固井評價解釋

國家發(fā)展和改革委員會 發(fā)布目 次前言引言1 范圍12 規(guī)范性引用文件13 術(shù)語和定義 14 根據(jù)固井施工作業(yè)記錄評價34.1 固井施工設(shè)計要求34.2 固井施工質(zhì)量評價35 水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量評價45.1 水泥膠結(jié)測井資料質(zhì)量要求45.2 水泥膠結(jié)測井資料采集條件45.3 無自由段套管固井的CBL測井和全波波列測井資料預(yù)處理55.4 收集參考資料 75.5 不能用水泥膠結(jié)測井資料評價的兩種特殊膠結(jié)狀況判斷75.6 只能用于定性評價的水泥膠結(jié)測井資料所受影響因素識別85.7 水泥膠結(jié)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換方法85.8 膠結(jié)比轉(zhuǎn)換方法105.9 常規(guī)密度水泥固井質(zhì)量評價105.10 低密度水泥固井質(zhì)量評價 195.11 高密度水泥固井質(zhì)量評價 196 固井質(zhì)量工程判別 196.1 生產(chǎn)測井找竄 196.2 工程驗竄 206.3 探水泥塞 2 06.4 套管試壓 217 固井施工質(zhì)量評價、水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量評價和固井質(zhì)量工程判別的關(guān)系21附錄A (規(guī)范性附錄) 固井施工質(zhì)量評價表格式22附錄B (資料性附錄) 部分表格(英制) 23附錄C (規(guī)范性附錄) 源距對聲幅曲線水泥膠結(jié)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換的影響24附錄D (資料性附錄) 部分公式(英制) 25附錄E (資料性附錄) 圖1圖9使用說明26前 言本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A和附錄C為規(guī)范性附錄，附錄B、附錄D和附錄E為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由石油鉆井專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位：中海油田服務(wù)股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位：中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：魏濤、王永松、宋周成。引 言固井是油氣井建井的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是保證油氣井生產(chǎn)壽命的關(guān)鍵所在。固井質(zhì)量對油氣田勘探開發(fā)效益和油氣田開發(fā)產(chǎn)能建設(shè)，具有十分重要的意義。固井是高風(fēng)險作業(yè)。固井作業(yè)質(zhì)量除了取決于固井設(shè)計和固井施工外，還受井眼條件、地質(zhì)條件及其他因素的影響。除了水泥環(huán)質(zhì)量外，固井質(zhì)量評價結(jié)論還受固井質(zhì)量測井技術(shù)、工程判別技術(shù)和測井解釋人員固井質(zhì)量綜合評價水平等多種因素的影響。因此，可根據(jù)固井施工記錄、水泥膠結(jié)測井資料和工程判別結(jié)果等進(jìn)行綜合評價。固井質(zhì)量評價方法1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥膠結(jié)質(zhì)量評價方法、固井施工質(zhì)量評價方法和利用工程判別技術(shù)驗證固井質(zhì)量的方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于油氣井固井質(zhì)量評價，為固井質(zhì)量有缺陷的井采取補(bǔ)救措施提供參考。2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單 (不包括勘誤的內(nèi)容) 或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 SY/T 5132 測井原始資料質(zhì)量要求 SY/T 5467 套管柱試壓規(guī)范 SY/T 6449 固井質(zhì)量檢測儀刻度及評價方法3 術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1 常規(guī)密度水泥漿 standard slurry 由油井水泥和常規(guī)外加劑配制的密度介于1.75 g/cm32.10g/cm3之間的水泥漿。3.2 低密度水泥漿 low density slurry 由油井水泥和減輕材料等配制的密度低于1.75 g/cm3的水泥漿。3.3 高密度水泥漿 high density slurry 由油井水泥和加重材料等配制的密度高于2.10g/cm3的水泥漿。3.4 候凝時間 waiting-on-cement time,WOC time 從固井作業(yè)結(jié)束到水泥膠結(jié)測井開始的時間間隔。3.5 水泥環(huán) cementsheath 水泥漿灌注于套管與地層(或外層套管)之間的環(huán)形空間，固結(jié)后形成的環(huán)狀水泥石柱體。3.6 第一界面 first interface 套管與水泥環(huán)之間的膠結(jié)面。3.7 第二界面 second interface水泥環(huán)與地層(或外層套管)之間的膠結(jié)面。