测井评价固井质量的方法与技术ppt课件

1、SWPI-中海油技术效力固井质量评价检测方法 Welcome to Discuss This Topic together ! 石油工程学院测井研讨室 夏宏泉 2003 年 2 月测井评价固井质量的方法与技术.首先请同志们思索以下两个问题：1)目前油田现场在利用测井手段评价固井质量时有哪些常规方法或新方法？有哪些比较流行的评价软件？如何确定窜槽位置(挤水泥？2)固井质量好的井段声波幅度值 ? , 固井质量差的井段声波幅度值 ? ,在调辉记录的VDL图上，左边套管波条纹明晰、右边地层波条纹消逝，那么意味着第一胶结面胶结？，第二胶结面胶结？，SBT是什么测井？.汇 报 内 容固井质量测井评价方法的

2、种类及开展情况水泥胶结测井(CBL)方法原理及运用声波变密度测井(VDL)方法原理及运用水泥评价测井(CET)的方法原理及运用超声成象测井(USI)同位素示踪(RTS)测井方法及运用WATCH软件演示及现场运用分析结论与建议.关于工程测井概念(Engineering Well Logging) 工程测井是套管井工程技术测井的简称，主要目的是对套管井的工程技术情况和管外水泥胶结进展检测和评价；工程作业效果检测和评价有时也被归入工程技术测井的范畴。 当前的主要工程测井技术有井径类测井、声幅测井、声波变密度测井、长源距声波测井、扇区水泥胶结测井、电磁测井、井下电视测井、躁声测井、井温测井、放射性示踪

3、测井等. 支撑固定套管柱、防止层间串通和经过套管外环形空间流动、防止地层污染和套管腐蚀、有效地进展挤水泥作业、为优化储层的消费建立层间流体隔离！ 当环形空间内存在紧缩强度很大的低浸透性物质时，就可起到流体的隔离作用。水泥就是这样一种理想物质(低渗、强紧缩度)，其声阻抗能指示水泥的存在和质量。有很多缘由需求确定套管水泥胶结质量.常见物质(固井时井下介质)的声学参数物质 密度 声速(Km/s) 声阻抗(Mrayl)空气 0.0013-0.13 0.33 0.0004-0.04淡/盐水 1 1.5 1.5钻井液 1-2 1.3-1.8 1.5-3水泥浆 1-2 1.5-1.8 1.8-3水泥/G级1

4、.9 2.7-3.7 5.0-7.0 泥 岩 2.55 1.83-3.962砂 岩 2.65 5.5 石灰岩 2.71 6.4-7.0 12-16.6 钢 7.89 5.9 46 .评价固井质量的声测井目前有 水泥胶结测井(CBL) 声波变密度测井(VDL) 水泥评价测井(CET,SBT) 超声成像测井(USI，UBI,CBIL) 井温测井(TL)、放射性同位素示综测井(RTS)和中子寿命测井(TDT). 从最早的CBL到目前先进的USI,记录了评价固井质量的声测井方法和仪器的开展历程 ！CBL VDLCET/SBT USI,CBIL,UBI. 传统的水泥胶结评价采用声幅法(CBL)和声波变密

5、度法(VDL)。CBL只能对第I界面情况进展检测，VDL能对第I,II界面进展检测，但它的准确解释也存在很大困难。另外CBL和VDL只是圆周向的平均丈量效果，难以区分井周不同方向的条形欠胶结处。 进入80年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原理的水泥胶结评价测井仪器，例如CET,SBT,CBIL等，这些仪器可准确判别第I界面能否胶结好，丈量情况能阐明圆周向的胶结情况，结合VDL可进展第II界面评价，但这些仪器本身尚不能准确地判别第II界面胶结的好坏。已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第II界面的胶结形状，即仅依托超声脉冲反射法难以评价第II界面的胶结形状石油大学乔文孝等。.一、CBL水泥

