié)良好的層段判斷為膠結(jié)中等甚至不好。(2)缺乏定量解釋的實驗及理論支持,解釋評價模型過于簡單,因此評價膠結(jié)程度好壞的概念模糊。(3)不能準確分辨徑向竄槽和縱向竄槽,對于未膠結(jié)層段的方位無法作出準確的定位,對于厚度小于儀器縱向分辨率的薄層膠結(jié)狀況無法準確評估,薄層水泥環(huán)的評價問題一直沒有得到很好解決。(4)固井質(zhì)量評價缺乏一致性,不同油田的地層特點不同,難以統(tǒng)一標準。上述這些問題的存在很容易導致固井質(zhì)量解釋時誤差較大或錯判。第九頁，共76頁。四、新疆測井公司固井質(zhì)量評價技術(shù)

新疆油田測井公司固井質(zhì)量評價儀器分為2個系列：聲波測井系列：包括聲幅、聲波變密度、PET脈沖回波、MAK-2聲波、SBT扇區(qū)水泥膠結(jié)、CAST-V井周聲波掃描測井等;放射性測井系列：伽瑪密度測井。第十頁，共76頁?？v波（壓縮波、P波）波傳播方向和質(zhì)點振動方向相互一致。橫波（剪切波、S波）波傳播方向與質(zhì)點振動方向相互垂直?？v波和橫波的傳播速度Vp,Vs與彈性參數(shù)有如下關(guān)系：E:楊氏模量σ：泊松比ρ：物質(zhì)密度λ，μ：拉梅系數(shù)第二節(jié)聲波基礎知識一、巖石的聲波速度

聲波是物質(zhì)的一種運動形式，它由物質(zhì)的機械振動產(chǎn)生，通過質(zhì)點間的相互作用將振動由近及遠的傳播。聲波的物理特性：速度、幅度、頻率等被聲波測井利用。聲波第十一頁，共76頁。二、巖石的聲波幅度

圖1-1：聲波在界面上的反射和折射Z1=ρ1ν1Z2=ρ2ν2界面12θθ1θ2入射線反射線折射線J0J1J2聲波能量與幅度的平方成正比，聲幅高低反映聲能大小。聲波在介質(zhì)中傳播時，一是因為內(nèi)摩擦原因，造成熱能損失，介質(zhì)吸收聲能使聲幅衰減，衰減規(guī)律為：式中J0:初始聲強J：聲波經(jīng)l距離后的聲強α：介質(zhì)吸收系數(shù)衰減的大小和巖石的密度以及聲波的頻率有關(guān)。密度小聲速低，聲能衰減大，聲波幅度低（聲波頻率高，聲波幅度衰減大）。二是由于波前擴展或界面反射造成的聲能衰減。所以通過聲波幅度的衰減可以了解巖層的特點或固井質(zhì)量。第十二頁，共76頁。聲壓（p)：聲波傳播過程中，在介質(zhì)中某點施加的壓力。達因/厘米2。聲功率（w)：聲波傳播過程中，某單位時間內(nèi)通過波陣面的能量。爾格/秒。聲強（J)：聲波傳播過程中，某單位時間內(nèi)通過單位波陣面的能量。爾格/秒·厘米2p=v·z，z=ρ·vp,sw=p·v·sJ=w/s=p·v=p2/z式中v：質(zhì)點振動速度，vp,s：縱波、橫波速度，ρ：介質(zhì)密度，s：面積聲阻抗（z）：就是介質(zhì)密度和聲波在該介質(zhì)中傳播速度的乘積，z=ρ·vp,s。聲耦合率：兩種介質(zhì)的聲阻抗之比z1/z2。介質(zhì)1和介質(zhì)2聲阻抗差越大，聲耦合率越差，聲能量就不易從介質(zhì)1傳到介質(zhì)2中去。通過界面在介質(zhì)2中傳播的折射波的能量就越小。如果兩介質(zhì)聲阻抗相近，聲耦合的好，聲波幾乎都形成折射波通過界面在介質(zhì)2中傳播。這時反射波的能量就非常小。

三、聲場中的物理量

各種介質(zhì)的聲阻抗介質(zhì)聲阻抗（x104)/(g·cm-2·s)介質(zhì)聲阻抗（x104)/(g·cm-2·s)空氣(0℃，1atm)橡皮淡水海水水石油0.00430.29~0.6614.615.35~4013.2鋼巖鹽砂巖石灰?guī)r泥巖39010063~9599~10825~50第十三頁，共76頁。四、聲波在兩種介質(zhì)界面上的反射和折射