3.8微環(huán)隙 micro-annulus在水泥環(huán)與套管或地層（或外層套管）之間出現(xiàn)的不影響封隔質(zhì)量的環(huán)形微小間隙，又稱“微環(huán)空”或“微間隙”等。3.9快速地層 fast formation裸眼井聲波時差低于套管聲波時差的地層。注：鋼質(zhì)套瞥的聲波時差為187s/m（57s/ft）。3.10水泥膠結(jié)強(qiáng)度 cement bond strength水泥環(huán)與套管(或地層)之間的膠結(jié)強(qiáng)度。3.11有效封隔長度 interval length for effective zonal isolation縱向上達(dá)到層間封隔要求的水泥膠結(jié)強(qiáng)度或膠結(jié)比指標(biāo)的水泥環(huán)長度。3.12聲波變密度測井(CBL/VDL測井) cement bond loggingCBL/VDL測井采用單發(fā)雙收聲系。它用0.914m (3ft) 或1m (3.281ft) 源距測量套管波幅度。這種測量簡稱“CBL測井”。同時，它用1.524m (5ft) 或1.5m (4.921ft) 源距記錄聲波全波列并以聲波變密度圖 (Variable Density Log) 的形式顯示。這種測量簡稱“VDL測井”。3.13源距 spacing聲波發(fā)射換能器與接收換能器之間的距離。3.14聲幅曲線 amplitude curveCBL測井測量的套管波幅度曲線。3.15聲幅值 amplitude某一深度點聲幅曲線對應(yīng)的數(shù)值。聲幅值越低，反映水泥膠結(jié)越好。3.16套管波 pipe arrivals來自發(fā)射換能器，穿過鉆井液，在套管中傳播，而后又返回鉆井液，最后被接收換能器所接收的聲波。3.17套管波傳播時間 travel time of casingCBL測井記錄源距為0.914m (3ft) 或1m (3.281ft) 套管波的傳播時間，英文縮寫為TT。3.18地層波 formation arrivals來自發(fā)射換能器，穿過鉆井液、套管和水泥環(huán)，在井壁附近地層中傳播，而后又返回水泥環(huán)、套管和鉆井液，最后被接收換能器所接收的聲波。3.19扇區(qū)水泥膠結(jié)測井 segmented bond tool (SBT)SBT利用6個推靠臂，將安裝在滑板上的聲波換能器推靠到套管內(nèi)壁上，把套管外的水泥環(huán)等分成6個扇區(qū)，進(jìn)行全方位高分辨率的補(bǔ)償式衰減率測量。測量得到的高衰減率反映水泥膠結(jié)好，低衰減率反映水泥膠結(jié)差。SBT還采集并記錄1.524m (5ft) 源距的聲波全波列，并以聲波變密度圖(VDL)的形式顯示。3.20套管時差 slowness of casing來自SBT發(fā)射換能器的套管波在從近接收換能器到遠(yuǎn)接收換能器傳播的過程中，單位距離所花費(fèi)的時問。在同一深度點SBT所測套管的12個時差之最大值，稱為“最大套管時差”，英文縮寫DTMX。在同一深度點SBT所測套管的12個時差之最小值，稱為“最小套管時差”，英文縮寫DTMN。3.21衰減率 attenuation來自發(fā)射換能器的聲波，在從近接收換能器沿著套管傳播到遠(yuǎn)接收換能器的過程中，單位距離發(fā)生的套管波幅度減小。同一深度SBT測井儀測量的6個扇區(qū)衰減率值的平均值，稱為“平均衰減率”，英文縮寫為ATAV。同一深度SBT測井儀測量的6個扇區(qū)衰減率值的最小值，稱為“最小衰減率”，英文縮寫為ATMN。3.22最小水泥膠結(jié)強(qiáng)度 minimum cement bond strength同深度點SBT6個測量扇區(qū)中最弱水泥膠結(jié)扇區(qū)的膠結(jié)強(qiáng)度值。3.23膠結(jié)比 bond rating ratio扣除套管影響后，相對于當(dāng)次固井井段中水泥環(huán)完全膠結(jié)井段的聲波衰減率之比，英文縮寫為BR。環(huán)向水泥缺失實驗證明，膠結(jié)比與SY/T 6449中的水泥充填率接近。4 根據(jù)固井施工作業(yè)記錄評價4.1 固井施工設(shè)計要求固井施工前應(yīng)根據(jù)實鉆情況制定有針對性的固井施工設(shè)計。施工設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括HSE預(yù)案。4.2 固井施工質(zhì)量評價4.2.1 固并施工質(zhì)量評價的使用條件評價的使用條件包括：a) 固井設(shè)備配備壓力、排量和密度實時監(jiān)測和采集系統(tǒng)。b) 施工設(shè)計合格。4.2.2 根據(jù)施工記錄評價根據(jù)固井施工記錄，按表1的技術(shù)要求打分，并完成如表A.1的“固井施工質(zhì)量評價表”。如果得分大于14，則施工質(zhì)量應(yīng)評估為“合格”；否則，應(yīng)通過其他方法檢測固井質(zhì)量。4.2. 3不可通過固井施工質(zhì)量評價的情況出現(xiàn)下列情況之一，施工質(zhì)量不可通過評價，可用其他方法評價：a) 施工過程中發(fā)生嚴(yán)重井漏、漏封油氣層。b) 水泥漿出套管鞋后施工間斷時間超過30min。c) “灌香腸”或替空。d) 套管未下至設(shè)計井深，造成沉砂口袋不符合設(shè)計要求。e) 固井后環(huán)空冒油、氣、水。