固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)探討

固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)探討第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第2頁(yè)匯報(bào)內(nèi)容1、前言2、測(cè)井原理3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法5、MZX1井固井測(cè)井實(shí)例第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第3頁(yè)前言

固井有兩個(gè)作用：一是要求把油層、水層、氣層之間都封隔起來(lái)，二是固定套管。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)測(cè)井技術(shù)也隨之發(fā)展。井溫監(jiān)測(cè)水泥面聲波幅度測(cè)井聲波變密度測(cè)井扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井伽馬密度+聲波變密度伽馬密度+扇區(qū)水泥膠結(jié)第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第4頁(yè)匯報(bào)內(nèi)容1、前言2、測(cè)井原理3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法5、MZX1井固井測(cè)井實(shí)例第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5頁(yè)2.1、聲幅測(cè)井測(cè)井原理聲波幅度（CBL）測(cè)井通常采用單發(fā)單收聲系結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)射探頭以固有頻率（一般為20KHz）發(fā)射聲脈沖時(shí)，在套管內(nèi)產(chǎn)生“滑行波”叫套管波，折回泥漿的套管波首先到達(dá)接收器被記錄，稱為聲幅測(cè)井。

測(cè)井原理是：當(dāng)水泥環(huán)與套管間膠結(jié)不好時(shí)，聲能量大部分沿套管傳播而透射到地層中的能量很小，所測(cè)聲波幅度信號(hào)很強(qiáng)；反之，當(dāng)套管與水泥環(huán)間膠結(jié)良好時(shí)，聲能量極易透射到地層中去，所測(cè)聲波幅度微弱。根據(jù)反射波能量強(qiáng)弱即聲波幅度值，可判定套管與水泥環(huán)之間（即第一界面）膠結(jié)狀況的好壞。第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第6頁(yè)2.1、聲幅測(cè)井測(cè)井原理優(yōu)點(diǎn)：聲幅測(cè)井能在一定程度上快速、簡(jiǎn)單、直觀評(píng)價(jià)第一界面的膠結(jié)質(zhì)量。缺點(diǎn)：無(wú)法正確評(píng)價(jià)第二界面及高速地層固井質(zhì)量。第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第7頁(yè)2.2、聲波/變密度測(cè)井測(cè)井原理聲波變密度測(cè)井采用單發(fā)雙收的聲系，當(dāng)發(fā)射器以固有（20KHZ）頻率發(fā)射聲脈沖時(shí)，3英尺的接收器記錄沿套管滑行的首波幅度（即相當(dāng)于聲幅測(cè)井），5英尺的接收器能測(cè)量套管波及后續(xù)波，在時(shí)間軸上是從200～1200（或1400）μs這一組約12～14個(gè)聲脈沖信號(hào)，測(cè)井系統(tǒng)把其正半周的幅度轉(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。第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第8頁(yè)2.2、聲波/變密度測(cè)井測(cè)井原理當(dāng)井下儀器工作時(shí)，聲波信號(hào)可以沿4個(gè)途徑傳播：（1）通過(guò)泥漿，（2）通過(guò)套管，（3）通過(guò)水泥環(huán)，（4）通過(guò)地層。測(cè)井時(shí)接收記錄的就是從以上4個(gè)傳播路徑到達(dá)接收器的聲波全波列的幅度和到達(dá)時(shí)間。但是當(dāng)聲波在水泥中傳播時(shí)，衰減很快基本無(wú)法探測(cè)到，實(shí)際上，變密度測(cè)井以到達(dá)探測(cè)器的時(shí)間順序記錄的是套管波-地層波-泥漿波。測(cè)井主要關(guān)注的是套管波、地層波的信息第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第9頁(yè)2.2、聲波/變密度測(cè)井測(cè)井原理優(yōu)點(diǎn)：可以確定一界面的膠結(jié)狀況；在一界面膠結(jié)好的情況下，可以確定二界面的膠結(jié)情況；可以評(píng)價(jià)快速地層井段的固井質(zhì)量。缺點(diǎn)：很難區(qū)分水泥溝槽和孔洞方位；無(wú)法識(shí)別微環(huán)（洞）。第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第10頁(yè)2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井(SBT)測(cè)井原理分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀器分為兩個(gè)測(cè)量部分：衰減率測(cè)量部分和VDL測(cè)量部分。衰減率測(cè)量部分利用分別裝在緊貼于套管壁上的6個(gè)滑板上的12個(gè)高頻定向換能器聲系，VDL測(cè)量部分由一個(gè)發(fā)射換能器和一個(gè)接收換能器組成。第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第11頁(yè)2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井(SBT)測(cè)井原理主要測(cè)井曲線、曲線圖：“曲線”:補(bǔ)償聲波衰減率（ATC）平均衰減率（ATAV）和最小衰減率ATMN）平均聲幅（AMAV）曲線套管波時(shí)差（DTMX和DTMN）曲線（測(cè)井質(zhì)量控制）“曲線圖”:水泥膠結(jié)圖CEMENTMAP聲波變密度圖。第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第12頁(yè)2.3、分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井(SBT)測(cè)井原理優(yōu)點(diǎn)：（1）不受儀器偏心的影響;（2）適合在各種流體的井內(nèi)測(cè)井；（3）不需要自由套管刻度，特別適合于檢測(cè)無(wú)自由段套管的固井質(zhì)量；（4）基本不受快速地層的影響。(儀器設(shè)計(jì)使用的短源距,使補(bǔ)償衰減測(cè)量結(jié)果基本上不受快地層的影響。)缺點(diǎn)：無(wú)法區(qū)分微環(huán)隙和差膠結(jié)。第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第13頁(yè)匯報(bào)內(nèi)容1、前言3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法5、MZX1井固井測(cè)井實(shí)例2、測(cè)井原理第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第14頁(yè)3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素儀器偏心（CBL/VDL測(cè)井）水泥候凝時(shí)間套管（厚度、大?。┧喹h(huán)微間隙水泥類型、水泥密度水泥環(huán)外地層（包括快速地層）（CBL/VDL測(cè)井）井身質(zhì)量（CBL/VDL測(cè)井）第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第15頁(yè)3.1、儀器偏心的影響測(cè)井影響因素儀器偏心就是儀器偏離套管中心軸線。儀器偏心會(huì)使套管波傳播時(shí)間變短，幅度變小，變密度會(huì)出現(xiàn)波列疊和現(xiàn)象。第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第16頁(yè)3.2、固井后測(cè)井時(shí)間的影響測(cè)井影響因素實(shí)驗(yàn)表明：溫度、水泥漿密度和添加劑對(duì)水泥候凝時(shí)間都有影響，基本規(guī)律是：隨著溫度升高、水泥漿密度增大，水泥候凝時(shí)間減少。