圖1-1：聲波在界面上的反射和折射Z1=ρ1ν1Z2=ρ2ν2界面12θθ1θ2入射線反射線折射線J0J1J2反射系數(shù)β：β=J1/J0折射系數(shù)α:α=J2/J0θ=θ1當θ=0時，θ2=0Z1、Z2相差越大，β大，α小。討論：1）α+β=1，或J0=J1+J2，聲強守恒定律。2）α和β表示聲波在兩種介質(zhì)中能量分配關(guān)系。第十四頁，共76頁。圖2-1中給出了工程測井常遇到的井身結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-1井身結(jié)構(gòu)示意圖第三節(jié)油井的井身結(jié)構(gòu)及井口裝置一、井身結(jié)構(gòu)

第十五頁，共76頁。井身結(jié)構(gòu)中的所有深度均從鉆井時轉(zhuǎn)盤補心面算起。

套管下入長度和下入深度不一致，其差值是套管近地面一根的接箍面至轉(zhuǎn)盤補心平面距離，即套管頭至補心距；套補距：套管法蘭到補心面的的距離；油補距：油管頭法蘭頂面(套管四通法蘭頂面)到補心面的距離。圖2-2油套補距及套管頭至補心距示意圖二、井口深度及井口裝置

1.井中深度第十六頁，共76頁。通常井口裝置就是指采油樹，如圖11-3所示。圖2-3井口裝置示意圖1—

油管壓力表；2—清蠟閘門；4—油嘴套；5—出油管；6—總閘門；7—套管閘門；8—套管壓力表；9—套管；10—油管2.井口裝置第十七頁，共76頁。固井失敗的主要后果是會導致滲透層之間流體的滲流。因此固井質(zhì)量評價是工程測井中重要的一個作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題應及時修補。目前用于評價固井質(zhì)量的測井主要有聲幅測量或叫水泥膠結(jié)測井CBL（CementBondLogging）、聲波變密度測井VDL(VariableDensityLogging)、水泥評價測井CET（CementEvaluationTool）、分區(qū)水泥膠結(jié)測井SBT(SegmentedBondTool)。 當前，CBL、VDL應用最多。第四節(jié)固井評價測井第十八頁，共76頁。聲幅測井時記錄沿套管傳播的聲波幅度（滑行波），以此來判斷水泥膠結(jié)的好壞。固井聲幅測井的下井儀器如圖3-1所示。接收器接收的典型聲幅信號如圖3-2所示。圖3-1水泥膠結(jié)測井圖3-2兩種典型的聲幅信號一、聲幅測井

第十九頁，共76頁。1.基本原理CBL下井儀器如圖所示，采用單發(fā)單收聲系，源距為3ft(0.91m)?？梢越普J為，發(fā)射換能器發(fā)出聲波，其中以臨界角入射的聲波，在泥漿與套管的界面上折射，產(chǎn)生沿這個界面在套管中傳播的滑行波（即套管波），套管波又以臨界角折射進入井內(nèi)泥漿到達接收換能器被接收。儀器測量記錄套管波的第一峰的幅度值（以mV為單位），即水泥膠結(jié)測井曲線。這個幅度值的大小除了決定于套管與水泥膠結(jié)程度外，還受套管尺寸、水泥環(huán)強度和厚度以及儀器居中情況的影響。若套管與水泥膠結(jié)良好，這時套管與水泥環(huán)的聲阻抗差較小，聲耦合較好，套管波的能量容易通過水泥環(huán)向外傳播。因此，套管波能量有較大的衰減，測量記錄到的水泥膠結(jié)測井值就很??；若套管與水泥膠結(jié)不好，套管外有泥漿存在，套管與管外泥漿的聲阻抗差很大，聲耦合較差，套管波的能量不容易通過套管外泥漿傳播到地層中去。因此套管波能量衰減較小，水泥膠結(jié)測井值很大，從而利用水泥膠結(jié)測井曲線值可以判斷固井質(zhì)量。T3’R5’R第二十頁，共76頁。(1)、套管厚度套管越厚，聲幅衰減越小(2)、水泥環(huán)和儀器偏心水泥的密度越大，水泥的抗壓強度越高，其聲阻抗與套管的差異就越小，套管波的幅度將變小。在水泥密度一定的條件下，水泥環(huán)越厚，聲波幅度越小。當厚度大于2cm時，套管波的幅度將降至最小且保持不變；儀器偏心時，聲波沿不同的路徑到達接收器，此時記錄到的首波到達時間不同，實驗表明，當儀器偏離中心0.25英寸時，首波幅度將減小二分之一。因此，測井時應使儀器居中測量。(3)測井時間水泥凝固20小時后，水泥抗壓強度達到標稱值的80%以上，可以進行測井。否則，水泥與套管膠結(jié)較差。2.影響聲幅的主要因素第二十一頁，共76頁。3.CBL測井曲線（1）在水泥面以上曲線幅度最大，在套管接箍處出現(xiàn)幅度變小的尖峰，這是因為聲波在套管接箍處能量損耗增大的緣故。（2）深度由淺變深、曲線首次由高幅度向低幅度變化處為水泥面返高位置。（3）