表1 根據(jù)固井施工作業(yè)記錄評估施工質(zhì)量參 數(shù)技 術(shù) 要 求得 分鉆井液屈服值若m1.3 g/cm3，屈服值小于5Pa；若1.3g/cm3m1.8 g/cm3，則屈服值小于8Pa；若m1.8 g/cm3，則屈服值小于15Pa；2鉆井液塑性粘度符合設(shè)計要求2鉆井液濾失量符合設(shè)計要求1鉆井液循環(huán)2循環(huán)周1水泥漿密度波動范圍若自動混拌水泥漿，則0.025 g/cm32若手動混拌水泥漿，則0.035 g/cm3前置液接觸時間10min1水泥漿稠化時間符合設(shè)計要求2水泥漿濾失量符合設(shè)計要求1注替漿量符合設(shè)計要求1注替排量符合設(shè)計要求1套管扶正器加放符合設(shè)計要求1活動套管是2（獎勵a）固井作業(yè)中間間斷時間3min1施工過程中復(fù)雜情況無1碰壓是1試壓符合設(shè)計要求1侯凝方式符合設(shè)計要求1總 分 數(shù)20a在注水泥過程中，若活動套管，則獎勵2分；未活動套管不扣分。5 水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量評價5.1 水泥膠結(jié)測井資料質(zhì)量要求水泥膠結(jié)測井原始資料應(yīng)符合SY/T 5132的質(zhì)量要求。CBL測井在套管波清晰的井段，應(yīng)有TTfp-TT8s（TT為套管波傳播時間，TTfp為自由段套管的套管波傳播時間）。對于SBT測井，應(yīng)有DTMX-DTMN20s/m (6s/ft)。5.2 水泥膠結(jié)測井資料采集條件5.2.1 候凝時間以水泥漿實驗為依據(jù)，確定固井作業(yè)設(shè)計書中規(guī)定的候凝時間?？偟脑瓌t是在水泥膠結(jié)測井時，環(huán)空中水泥強(qiáng)度已經(jīng)得到充分發(fā)展，候凝時間不少于24h。5.2.2 水泥環(huán)與套管的聲波耦合固井作業(yè)后，應(yīng)避免套管內(nèi)壓力波動、溫度急劇變化或候凝期間套管內(nèi)憋壓時間過長。除特殊情況下，在水泥膠結(jié)測井前不進(jìn)行固井段的井下作業(yè)，以防出現(xiàn)微環(huán)隙。 如出現(xiàn)上述情況，可在套管內(nèi)加壓進(jìn)行水泥膠結(jié)測井。加壓大小隨微環(huán)隙形成原因而變(見表2或表B.1)。套管內(nèi)加壓值必須小于套管破裂壓力的70，小于套管鞋或尾管頂部的試壓壓力。表2 為消除微環(huán)隙對固井質(zhì)量測井影響的套管內(nèi)加壓參考值微環(huán)隙的形成原因測井時套管內(nèi)加壓參考值溫度劇烈變化現(xiàn)有靜水壓力+7MPa候凝時憋壓過大、憋壓時間過長或者套管內(nèi)加壓過大候凝期間憋壓值（或固井原先套管內(nèi)所加最大壓力）+7MPa套管內(nèi)靜水壓力降低現(xiàn)有靜水壓力+靜水壓力減少值+7MPa擠水泥最大擠水泥壓力通井或鉆水泥塞現(xiàn)有靜水壓力+7MPa5.2.3 測井儀器居中水泥膠結(jié)測井儀器應(yīng)安裝與井眼大小和井斜角相適應(yīng)的扶正器。5.2.4 測量源距聲幅曲線（CBL）的測量源距為0.914m（3ft）或1m（3.281ft），變密度測井（VDL）測量源距為1.524m（5ft）或1.5m（4.921ft）。5.2.5 測量速度CBL/VDL測井的測量速度應(yīng)低于9.0m/min，SBT測井的測量速度應(yīng)低于10.7m/min。5.2.6 測井儀器刻度水泥膠結(jié)測井儀器應(yīng)在與目的層同尺寸的自由段套管進(jìn)行刻度。若相對聲幅值的單位為分?jǐn)?shù)（%），則自由段套管聲幅值應(yīng)為95%100%。若聲幅值的單位為毫伏（mV），則不同外徑套管的自由段套管聲幅值應(yīng)符合該儀器的規(guī)定值。對無自由段套管固井，CBL測井前應(yīng)盡可能在刻度井或在刻度筒里刻度。SBT測井儀器刻度要求管外環(huán)空介質(zhì)均勻或者儀器均勻旋轉(zhuǎn)一周以上，刻度井段的深度采樣點不少于1600個。5.3 無自由段套管固井的CBL測井和全波波列測井資料預(yù)處理對于記錄了兩個源距全波波列的水泥膠結(jié)測井，可從全波波列中提取聲幅曲線，然后利用式（1）和未經(jīng)百分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化的聲幅值計算衰減率。對于記錄了兩個源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測井資料，可利用式（2）將聲幅曲線轉(zhuǎn)換成衰減率。對于僅記錄了一個源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測井，可根據(jù)式（3）計算衰減率。a= -20lgA2（1）LA1a = ag-20lgA2? A1g（2）LA1? A2ga = ag-20lgCBL（3）LCBLg式中：a聲波衰減率，dB/m或dB/ft；ag當(dāng)次固井井段中水泥膠結(jié)質(zhì)量最好處的聲波衰減率，可根據(jù)實驗的水泥抗壓強(qiáng)度通過圖1圖1 CBL解釋圖版（使用方法見附錄E中的E.1）求得，dB/m或dB/ft；A1，A2近接收換能器R1和遠(yuǎn)接收換能器R2接收的聲幅值在式（1）和式（2）中未經(jīng)百分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化；在式（2）中也可為相對聲幅值，%；A1g，A2g當(dāng)次固井最好水泥膠結(jié)井段近接收換能器R1和遠(yuǎn)接收換能器R2接收的聲幅值，%或mV；CBLg當(dāng)次固井最好水泥膠結(jié)井段的聲幅值，%或mV；CBL聲幅值，%或；mVL近接收換能器R1與遠(yuǎn)接收換能器R2之間的距離（即間距），m或ft；l聲波發(fā)射換能器與接收換能器之間的距離(即源距)，m或ft。 