第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第17頁(yè)3.3、套管的影響測(cè)井影響因素套管直徑、壁厚和鋼材類型對(duì)聲幅有較大影響，分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井（SBT）在刻度時(shí)消除其影響，聲波/變密度測(cè)井（CBL/VDL）在評(píng)價(jià)時(shí)通過(guò)諾模圖消除其影響。自由套管聲幅套管內(nèi)徑(in)自由套管聲波幅度—套管內(nèi)徑關(guān)系圖第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第18頁(yè)3.4、水泥環(huán)微間隙的影響測(cè)井影響因素“微環(huán)空”的存在明顯增大了套管與水泥環(huán)之間的聲阻抗，造成測(cè)井響應(yīng)與純泥漿或膠結(jié)不好時(shí)的響應(yīng)一致，影響了固井質(zhì)量解釋；微小間隙，它使膠結(jié)好井段的套管波幅度顯示為中等，地層波顯示為膠結(jié)不好或中等。微間隙使套管波幅度變大，地層波強(qiáng)度變?nèi)?，表現(xiàn)為水泥環(huán)膠結(jié)不好。第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第19頁(yè)水泥漿類型的影響測(cè)井影響因素

水泥漿密度越低，聲幅越大；水灰比越大，聲幅越大。第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第20頁(yè)水泥環(huán)外地層（包括快速地層）測(cè)井影響因素

快地層(硬石灰?guī)r和白云巖)的聲速超過(guò)套管聲速，地層波先到達(dá)接受器，或疊加在套管波之上，影響了固井評(píng)價(jià)，這時(shí)應(yīng)輔助常規(guī)聲波檢驗(yàn)。第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第21頁(yè)匯報(bào)內(nèi)容1、前言3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法5、MZX1井固井測(cè)井實(shí)例2、測(cè)井原理第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第22頁(yè)4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

通常情況下，采用套管波首波幅度確定第一界面（水泥與套管之間）的封固質(zhì)量，采用地層波的強(qiáng)弱定性確定第二界面（水泥與地層之間）的封固質(zhì)量或利用地層波頻率、套管波頻率及套管波與地層波平均幅度比的方法來(lái)定量評(píng)價(jià)固井二界面膠結(jié)質(zhì)量。第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第23頁(yè)4.1、聲波/變密度測(cè)井評(píng)價(jià)方法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

CBL相對(duì)幅度法CBL為套管波幅度讀數(shù)，這種測(cè)井方法應(yīng)用較廣，測(cè)量參數(shù)較少，解釋方法也相對(duì)簡(jiǎn)單。CBL使用相對(duì)幅度Ｃ評(píng)價(jià)固井質(zhì)量：其中：CBL—目的井段的CBL值；

CBLP—自由套管段的CBL值。Ｃ≤15％為固井質(zhì)量良好；Ｃ在15％～30％為固井質(zhì)量中；Ｃ≥30％為固井質(zhì)量不好。部分膠結(jié)膠結(jié)差無(wú)水泥膠結(jié)良好第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第24頁(yè)4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

無(wú)自由段套管固井的CBL曲線的預(yù)處理無(wú)自由段套管固井的CBL曲線的預(yù)處理方法，對(duì)于記錄了兩個(gè)源距全波波列的水泥膠結(jié)測(cè)井，可以從全波波列中提取聲幅曲線，然后，利用式（3）將未經(jīng)百分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化的聲幅值轉(zhuǎn)換為衰減率；對(duì)于記錄了兩個(gè)源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測(cè)井資料，可以利用式（4）將聲幅曲線轉(zhuǎn)換成衰減率；對(duì)于僅記錄了一個(gè)源距聲幅曲線的水泥膠結(jié)測(cè)井，可以根據(jù)式（5）計(jì)算衰減率。（3）（4）（5）