在套管外水泥膠結(jié)良好處，曲線幅度為低值。水泥膠結(jié)測井已廣泛用于檢查固井質(zhì)量，并已總結(jié)出一套解釋方法，如根據(jù)模擬井實驗表明，可用聲波相對幅度的大小來判斷固井質(zhì)量：聲波相對幅度＝(目的層井段的聲波幅度/套管外全是泥漿的井段的聲波幅度)x100%通常，相對幅度越小，固井質(zhì)量越好；反之相對幅度越大，固井質(zhì)量越差。根據(jù)實驗結(jié)果和實際經(jīng)驗，可將固井質(zhì)量劃分為三個等級： ①膠結(jié)質(zhì)量良好，相對幅度<20% ②膠結(jié)質(zhì)量中等，相對幅度介于20%～40% ③膠結(jié)質(zhì)量不好，相對幅度>40%第二十二頁，共76頁。3.CBL測井曲線根據(jù)相對幅度定性判斷固井質(zhì)量固然是水泥膠結(jié)測井解釋的依據(jù)，但不能機械地生搬硬套，還要參考井徑等曲線，同時還要了解固井施工情況，如水灰比、水泥上返速度和使用的添加劑類型等，必須綜合各方面的資料，才能得出準確可靠的判斷。CBL測量的是套管波的首波幅度。首波幅度的大小主要取決于水泥與套管外壁的膠結(jié)程度，因此只能解決第一界面（套管外壁與水泥環(huán)的界面）的問題，而水泥環(huán)與井壁（水泥環(huán)與地層）之間是否膠結(jié)良好，即第二界面的問題是無法解決的。但由于水泥膠結(jié)測井方法簡單，易于解釋，仍然是判斷固井質(zhì)量的常用方法。第二十三頁，共76頁。為了消除以上各因素對套管首波的影響，常采用聲波幅度相對幅度進行解釋，即：

引進的CBL儀器把套管的直徑、壁厚、水泥抗壓強度綜合起來利用膠結(jié)指數(shù)（BI）評價膠結(jié)效果，

式中為C相對幅度，A為目的層段的聲波幅度值，A0為自由套管的聲波幅度值，Amin表示100%膠結(jié)井段的套管波的首波幅度。解釋時通常認為：BI=1膠結(jié)好；1.0>BI>0.8膠結(jié)良好；0.8>BI>0.6膠結(jié)中等；0.6>BI>0.3膠結(jié)不好；BI<0.3膠結(jié)差，出現(xiàn)竄槽。（11-13）

（11-16）

4.資料分析第二十四頁，共76頁。套管流體地層水泥自由套管部分膠結(jié)膠結(jié)差膠結(jié)好

各種水泥膠結(jié)條件下的聲波幅度測井響應示意圖

第二十五頁，共76頁。?反映第一、二界面水泥膠結(jié)質(zhì)量變密度二、聲波變密度測井(VDL)

1.測井原理泥漿波第二十六頁，共76頁。1.測井原理VDL利用單發(fā)單收聲系進行全波列測量，源距為5ft(1.52m)，在1ms的時間間隔內(nèi)，能夠測量套管波、水泥環(huán)波、地層波、泥漿波等。在測量時把信號幅度的正半周保留，將負半周去掉，正半周的信號輸入到調(diào)輝管，將聲波幅度的大小轉(zhuǎn)變?yōu)楣廨x度的強弱，信號為零幅度時用灰色表示，正幅度用黑色表示，黑色的深淺表示信號幅度的大??；負半周用白色表示，在照相記錄儀上就顯示出隨深度變化的黑、白相間的條紋，即顯示為聲波信號的強度—時間記錄。第二十七頁，共76頁。2.曲線分析經(jīng)過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，在不同的固井質(zhì)量情況下，套管波與地層波的幅度變化有一定的規(guī)律。如左圖:當套管外無水泥，只有泥漿時，此時第一界面聲耦合不好，致使大部分聲能量沿套管傳播，極小部分傳到地層，甚至傳不到地層，這是套管波的幅度很大，而地層波的幅度很小，甚至看不到地層波（圖a）。當水泥環(huán)與套管及地層膠結(jié)良好時，聲耦合好，聲波能量基本上傳到地層，此時套管波幅度小，而地層波的幅度較大（圖b）。當?shù)谝唤缑婺z結(jié)良好，而水泥環(huán)與地層膠結(jié)不好時，聲波大部分能量傳到水泥環(huán)中，由于水泥環(huán)吸收強，致使聲波幅度明顯衰減，此時所有波的幅度都很低（圖c）。當套管偏斜時，一側(cè)與水泥膠結(jié)良好，而另一部分與沒有水泥，地層稱為竄槽，聲波能量一部分沿套管傳播，另一部分傳入地層，此時既有地層波的顯示，也有套管波的顯示（圖d）