對于記錄了一個源距聲幅曲線和另個源距全波列的水泥膠結(jié)測井，可從全波列中提取聲幅曲線，然后利用實測聲幅曲線、計算聲幅曲線和式(2)計算衰減率也可根據(jù)單源距聲幅曲線按式(3)求衰減率。5.4 收集參考資料5.4.1 鉆井資料收集鉆井設(shè)計書和鉆井施上記錄，重點了解鉆探目的、目的層深度和巖性，了解鉆頭程序、井斜角、鉆井液類型及密度，了解在鉆井過程中有無井涌和鉆井液漏失等復(fù)雜情況。5.4.2固井資料 收集固井設(shè)計書和固井施工記錄，重點了解固井作業(yè)的目的，了解套管程序、套管扶正器安放位置和數(shù)量、套管外壁有無化學(xué)涂層、作業(yè)前井眼準(zhǔn)備情況、水泥漿配方及性能、固井時間、施工過程中水泥漿密度及其變化、在固井過程中套管活動情況以及有無施工事故等。5.4.3水泥養(yǎng)護(hù)期間的有關(guān)資料 收集水泥候凝期間的有關(guān)資料，包括候凝方式、候凝期間井下作業(yè)情況以及與調(diào)整井鄰近的注水井和生產(chǎn)井的運(yùn)作情況。5.4.4 水泥膠結(jié)測井采集情況 應(yīng)了解所使用的固井質(zhì)量測井儀器、扶正器、測量源距和儀器刻度情況。5.4.5 常規(guī)測井資料 收集常規(guī)測井資料和常規(guī)測井解釋成果，重點注意巖性變化、地層溫度、縱波時差、滲透性、孔隙壓力、油氣水層的位置、井徑和井斜角。5.5 不能用水泥膠結(jié)測井資料評價的兩種特殊膠結(jié)狀況判斷5.5.1 水泥侯凝時間不足的判斷5.5.1.1 根據(jù)水泥膠結(jié)測井響應(yīng)判斷5.5.1.1.1 根據(jù)某一次水泥膠結(jié)測井響應(yīng)判斷 水泥實際返高之下的整個固井井段(可以不包括井底以下1/3固井井段)，聲幅曲線基本上均高于膠結(jié)“優(yōu)”對應(yīng)的CBL上限(圖4)，或者聲波衰減率基本上均低于膠結(jié)“優(yōu)”對應(yīng)的衰減率下限(圖6或圖7)，且隨著井深的增加，有固井質(zhì)量“變好”的趨勢。5.5.1.1.2 根據(jù)時間推移水泥膠結(jié)測井響應(yīng)判斷 水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.5.1.1.1所描述的特征，且隨著時間的推移，后續(xù)的水泥膠結(jié)測井響應(yīng)反映水泥膠結(jié)狀況逐漸變好。5.5.1.2 參考當(dāng)次固井作業(yè)的實際水泥漿配方和井眼實際溫度 了解水泥漿中的緩凝劑是否明顯多于固井設(shè)計書中的比例，水泥漿密度是否明顯低于設(shè)計值，并了解井眼實際溫度是否明顯低于水泥漿實驗溫度或低于固井設(shè)計書中的井眼溫度。5.5.1.3 參考固井施工記錄和評價結(jié)論 主要注意固井施工記錄中關(guān)于鉆井液井口循環(huán)溫度和循環(huán)時間，注意水泥漿密度和緩凝劑是否符合設(shè)計要求。5.5.2 微環(huán)隙的判斷5.5.2.1 微環(huán)隙影響水泥膠結(jié)評價 微環(huán)隙存在時，水泥膠結(jié)測井方法不適用。5.5.2.2 根據(jù)水泥膠結(jié)測井響應(yīng)判斷5.5.2.2.1 根據(jù)某一次水泥膠結(jié)測并響應(yīng)判斷水泥實際返高之下的整個固井井段，聲幅曲線基本上均高于膠結(jié)“優(yōu)”對應(yīng)的CBL上限(圖4)，或者聲波衰減率基本上均低于膠結(jié)“優(yōu)”對應(yīng)的衰減率下限(圖6或圖7)，且隨著井深的增加，沒有固井質(zhì)量變好的趨勢。5.5.2.2.2 根據(jù)時間推移水泥膠結(jié)測井響應(yīng)判斷隨著時間的推移，后續(xù)的水泥膠結(jié)測井響應(yīng)反映水泥膠結(jié)與先前的水泥膠結(jié)測井相比，5.5.2.2.1 中描述的測井響應(yīng)特征沒有明顯改善。5.5.2.3 參考固井施工記錄主要注意候凝方式和候凝時間。如果在水泥養(yǎng)護(hù)期間套管內(nèi)憋壓過大、憋壓時間過長，就可判斷套管與水泥環(huán)之間出現(xiàn)了微環(huán)隙。5.5.2.4 參考并分析鉆井液類型、套管外壁化學(xué)涂層及養(yǎng)護(hù)期間的有關(guān)信息如果水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.5.2.2.1所描述的特征，或在水泥養(yǎng)護(hù)期間，以較低密度的鉆井液替換，或進(jìn)行過井下作業(yè)(如鉆水泥塞、射孔、起下鉆頭或儀器及工具等)，就可判斷套管與水泥環(huán)之間出現(xiàn)了微環(huán)隙。如果套管外壁存在化學(xué)涂層，或固井前置液未能清洗掉油基鉆井液在套管外壁形成的油膜，水泥膠結(jié)測井響應(yīng)也具有微環(huán)隙的特征。5.6 只能用于定性評價的水泥膠結(jié)測井資料所受影響因素識別5.6.1 聲幅曲線受快速地層影響的識別方法在裸眼井聲波時差低于套管聲波時差187s/m（57s/ft）的井段，如果套管波傳播時間小于自由段套管的套管波傳播時間且隨著裸眼井聲波時差的增大而成正比地增大，VDL上地層波早于套管波到達(dá)，那么聲幅曲線就受到了快速地層的影響。5.6. 2 聲幅曲線受外層套管影響的識別方法在雙層套管井段，如果套管波傳播時間曲線與自由段套管的套管波傳播時間之差介于15s25s之間，且數(shù)值穩(wěn)定，VDL上套管波較強(qiáng)但套管波傳播時間比自由段套管的套管波傳播時間延遲不到半個周期，那么聲幅曲線就受到了外層套管的影響。5.6.3 與巖性和地層孔滲性能有關(guān)的水泥膠結(jié)狀況的判斷若聲幅曲線(或SBT衰減率曲線)與自然伽馬（或裸眼井聲波時差、自然電位等與地層巖性和孔滲性能有關(guān)的測井曲線）的形態(tài)，至少大致呈同步起伏或鏡向相關(guān)關(guān)系，則套管外環(huán)空縱向上水泥分布較為均勻，但不同巖性和具有不同孔滲性能地層井段的水泥環(huán)界面剪切強(qiáng)度存在明顯差異。