——聲波衰減率，單位為dB/m或dB/ft；

g——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(shí)驗(yàn)水泥抗壓強(qiáng)度通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)圖1求得，單位為dB/m或dB/ft；A1、A2——分別為近接收換能器R1和遠(yuǎn)接收換能器R2接收的聲幅值，單位為%或mV；A1g、A2g——分別為當(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，單位為%或mV；第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第25頁(yè)4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法針對(duì)相對(duì)幅度法的不足，采用水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法評(píng)價(jià)第二界面水泥固井質(zhì)量，水泥膠結(jié)指數(shù)是由CBL曲線轉(zhuǎn)換得到的，它代表水泥環(huán)中膠結(jié)部分占其圓截面的比值。水泥膠結(jié)指數(shù)是目的層段套管波幅度，相對(duì)于自由套管井段套管波幅度的衰減與膠結(jié)良好井段套管波幅度相對(duì)于自由套管套管波幅度的衰減之比，計(jì)算公式如下：第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第26頁(yè)4.1.2、水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

水泥膠結(jié)指數(shù)（BI）法通常采用此種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：BI≥0.8，固井質(zhì)量良好；0.4≤BI≤0.8，固井質(zhì)量中等；BI<0.4，固井質(zhì)量差。第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第27頁(yè)4.1.3、水泥膠結(jié)比（BR）法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

水泥膠結(jié)比（BR）法膠結(jié)比理論上等于水泥環(huán)中膠結(jié)部分占其圓截面的比值。查閱有關(guān)圖板，可快速確定膠結(jié)比，也可由下式計(jì)算膠結(jié)比：BR——膠結(jié)比；

fp——自由套管聲波衰減率，單位為dB/m或dB/ft；CBLfp——聲幅值，單位為%或mV；

——測(cè)量深度點(diǎn)的聲波衰減率，單位為dB/m或dB/ft；CBL——聲幅值，單位為%或mV。

g——當(dāng)次固井水泥膠結(jié)最好井段的聲波衰減率，通常在當(dāng)次整個(gè)測(cè)井井段中衰減率最高，單位為dB/m或dB/ft；CBLg——當(dāng)次固井水泥膠結(jié)最好井段的聲幅值，通常在當(dāng)次整個(gè)測(cè)井井段中聲幅最低，單位為%或mV。第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第28頁(yè)4.1.3、水泥膠結(jié)比（BR）法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

水泥膠結(jié)比（BR）法通常采用此種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：BR≥0.8，固井質(zhì)量良好；0.4≤BR≤0.8，固井質(zhì)量中等；BR<0.4，固井質(zhì)量差。第28頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第29頁(yè)4.2、SBT固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法測(cè)井評(píng)價(jià)方法

水泥膠結(jié)比（BR）法第一界面膠結(jié)狀況評(píng)價(jià)：①利用衰減率曲線和水泥膠結(jié)圖評(píng)價(jià)，衰減率越高，對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)別就越高，在水泥膠結(jié)圖上顏色越深。水泥膠結(jié)圖上最高級(jí)灰度（顏色最深）代表水泥膠結(jié)良好，最低級(jí)灰度（白色）代表水泥膠結(jié)差。②確定膠結(jié)比，用下式確定膠結(jié)比：式中，ATAV為平均衰減率,單位為dB/ft；g為完全膠結(jié)井段的衰減率,單位為dB/ft；fp為自由套管衰減率，單位為dB/ft。在水泥溝槽以外其它方位膠結(jié)很好的條件下，膠結(jié)比等于膠結(jié)率。第二界面膠結(jié)狀況評(píng)價(jià)：與CBL/VDL測(cè)井資料的VDL解釋方法相同。第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)匯報(bào)內(nèi)容1、前言3、固井質(zhì)量測(cè)井影響因素4、固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法5、MZX1井固井測(cè)井實(shí)例2、測(cè)井原理第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第31頁(yè)5.1、MZX1井固井施工特點(diǎn)固井測(cè)井實(shí)例5.1、固井技術(shù)難點(diǎn)大尺寸套管固井，環(huán)空間隙大，井眼軌跡不規(guī)則，水泥漿的頂替效率低。井深較淺,井底溫度低,低溫下水泥石強(qiáng)度發(fā)展緩慢,低溫下適用于水泥漿的外加劑少,配方篩選困難。上部地層疏松，中部玄武巖含有大量裂縫，封固段又長(zhǎng)，易發(fā)生井漏，影響固井質(zhì)量。第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第32頁(yè)5.2、MZX1井固井施工簡(jiǎn)況固井測(cè)井實(shí)例固井施工簡(jiǎn)況施工開始時(shí)間：200X年11點(diǎn)30分施工結(jié)束時(shí)間：200X年12點(diǎn)27分注前置液：4.2