。

第二十八頁，共76頁。?聲波變密度測井組合曲線CBL、VDLCCL、GR?固井質(zhì)量測井要求1、應在注水泥后24—48h（最佳測量時間）之間進行測量。2、儀器在自由套管井段進行刻度。3、測至水泥面以上進入自由套管至少五個穩(wěn)定接箍。

3.固井聲幅及變密度測井曲線及要求第二十九頁，共76頁。?聲幅曲線質(zhì)量要求

1、自由套管處幅度在8cm～12cm之間，接箍顯示清楚，接箍信號的相對幅度大于2cm。2、曲線不得出現(xiàn)的負值。3、曲線重復誤差應小于10%。?變密度曲線質(zhì)量要求

1、自由套管處VDL套管波顯示清楚，明暗條紋可辨，箍處有明顯的“人”字形條紋。2、VDL顯示對比度清晰、適中、明暗變化正常。3、VDL與CBL曲線有良好的對應關(guān)系。?磁性定位曲線質(zhì)量要求

1、必須連續(xù)記錄，干擾信號幅度小于接箍信號幅度的1／3。2、接箍信號不能出現(xiàn)畸形峰。3、短套管附近、井底、目的層段不得缺失接箍信號。3.固井聲幅及變密度測井曲線及要求第三十頁，共76頁。4.CBL和VDL評價準則CBL曲線VDL曲線評價結(jié)論0≤聲幅相對值≤15%套管波弱至無，地層波明顯膠結(jié)質(zhì)量優(yōu)15%＜聲幅相對值≤30%套管波和地層波均中等膠結(jié)質(zhì)量中等聲幅相對值＞30%套管波明顯，地層弱至無膠結(jié)質(zhì)量差CBL曲線VDL曲線評價結(jié)論20≤聲幅相對值≤60%套管波中等，地層波明顯存在微環(huán)隙，水泥膠結(jié)質(zhì)量優(yōu)質(zhì)加壓對比分析對套管加壓測CBL/VDL，聲幅相對值低于20%，地層波明顯第三十一頁，共76頁。(1)、自由套管在自由套管井段，大部分聲波能量沿套管傳播，傳到地層中的聲波能量非常小。因此在變密度圖上出現(xiàn)強套管波信號，聲波在套管壁上反復振蕩形成前6至8個波全是套管波。傳播時間稍有增加，套管波幅度變小，變密度曲線在接箍處有人字紋顯示。5.資料解釋第三十二頁，共76頁。(2)、水泥與套管及地層膠結(jié)良好在水泥與地層膠結(jié)都好的井段，因為水泥與鋼管的聲阻抗很接近，大部分聲波能量穿過套管及水泥環(huán)進入地層傳播。因此，在變密度圖上套管波信號很弱或不存在，而地層波信號很強。甚至某些快速地層的地層波會出現(xiàn)在套管的位置上。5.資料解釋agoodCBLCheckqualityLookatTTcurveCheckCBLcurveRelativelylowamplitudeVerifyVDLNocasingarrivalsFormationarrivals第三十三頁，共76頁。(3)、水泥與地層膠結(jié)差，與套管膠結(jié)好在這種情況下，大部分聲波能量穿過套管水泥環(huán)界面進入泥環(huán)，但傳到地層中的聲波能量很小，聲波能量在水泥環(huán)中被衰減損耗。因此在變密度圖上套管波信號很弱，以致E1幅度在檢測電平之下，使傳播時的測量將由觸發(fā)，使得首波到達時間曲線（TT2）搖擺不定，此波稱為周波踴躍。5.資料解釋CheckqualityLookatTTcurveCheckCBLcurveRelativelyhighamplitudeVerifyVDLCasingarrivalsWeakformationarrivals第三十四頁，共76頁。油層水層7號油層與上臨水層間封固不好，易發(fā)生竄槽。射開7號油層試油，結(jié)果日產(chǎn)水3.5t，不產(chǎn)油