5.7 水泥膠結(jié)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換方法5.7.1 由聲幅測井曲線轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度5.7.1.1 聲幅曲線標(biāo)準(zhǔn)化對于以“毫伏”（mV）為單位的聲幅曲線，應(yīng)轉(zhuǎn)換成以自由段套管為100%的相對聲幅曲線。U=A100% （4）Afp式中：A計算深度點的聲幅值，mV；Afp自由段套管的聲幅值，mV；U相對聲幅值，。5.7.1.2 在水泥環(huán)厚度不薄于19.525mm (3/4in) 的條件下，由相對聲幅值轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度的方法根據(jù)有關(guān)圖版(圖1)或者直接根據(jù)下面的公式，將相對聲幅值轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度。P= -0.00434T2- 0.0622T+4.44 (6)a = -21.8723lgU-0.00417d+49.62 (7)式中：S水泥膠結(jié)強(qiáng)度，MPa；T套管壁厚，mm；k與源距l(xiāng)有關(guān)的系數(shù)（見附錄C）；p指數(shù)；a聲波衰減率，dB/m；d套管外徑，mm；U相對聲幅值，%。當(dāng)采用英制單位，式（5）、式（6）和式（7）分別表達(dá)如式（D.1）、式(D.2)和式(D.3)。5.7.1.3 在水泥環(huán)厚度薄于19.525mm (3/4in) 條件下，由相對聲幅值轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度的方法根據(jù)式（7）將相對聲幅值轉(zhuǎn)化為衰減率a，再用式（8）對衰減率進(jìn)行水泥環(huán)厚校正。ac=0.8255t-0.5385a (8)式中:t水泥環(huán)厚度，mm；a現(xiàn)場采集的原始聲波衰減率，dB/m；ac經(jīng)過校正的聲波衰減率，dB/m。最后，令a = ac，并代入式（5），即可得到薄水泥環(huán)的水泥膠結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)采用英制單位時，式（8）表達(dá)如式（D.4）。注：當(dāng)水泥環(huán)厚度薄于7.5mm時，式（7）的轉(zhuǎn)換誤差不可忽視。5.7.2 由聲波衰減率轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度5.7.2.1 由SBT衰減率轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度根據(jù)SBT解釋圖版（圖2）或者直接根據(jù)下面的公式，可將SBT聲波衰減率轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度。S=5.275 (T+2.54) (a-afp) 2.510-3 (9)afp=3.0310-5 T5-2.5210-3T4+7.160410-2T3-0.79275T2+4.3566T-8.7517 (10)式中：S水泥膠結(jié)強(qiáng)度，MPa；a計算深度點的聲波衰減率，dB/m；afp自由段套管衰減率可由SBT測井藍(lán)圖參數(shù)表查得，也可由SBT解釋圖版讀出或根據(jù)式（10）計算 dB/m，T套管壁厚，mm。當(dāng)采用英制單位時，式（9）和式（10）分別表達(dá)如式(D.5) 和式(D.6)。5.7.2.2 由無自由段套管固井CBL測井響應(yīng)轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度對于無自由段套管固井的CBL測井或全波波列測井資料，可利用5.3的方法將聲波幅度轉(zhuǎn)換為聲波衰減率，然后再利用圖1或用式(5)在水泥環(huán)厚度薄于19.525mm的條件下，用式(8)進(jìn)行套管壁厚校正將聲波衰減率轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度。圖2 SBT解釋圖版（使用方法見附錄E中的E.2）5.8 膠結(jié)比轉(zhuǎn)換方法5.8.1 由聲幅值轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比根據(jù)圖3可將聲波幅度轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比，也可用下式轉(zhuǎn)換：BR=lgA-lgAfp（11）lgAg-lgAfp式中：BR膠結(jié)比A計算點的聲幅值，或mV；Afp自由段套管聲幅值，或mV，Ag當(dāng)次因井水泥膠結(jié)最好井段的聲幅值，或mV。5.8.2 由聲波衰減率轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比用下式可將聲波衰減率轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比：BR=a-afp（12）ag-afp式中：a計算點的衰減率，dB/m或dB/ft;ag當(dāng)次固井水泥膠結(jié)最好井段的衰減率，dB/m或dB/ft；afp自由段套管的衰減率，dB/m或dB/ft。