直接檢查第一膠結(jié)界面，通過分析資料，找出竄槽部位，施工方法簡潔明了?？赏ㄟ^加壓消除微環(huán)空影響，根據(jù)水泥膠結(jié)指數(shù)確定竄槽位置。實例：變密度驗竄

5.資料解釋第三十五頁，共76頁。5.資料解釋VDL定性解釋固井質(zhì)量的測井特征表固井情況波列特征VDL圖形特點套管與水泥環(huán)（第一界面）、水泥環(huán)與地層（第二界面）均膠結(jié)良好套管波弱地層波強左淺右深第一界面膠結(jié)良好而第二界面未膠結(jié)套管波弱地層波也弱左淺右淺第一界面未膠結(jié)或套管外為泥漿套管波強地層波弱左深右淺另外，在VDL測井圖（輝度圖）中，套管接箍也有顯示，顯示出“人字形”的條紋線。CBL或VDL是反映套管周圍水泥膠結(jié)的平均狀況，不能反映套管周圍不同方位的水泥膠結(jié)狀況，近年來又發(fā)明了研究套管周圍360°方位的水泥膠結(jié)情況的測井方法。第三十六頁，共76頁。圖3-4是CET測量原理結(jié)構(gòu)圖。聲系有八個聲波換能器，采用螺旋式排列，可以對套管進行掃描，在360度的圓周上形成45度的扇形面，超聲波換能器可同時發(fā)射和接收八個聲波信號。圖3-4水泥評價測井儀測量原理三、水泥評價測井儀CET1.測量原理第三十七頁，共76頁。CET的儀器中，8個測量晶體縱向排列在2英尺的距離上，每個探頭的外徑為4英寸或3.375英寸，另外還有第九個晶體裝在最下部，它把傳播時間轉(zhuǎn)換成距離（精度0.1mm），由此可以確定儀器的相對方位，并得出相距45°的8個視半徑值，并進一步計算出4個套管直徑和一條平均井徑，最后計算其橢圓度（最大直徑和最小直徑的比值），作為衡量套管變形、損壞、崩塌的一個較靈敏的指標。(1)、儀器測量的特點a、減小微裂環(huán)的影響b、天然氣效應識別(2)、與CBL、VDL相比，CET有以下優(yōu)點：a、用八個換能器可以進行沿徑向的水泥膠結(jié)評價；b、確定管外流體的抗壓強度；c、可以消除微環(huán)的影響；d、可以消除環(huán)境影響：快速地層到達波、天然氣效應、雙套管等。e、可以確定井眼的幾何信息：套管橢圓度；損壞程度等。2.現(xiàn)場測量與資料處理第三十八頁，共76頁。若沒有CET儀器，必須采用CBL、VDL儀器時，需要采用加壓的辦法進行測試。微裂縫是指套管外壁與水泥之間存在極小的環(huán)空間，一般只有0.1mm厚。產(chǎn)生微環(huán)空的原因有以下三種：(1)熱致微環(huán)空：在水泥凝固時釋放熱量，使套管受熱膨脹。固井后，溫度降低，套管收縮，從而導致的環(huán)空間隙，這就是熱致微環(huán)空。(2)工程致微環(huán)空：它分兩種情況，一是在固井過程中由于某種原因需要加壓作業(yè)，完工后，壓力取消，出現(xiàn)微環(huán)空；二是固井后，由于再次鉆井，水泥環(huán)受振動而產(chǎn)生微環(huán)空。(3)次生微環(huán)空：由于固井前后靜液柱壓力變化產(chǎn)生的微環(huán)空。3.裂縫的加壓測試第三十九頁，共76頁。井下超聲電視測井又稱三維井壁超聲成像測井，是利用超聲波的傳播物和井壁對超聲波的反射性質(zhì)研究井身剖面的。既可用于裸眼井，又可用于套管井。測井結(jié)果以圖像形式給出。利用計算機圖像處理技術(shù)對回波幅度及時間信息進行處理，可以以三維、二維方式顯示出套管的立體圖、縱橫截面圖，并可同時測出聲波井徑曲線。儀器的核心是一個壓電晶體換能器，測井時向井臂發(fā)射2MHz的超聲波換能器，同時接收套管反射的回波，同時探頭沿井柱旋轉(zhuǎn)掃描。四、井下超聲電視測井第四十頁，共76頁。射孔孔眼節(jié)箍主要應用在套管井中用于檢測套管變形、腐蝕、泄漏與破損等質(zhì)量情況，識別射孔孔眼檢查射孔質(zhì)量等。輪南202井射孔密度為米16孔/米。從左側(cè)的原始振幅圖像上可以清晰的看到每一孔眼的位置，射孔孔眼排列整齊，說明其射孔質(zhì)量良好。超聲波井壁成像測井（CAST）第四十一頁，共76頁。五、分區(qū)水泥膠結(jié)測井SBT及資料解釋阿特拉斯公司的5700系列扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀（SBT）是該公司20世紀90年代推出的一種新式固井質(zhì)量評價測井儀。SBT儀器有6個極板，每個極板上有1個發(fā)射探頭和1個接收探頭，共計6個發(fā)射探頭和6個接收探頭，分別用于發(fā)射聲波和接收聲波；測井時SBT安裝的6個動力推靠臂各把一塊發(fā)射和接收換能器滑板貼在套管內(nèi)壁上，6個極板上的12個高頻定向換能器不斷的發(fā)射和接收聲波信號，由于測井時同時測量6個極板分屬的6個區(qū)域信息，因而可得到6條分區(qū)的套管水泥膠結(jié)評價曲線，故該儀器稱為“分區(qū)水泥膠結(jié)測井儀”或“扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀”。1.測量原理第四十二頁，共76頁。1.測量原理SBT測量系統(tǒng)以環(huán)繞方式在包括整個井眼的6個角度區(qū)塊定量測量水泥膠結(jié)情況。聲波換能器裝在相隔60°的稱為T1-T6的極板上，支撐滑板與套管內(nèi)壁接觸，進行聲波補償衰減測量。