5.9 常規(guī)密度水泥固井質(zhì)量評價5.9.1 水泥膠結(jié)測井儀器居中狀況分析在VDL套管波清晰井段，如果CBL測井TTfp-TT4S (TTfp為自由段套管的套管波傳播時間)，反映CBL測井儀器明顯偏心。圖3 聲波幅度膠結(jié)比轉(zhuǎn)換圖版（使用方法見附錄E中的E.3）若SBT測井的DTMX-DTMN20s/m（6s /ft）,反映測量時SBT儀器明顯偏心。當(dāng)儀器明顯偏心時，下述評價指標(biāo)僅作定性固井質(zhì)量評價用。5.9.2 水泥膠結(jié)評價指標(biāo)根據(jù)聲幅曲線、SBT衰減率或它們的轉(zhuǎn)換曲線膠結(jié)比，都可評價水泥膠結(jié)狀況。可選擇這三種曲線中的任意一種曲線評價水泥膠結(jié)，見表3。表3 水泥膠結(jié)評價指標(biāo)測井曲線或轉(zhuǎn)換曲線水泥膠結(jié)評價結(jié)論小于圖4中的膠結(jié)“優(yōu)”聲波幅度上限優(yōu)大于圖6或圖7中的膠結(jié)“優(yōu)”衰減率下限BR0.8大于圖4中的膠結(jié)“優(yōu)”聲波幅度上限，而小于圖5中的膠結(jié)“差”聲波幅度下限中等（合格）小于圖6或圖7中的膠結(jié)“優(yōu)”衰減率下限，而大于膠結(jié)“差”衰減率上限0.5BR0.8大于圖5中的膠結(jié)“差”聲波幅度下限差（不合格）小于圖6或圖7中的膠結(jié)“差”衰減率上限BR0.5a延時聲波變密度測井除外。套管壁厚，mm(a)0.914m源距套管壁厚，mm(b)1m源距圖4 水泥膠結(jié)“優(yōu)”對應(yīng)的相對聲幅上限（使用方法見附錄E中的E.4）套管壁厚，mm(a)0.914m源距套管壁厚，mm(b)1m源距圖5 水泥膠結(jié)“差”（不合格）對應(yīng)的相對聲幅下限（使用方不法見附錄E中的E.5）套管壁厚，mm圖6 水泥膠結(jié)評價衰減率（dB/m）指標(biāo)（使用方法見附錄E中的E.6）套管壁厚，in圖7 水泥膠結(jié)評價衰減率（dB/m）指標(biāo)(使用方法見附錄E中的E.7)5.9. 3 根據(jù)VDL定性評價水泥膠結(jié)狀況根據(jù)VDL可定性評價水泥環(huán)第一界面和第二界面的膠結(jié)狀況(見表4)。表4 根據(jù)VDL定性評價固井質(zhì)量VDL特征固井質(zhì)量定性評價結(jié)論套管波特征地層波特征第一界面膠結(jié)狀況第二界面膠結(jié)狀況很弱或無地層波清晰，且相線與ACa良好同步良好良好很弱或無無，AC反映為松軟地層，未擴(kuò)徑良好良好很弱或無無，AC反映為松軟地層，大井眼良好差很弱或無較弱良好部分膠結(jié)較弱地層波較清晰部分膠結(jié)(或微間隙)部分膠結(jié)至良好較弱無或地層波弱部分膠結(jié)差較弱地層波不清晰中等差較強(qiáng)弱較差部分膠結(jié)至良好很強(qiáng)無差無法確定 aAc為在裸眼井中測量的縱波時差曲線。5.9.4 水泥環(huán)層間封隔評價指標(biāo)5.9.4.1 膠結(jié)比和最小有效封隔長度指標(biāo) 在不進(jìn)行水力壓裂的條件下,可根據(jù)膠結(jié)比由圖8查得最小縱向有效封隔長度指標(biāo)。5.9.4.2 水泥膠結(jié)強(qiáng)度和最小有效封隔長度指標(biāo) 在不進(jìn)行水力壓裂的條件下，可根據(jù)水泥膠結(jié)強(qiáng)度由圖9確定最小縱向有效封隔長度指標(biāo)。 對于SBT測井，圖9中的水泥膠結(jié)強(qiáng)度由最小水泥膠結(jié)強(qiáng)度Smn替換。 Smn=5.275(T+2.54)(amn-afp)2.510-3 (13) 式中：T套管壁厚，mm；Smn最小水泥膠結(jié)強(qiáng)度，MPa；amn計算深度點的最小衰減率(即ATMN)，dB/m；afp自由段套管衰減率圖2，或式(10)，或式(D. 6)，dB /m。 當(dāng)采用英制單位時，式(13)表達(dá)如式(D.7)。5.9.5 固井質(zhì)量綜合評價5.9.5.1 水泥膠結(jié)綜合評價 a) 水泥實際返高：油氣層固井水泥返高應(yīng)符合設(shè)計要求，實際封過油氣層頂部不少于50m。其中要求第一界面膠結(jié)合格的水泥環(huán)段，淺于2000m的并不少于10m，深于2000m的井不少于20m。 b) 水泥膠結(jié)通用評價辦法：除了5.5或5.6所描述的幾種水泥膠結(jié)狀況外，都可選擇相對聲幅、衰減率、膠結(jié)比或膠結(jié)強(qiáng)度(調(diào)整井的延時聲波變密度測井除外)進(jìn)行水泥膠結(jié)評價。 首先，根據(jù)所選測井曲線(或轉(zhuǎn)換曲線)查相應(yīng)的圖版(圖4、圖5、圖6或圖7)，以確定評價指標(biāo)。然后，按照表3評價水泥膠結(jié)狀況。評價過程中，還應(yīng)根據(jù)VDL(或全波波列)評價第二界面膠結(jié)狀況。圖8 膠結(jié)比和水泥環(huán)層間最小有效封隔長度（使用方法見附錄E中的E.8）圖8 膠結(jié)強(qiáng)度和水泥環(huán)層間最小有效封隔長度（使用方法見附錄E中的E.9）c) 特殊情況的水泥膠結(jié)評價：1) 快速地層井段的水泥膠結(jié)評價：如果被分析井段的套管波傳播時間大于或等于自由段套管傳播時間，可以用聲幅曲線進(jìn)行固井質(zhì)量評價。當(dāng)水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.1描述的特征時，固井質(zhì)量至少可評價為“合格”。如果VDL的套管波無或很弱，而地層波清晰，水泥膠結(jié)就可以評價為“優(yōu)”。