當發(fā)射器在每個區(qū)塊上發(fā)射時，兩相鄰極板上的接收器測量聲波幅度，這兩個幅度分別為遠、近接收器所接收。聲波經(jīng)過兩接收之間空間的能量損失，可直接作為衰減測量，由此可推導出套管外這一60°范圍內(nèi)的水泥膠結(jié)質(zhì)量。SBT聲波滑板陣列360°展開圖如下圖所示。第四十三頁，共76頁。在對應的SBT分區(qū)中，利用4個鄰近滑板上的2個發(fā)射器和2個接收器組成的聲系可從兩個方向來測量聲波衰減。當發(fā)射器T1發(fā)射時，接收器R2和R3測量其下行聲幅，定義為A12和A13，如圖所示。由于使用同一發(fā)射測量兩個幅度值，而且衰減測量只取決于幅度比。因此，下行衰減不受發(fā)射強度的影響，其結(jié)果僅取決于接收器的靈敏度。于是套管波的衰減率為：α1＝（10/d）lg(A12/A13)1.測量原理第四十四頁，共76頁。同理，當發(fā)射器T4發(fā)射，由接收器R2和R3測量其聲幅，定義為A42和A43。同樣，該衰減值也不受T4發(fā)射強度的影響，而僅僅取決于接收器的靈敏度。套管波的衰減率為：α2＝（10/d）lg(A43/A42)1.測量原理第四十五頁，共76頁。兩次測量結(jié)果組合在一起可求出補償后的衰減值：ATC1=α1+α2=(10/d)lg［(A12×A43)/(A13×A42)]因而所得結(jié)果消除了接收器靈敏度的影響。這種測量過程在6個分區(qū)中的每一個都進行著重復。這樣，對于六個區(qū)塊的每一個，在整個25分貝/英尺的范圍內(nèi)，衰減測量結(jié)果得到完全的補償。發(fā)射器和接收器的排列也同時補償了套管表面不平和套管內(nèi)壁有殘留水泥的影響。1.測量原理第四十六頁，共76頁。由于該儀器從縱向、橫向（沿套管周圍）兩個方向測量固井膠結(jié)質(zhì)量，同時該儀器設計考慮的短源距補償使衰減測量結(jié)果基本上不受快地層的影響，因而該儀器能用于各種流體的井內(nèi)，包括重泥漿和含氣井液等。由于SBT是貼井壁測量，測井時只要保持滑板與套管內(nèi)壁接觸，一般的偏心不影響測量結(jié)果。1.測量原理第四十七頁，共76頁。（1）聲波衰減率；（2）最小衰減率；（3）平均聲幅；（4）相對方位；（5）五英尺源距的變密度。2.SBT的測量內(nèi)容SBT能詳細評價第Ⅱ界面的固井質(zhì)量,避免了聲波變密度解釋的多解性和不確定性;而聲波變密度在Ⅰ界面膠結(jié)好的情況下用于評價第Ⅱ界面的膠結(jié)狀況。第四十八頁，共76頁。3.SBT的優(yōu)點提供全井眼覆蓋的水泥膠結(jié)定性分析。不受井中氣體、快地層或重泥漿條件的影響。一次測井就能在4.6-16in(114-406mm)套管中有效反映均勻膠結(jié)段和水泥通道或環(huán)空。對儀器中度偏心不敏感。不受溫度和壓力變化的影響。不受發(fā)射器輸出和接收器靈敏度的影響。定位水泥環(huán)空或竄槽與井眼底邊的夾角。整個測量范圍完全補償。第四十九頁，共76頁。SBT分區(qū)水泥膠結(jié)測井變密度圖SBT測井顯示一口氣侵井的水泥膠結(jié)圖，平均和最小衰減道之間的陰影間隔為2dB或更小，顯示出沒有竄槽。這種情況反映了套管周圍分布著低阻抗材料。第五十頁，共76頁。SBT分區(qū)水泥膠結(jié)測井成果圖好串槽部分串槽和水泥膠結(jié)差第五十一頁，共76頁。（1）SBT的刻度簡易，靈活可靠，只需在測井之前將套管參數(shù)與水泥參數(shù)輸入計算機即可,提供全井眼覆蓋的水泥膠結(jié)定性分析。（2）SBT有六個推靠臂，每臂推靠力為50磅，儀器收臂，下井通暢；上提測量時張臂，可在內(nèi)徑為4.5～16英寸套管中測量，而不存在偏心影響，在井斜達45°時仍可取得合格資料。（3）SBT能夠確定水泥竄槽的有無，大小和方位，有較高的周向分辨率,定位水泥環(huán)空或竄槽。（4）SBT測井與井內(nèi)泥漿性質(zhì)無關(guān),不受井中氣體、快地層或重泥漿條件的影響。不受溫度和壓力變化的影響。（5）由于SBT的源距、間距小，在這個距離內(nèi)地層波始終趕不上套管波，故首波總是套管波。所以，SBT的測量結(jié)果不受快地層的影響。3.SBT的優(yōu)點第五十二頁，共76頁。耐溫：350℉(177℃)耐壓：20000PSI(137.9Mpa)最小套管直徑：4.5IN.最大套管直徑：16IN.儀器直徑：3.38IN最大測井速度：10.7m/min套管斜度：60°動態(tài)范圍：0～25db/ft衰減測量精度：±1.0dB/ft垂直分辨率：0.25ft(7.62cm)探測深度：2in.(5.08cm)電纜要求：單芯或7芯電纜4.儀器性能參數(shù)及技術(shù)指標第五十三頁，共76頁。5.分區(qū)水泥膠結(jié)測井資料解釋應用(1)能對套管與水泥、地層與水泥膠結(jié)膠結(jié)情況準確評價。（2）能有效地在大直徑套管中使用，而且能在一個單趟中測得不同尺寸套管的數(shù)據(jù)。（3）一次測井就能反映均勻膠結(jié)段和水泥通道或環(huán)空第五十四頁，共76頁。5.分區(qū)水泥膠結(jié)測井資料解釋套管壁厚inSBT測井可直接用衰減曲線來評價水泥膠結(jié)質(zhì)量，根據(jù)測量的平均衰減率曲線ATAV，套管壁厚，就可以用圖版進行水泥膠結(jié)質(zhì)量的評價。