2) 雙層套管井段的水泥膠結(jié)評價：在雙層套井段，如果套管波傳播時間與自由段套管傳播時間之差不介于15s 25s之間，或數(shù)值不穩(wěn)定，則可用聲幅曲線評價水泥膠結(jié)。當(dāng)水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.2描述的特征時，固井質(zhì)量至少可評價為“合格”。如果VDL的內(nèi)層套管波第一相線無或很弱，而后續(xù)套管波強(qiáng)，水泥膠結(jié)就可評價為“優(yōu)”。3) 與巖性和地層孔滲性能有關(guān)的水泥膠結(jié)狀況的判斷：當(dāng)水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.3描述的特征時，固井質(zhì)量可評為“合格”。4) 無自由段套管固井的水泥膠結(jié)評價：對于SBT測井，無自由段套管固井的水泥膠結(jié)評價方法與有自由段套管固井的水泥膠結(jié)評價方法相同。對于CBL測井，在用5.3的方法對測井資料進(jìn)行預(yù)處理后，將得到的衰減率轉(zhuǎn)換為水泥膠結(jié)強(qiáng)度或膠結(jié)比，然后進(jìn)行第一界面膠結(jié)狀況定量評價。在無自由段套管固井條件下，仍可而且應(yīng)當(dāng)用VDL定性評價（見5.9.3）來檢驗和修正第一界面膠結(jié)狀況評價結(jié)論。5.9.5.2 水泥環(huán)層間封隔性能綜合評價a) 水泥環(huán)層間封隔性能通用評價方法：1) 根據(jù)SBT測井資料判斷水泥環(huán)環(huán)向水泥膠結(jié)缺失（竄槽）：除套管接箍處外，如果ATAVATMN6.6dB/m(2dB/ft)的連續(xù)井段2m以上，且該井段最小衰減率ATMN均小于SBT測井解釋圖版上1.38MPa（即圖2中標(biāo)有“200psi”）曲線對應(yīng)聲波衰減率，可以解釋為“竄槽”。2) 根據(jù)膠結(jié)比判斷水泥環(huán)層間封隔能力：可利用膠結(jié)比評價水泥環(huán)層間封隔能力（表5）。若需水力壓裂，圖8中的最大有效封隔長度則應(yīng)乘以3。表5 根據(jù)膠結(jié)比判斷水泥環(huán)層間封隔能力a膠結(jié)比油層井段水泥環(huán)有效封隔長度L第二界面膠結(jié)評價結(jié)論BR0.8LLbmn良好不竄LLmn中等良好不竄的可能性大LmnL0.5 Lmn良好不竄的可能性大0.5 LmnL0.25 Lmn良好竄通的可能性大L0.25 Lmn良好竄通0.8BR0.5LLmn良好或中等不竄的可能性大LmnL0.5 Lmn良好或中等竄通的可能性大L0.5 Lmn竄通BR0.5竄通a針對相鄰油層和氣層相互之間以及油、氣層與水層之間，評價水泥環(huán)層間封隔能力。b Lmn為由圖8確定的最小有效封隔長度。只要水泥環(huán)存在竄槽的井段或（和）第二界面膠結(jié)差的井段將兩個地層連接起來，都應(yīng)評價為“竄通”。氣層與鄰層之間的水泥環(huán)最小有效封隔長度應(yīng)明顯大于油層與鄰層之間的相應(yīng)長度。3) 根據(jù)膠結(jié)強(qiáng)度判斷水泥環(huán)層間封隔能力：可利用膠結(jié)強(qiáng)度評價水泥環(huán)層間封隔能力（表6或表B.2）。若需水壓裂，圖9中的最小有效封隔長度則要乘以3。表6 根據(jù)膠結(jié)強(qiáng)度判斷水泥環(huán)層間封隔能力a膠結(jié)強(qiáng)度油層井段水泥環(huán)有效封隔長度L第二界面膠結(jié)評價結(jié)論S4.38MPaLLbmn良好不竄LLmn中等良好不竄的可能性大LmnL0.5 Lmn良好不竄的可能性大0.5 LmnL0.25 Lmn良好竄通的可能性大L0.25 Lmn良好竄通1.38MPaS4.38MPaLLmn良好或中等不竄的可能性大LmnL0.5 Lmn良好或中等竄通的可能性大L0.5 Lmn竄通S1.38MPa竄通a 針對相鄰油層和氣層相互之間以及油、氣層與水層之間，評價水泥環(huán)層間封隔能力。b Lmn為由圖9確定的最小有效封隔長度。只要水泥環(huán)存在竄槽的井段或（和）第二界面膠結(jié)差的井段將兩個地層連接起來，都應(yīng)評價為“竄通”。氣層井段的水泥環(huán)最小有效封隔長度應(yīng)明顯大于油層井段的相應(yīng)長度。b) 特殊情況的水泥環(huán)層間封隔性能綜合評價：1) 快速地層井段的水泥環(huán)層間封隔性能評價：如果所分析井段的套管波傳播時間大于自由段套管傳播時間，則可按5.9.5.2a)中評價水泥環(huán)層間封隔性能。如果水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.1所描述的特征，符合5.9.5.1c)中1)的評價為水泥膠結(jié)“優(yōu)”的條件，且水泥環(huán)縱向有效封隔和長度大于或滿足由圖8或圖9所確定的最小有效封隔長度，第二界面膠結(jié)良好，不存在竄槽，就可評價為“不竄”。其余情況按表5或表6類推。2) 雙層套管井段的水泥環(huán)層間封隔性能評價：在雙層套管井段，若套管波傳播時間與自由段套管傳播時間之差不介于15s 25s之間，或不穩(wěn)定，則可按5.9.5.2a)評價水泥環(huán)層間封隔性能。如果水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.2所描述的特征，符合5.9.5.1c)中2)的評價為水泥膠結(jié)“優(yōu)”的條件，且水泥環(huán)縱向有效封隔和長度大于或滿足由圖8或圖9所確定的最小有效封隔長度，第二界面膠結(jié)良好，不存在竄槽，就可評價為“不竄”。其余情況按表5或表6類推。