第五十五頁，共76頁。根據(jù)SBT提供的資料求膠結(jié)比BR：

用下式可將聲波衰減率轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比：BR=(A－Afp)/(Ag－Afp)式中：A---計算點的衰減率，dB/ft；Ag—當次固井水泥膠結(jié)最好井段的衰減率；dB/ft；Afp—自由套管的衰減率。dB/ft；根據(jù)石油天然氣行業(yè)標準，用BR判斷水泥膠結(jié)為：BR≥0.8為膠結(jié)優(yōu)；0.5≤BR＜0.8為膠結(jié)中等（合格）；BR＜0.5為膠結(jié)差（不合格）

5.分區(qū)水泥膠結(jié)測井資料解釋第五十六頁，共76頁。水泥膠結(jié)強度對于SBT測井，水泥膠結(jié)強度由下式求?。篠mm=48.5×【（T＋0.1）（Amm－Afp）】2.5式中：T—套管壁厚，in；Amm—計算深度點的最小衰減率（即ATMN）dB/ft；Afp—自由套管的衰減率，dB/ft；Smm—最小水泥膠結(jié)強度，psi。5.分區(qū)水泥膠結(jié)測井資料解釋第五十七頁，共76頁。第五十八頁，共76頁。六、脈沖回聲儀（PET）

PET儀器是從哈里伯頓公司引進的,通過以雙螺旋結(jié)構(gòu)的8個探頭,按1、3、5、7、2、4、6、8的順序以直徑成對的形式安裝,每個探頭既是發(fā)射器又是接收器,可發(fā)射中心頻率為500kHz的短脈沖,在套管上產(chǎn)生反射波和共振波。在8個探頭的下面安裝有第9個探頭,用于測量聲波在流體中的傳播時間。通過對反射波、共振波和傳播時間的處理可以得到充填介質(zhì)的抗壓縮強度和聲阻抗,覆蓋360°的第Ⅰ界面膠結(jié)成像圖、聲波接箍、平均厚度、偏心率、套管橢圓度等。PET適于較詳細地評價第Ⅰ界面水泥膠結(jié)狀況,探測竄槽方位,檢查套管厚度,檢查套管內(nèi)徑和橢圓度,探測相對方位和傾斜度,探測流體傳播時間。1.測量原理第五十九頁，共76頁。PET是一種超聲脈沖水泥膠結(jié)測井評價儀。其井下儀上有8個探頭。每個探頭即是發(fā)射器又是接收器，發(fā)射器向套管內(nèi)壁垂直發(fā)射500KHz的超聲脈沖。每個探頭所發(fā)射和接收的超聲波覆蓋套管壁的45°區(qū)域。通過對8個探頭所接收到的超聲回波信號進行分析，可對套管四周360°區(qū)域每一部分的水泥膠結(jié)質(zhì)量進行分區(qū)評價和對套管質(zhì)量進行評價。1.測量原理六、脈沖回聲儀（PET）第六十頁，共76頁。PET超聲脈沖組合測井可同時記錄自然伽瑪曲線（GR）、磁性定位曲線（CCL）、聲波節(jié)箍曲線（ACCL）、泥漿傳播時間曲線（FTT）、儀器方位曲線（RB）、井斜曲線（DEVI）、套管橢圓度曲線（OVAL）、儀器在套管中的偏心度曲線（ECTY）、8條水泥抗壓強度曲線（CS1……CS8）或8條聲阻抗曲線（Z1……Z8）、平均抗壓強度曲線（AVCN）、最大抗壓強度曲線（MXCN）、最小抗壓強度曲線（MNCN）、平均聲阻抗曲線（AVZ）、最大聲阻抗曲線（MXZ）和最小聲阻抗曲線（MNZ）等。2.測井記錄曲線第六十一頁，共76頁。優(yōu)點PET測井的八個探頭能提供第一界面0-360度區(qū)域水泥阻抗（或抗壓強度）展開圖。測井不受微環(huán)間隙、快地層、巖性、儀器偏心等環(huán)境因素的影響。應用對水泥與套管的膠結(jié)情況進行更精確的評價測量的井徑和方位曲線，可以準確地判斷竄槽、孔洞的相對方位用于套管質(zhì)量評價，如井斜曲線、套管內(nèi)徑、套管壁厚、套管的橢圓度等測井資料3.優(yōu)點及應用第六十二頁，共76頁。CBL/VDL與PET對比圖第六十三頁，共76頁。壁厚變化評價圖第六十四頁，共76頁。聲阻抗變化評價圖第六十五頁，共76頁。莫005井PET與CBL、VDL測井對比平均抗壓強度曲線最小抗壓強度曲線最大抗壓強度曲線抗壓強度成像展開圖井斜曲線變密度圖聲幅曲線第六十六頁，共76頁。儀器性能及記錄曲線序號測井項目儀器技術(shù)指標測量記錄曲線1聲幅最高耐溫：150℃最高耐壓：60Mpa單聲幅曲線2CBL/VDL最大耐溫：176℃最大耐壓：136MpaGR、CCL、聲幅、VDL、CTT33PET最大耐溫：175℃最大耐壓：136MpaACCL、OVAL、DEVI、ECTY、CS1—CS8、Z1—Z2、MXCN、MNCN、AVCN、MXZ、MNZ、AVZ、RB、R1—R8、TH1—TH、MSCN、ZFIXP4SBT最大耐溫：177℃最大耐壓：137.9MPa套管內(nèi)徑：101.6—393.7mmGR、CCL、ATC1