3) 水泥膠結(jié)狀況與巖性和地層孔滲性能有關(guān)的水泥環(huán)層間封隔性能評價：如果水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.3所描述的特征，且所有非滲透層恰好水泥膠結(jié)為“優(yōu)”，第二界面膠結(jié)良好，不存在竄槽，那么水泥環(huán)層間封隔性能可以評價為“不竄”。如果水泥膠結(jié)測井響應(yīng)具有5.6.3的特征，且相鄰儲層之間的地層恰好水泥膠結(jié)變“差”，那么對于油層與鄰層之間，水泥環(huán)層間封隔性能可以評價為“不竄的可能性大”；對于氣層與鄰層之間，可以評價為“竄通的可能性大”。4) 無自由段套管固井的水泥環(huán)層間封隔性能評價：對于SBT測井，無自由段套管固井的水泥環(huán)層間封隔性能評價方法與有自由段套管固井相同。對于CBL/VDL測井，可以根據(jù)5.3計算衰減率并根據(jù)式（5）或圖1轉(zhuǎn)換為膠結(jié)強(qiáng)度，或根據(jù)式（11）轉(zhuǎn)換為膠結(jié)比，然后按5.9.5.2a)評價水泥環(huán)層間封隔性能。如果第二界面膠結(jié)“差”，可評價為“竄通的可能性大”。在無自由段套管固井條件下，評價水泥環(huán)層間封隔能力應(yīng)重視參考VDL（表4、表5或表6）。c) 固井質(zhì)量評價成果顯示：現(xiàn)場應(yīng)提交固井質(zhì)量評價成果表，主要內(nèi)容包括第一界面和第二界面膠結(jié)狀況。測井資料解釋中心除了提交固井質(zhì)量評價成果表外，還應(yīng)提交固井質(zhì)量評價成果圖，主要內(nèi)容包括第一界面定量分階段析成果（如膠結(jié)強(qiáng)度或膠結(jié)比等），以及第二界面膠結(jié)狀況定性分析結(jié)論。必要時，應(yīng)提供水泥環(huán)層間封隔性能評價結(jié)論。5.10 低密度水泥固井質(zhì)量評價低密度水泥固井的相對聲幅或衰減率評價指標(biāo)與常規(guī)密度水泥固井評價指標(biāo)相比，可適當(dāng)放松。表7給出了相對聲幅固井質(zhì)量評價的經(jīng)驗指標(biāo)。表7 低密度水泥相對聲幅評價指標(biāo)CBL評價結(jié)論CBL20%優(yōu)20%CB L40%中等（合格）CBL40%差（不合格）對于密度大于1.30g/cm3、小于1.75 g/cm3的低密度水泥，可以用膠結(jié)比BR評價水泥膠結(jié)質(zhì)量（表8），也可以用膠結(jié)比和水泥環(huán)縱向有效封隔長度來評價層間封隔性能。評價指標(biāo)與常規(guī)密度水泥固井相同（圖8）。表8 低密度水泥膠結(jié)評價指標(biāo)BR評價結(jié)論0.8優(yōu)0.5BR0.8中等（合格）0.5差（不合格）5.11 高密度水泥固井質(zhì)量評價高密度水泥固井質(zhì)量評價方法與常規(guī)密度水泥固井相同。6 固井質(zhì)量工程判別6.1 生產(chǎn)測井找竄6.1.1 噪聲測井找竄如果點測的噪聲測井曲線響應(yīng)處于背景噪聲水平，表明套管外不存在流體竄通。如果測井曲線明顯高于背景噪聲水平，則測井曲線峰值點對應(yīng)于管外的流入深度點。這表明，套管外固井質(zhì)量存在問題。這種測井有效性的前提是，套管外環(huán)空不僅存在水泥膠結(jié)問題，而且由于存在層間壓差管外環(huán)空正在發(fā)生流體竄流。6.1.2 溫度測井找竄對于固井后溫度測井前沒有投入生產(chǎn)的井段，如果套管井的地溫梯度測井曲線與裸眼井的地溫梯度測井曲線一致，表明套管外不存在流體竄通。如果測井曲線局部明顯高于或者低于地溫梯度曲線，則測井曲線峰值點對應(yīng)于套管外的流體流出或流入深度點。這表明，相應(yīng)井段套管外固井質(zhì)量存在問題。對于固井后溫度測井前已經(jīng)投入生產(chǎn)的井段，可以采用溫度測井的微差井溫曲線的異常升高或降低來尋找管外環(huán)空的竄槽位置。這種測井有效性的前提是，套管外環(huán)空不僅存在水泥膠結(jié)問題，而且由于存在層間壓差管環(huán)空正在發(fā)生或不久前曾經(jīng)發(fā)生過流體竄流。6.1.3 放射性示蹤測井找竄在注水的條件下，將混拌有放射性示蹤劑的活性液投放在井內(nèi)目的層上方距目的層100m200m的地方，該距離隨注入水流速的增大而增大。放射性示蹤劑通過射孔層段進(jìn)入套管外的竄槽部位。然后，用清水洗去套管內(nèi)殘留的活性液，并進(jìn)行伽馬測井。如果某個伽馬測量井段中，注入活性液后的放射性測井曲線大大高于注入前的伽馬測井曲線（本底），則該井段套管外環(huán)空存在因水泥膠結(jié)缺陷而引起的竄槽，即固井質(zhì)量存在問題。6.1.4 中子壽命測井找竄首先測量一條中子壽命測井參考曲線（本底），然后把加入硼酸等強(qiáng)熱中子吸收劑的流體，釋放在需要證實是否存在通過水泥環(huán)竄流的地層流體進(jìn)入管外環(huán)空的出口處，并再進(jìn)行一次中子壽命測井。比較這兩次中子壽命測井曲線，如果發(fā)現(xiàn)與壓入工作液的射孔井段鄰近的某個井段，出現(xiàn)注硼后測量曲線大大高于注硼前的現(xiàn)象，則表明該井段套管外水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量存在問題。6.1.5 氧活化測井找竄在井筒內(nèi)無流體流動的井段，定點多源距探測被脈沖高能中子（10MeV以上）活化的氧原子所發(fā)射的伽馬射線強(qiáng)度。若伽馬射線計數(shù)率明顯高于背景計數(shù)率，則表明管外存在流體竄通，即該井段固井質(zhì)量存在問題。6.2 工程驗竄6.2.1 射孔驗竄（DST）DST通過在非滲透層射孔井段降低套管內(nèi)壓力，并觀察是否有流體流入井眼。如果