6、胶结测井 is Cement Evaluation Tool1、根本原理水泥套管套管波V泥浆 V套管地面仪TR地层 套管和水泥环胶结好，R接纳到信号幅度低(套管与水泥环差别小，界面上的声耦合好，当套管波在C上传播时，大部分E被巧合到水泥环中去了，仅有小E折回井中被记录；反之，R接纳到信号幅度高。R收到的声信号为滑行纵波套管波其幅度与套管内外介质的性质及分布有关.1)测井时，由接纳探头接纳由套管波引起的折射波的幅度(通常是丈量其第一个波峰的幅度)，由丈量线路把声波幅度转换成与之成正比的电压大小，并由地面照相记录仪记录。丈量是在井内自下而上延续进展，便得到一条随不同深度的固井质量而变化的声幅曲线。

7、 2)丈量井段从井底到水泥面以上50-100m处，测井时把井下仪器放到估计水泥上返高度之上200-300m处的纯泥浆段(自在套管井段),调理仪器(检流计光点),使曲线偏转8-10cm,这是全井段最大值，然后下到井底，上提测井！3)CBL曲线的横向比例为50mv/Cm,深度比例为1:200。4)详细解释时在参考GR,CAL曲线时，首先确定纯泥浆段，然后确定混浆带，最后根据相对幅度来断定固井质量。CBL详细的测井过程及曲线解释.CBL测井解释实例0_500mv.固井声幅CBL测井曲线实例CBL固井剖面解释时尽量结合CAL和GR曲线.固井声幅CBL测井曲线实例.固井声幅CBL测井曲线实例固井声幅测井

8、曲线自然电位测井曲线. CBL测井测得声幅曲线(首波滑行纵波的幅度 声幅固井评价。由于首波幅度对套管井中套管与水泥胶结情况反响比较明显，因此只能评价第一界面(套管与水泥界面)的胶结程度(对第二界面无能为力)。 国内对利用CBL资料判别固井质量采用相对幅度A和归一化值CBL3两个概念(评价目的：A=目的井段曲线幅度/自在套管曲线幅度*100% A 20% 胶结好； 20% A 40% 胶结差. 各地域的固井质量评价规范差别较大。例如固井质量差的相对幅度(A)，江汉油田定为大于40%，四川地域定为大于70%，而在南海湛江普通定为多大呢？ 利用CBL曲线时确定固井质量时，还应参考井径曲线和自然伽马曲

9、线或自然电位曲线(用于确定h)，此外务必了解固井施工情况。. CBL3胶结指数评价目的是利用CBL所测得的声幅曲线进展归一化处置，从而得到套管井中水泥胶结情况的评价结论(CBL3越小,第一界面的胶结程度越高,固井质量越好)。 CBL3=1 CBL*Lmax/Cmax式中 Cmax-自在套管的最大声幅值； CBL-目的井段声幅曲线值； Lmax-计算得到的胶结好的最大值(常取为1； CBL3-归一化后的胶结指数值；Note 当CBL31时，那么CBL3=1; 当CBL3 2cm，对套管波衰减为定值； h2cm，水泥环越薄(h越小)对套管波的衰减越小，测得的声幅值越高，有时容易把胶结好的井段判别为

10、胶结差！解释时应参考井径曲线，对泥饼相对较厚(h越小)的井段要留意！此外，水泥环较薄时，硬地层的地层波(信号较强)将掩盖套管波，呵斥误解释。.3)气侵泥浆: 使声波的衰减很大，声幅测值降低；4)套管厚度 hcase：6-18mm, 套管越薄，对声波衰减越大，声幅低值；对应套管接箍处低CBL值。5)微环: 套管与水泥之间出现的微小环形间隙，普通厚度 V泥浆 ；V套管 V水泥 ； V地层 V水泥VmVc全波列波形识别套管波 地层波纵波、横波、视瑞利波组合而成，幅度值较高 泥浆波到达时间最晚，稳定，频率低，幅度变化不大ST斯通利波仅随泥浆波之后 地面仪TR水泥套管地层泥浆波.调辉记录的变密度全波列波

11、形图. VDL是现场检查固井质量的常用方法，其优点是简单、信息量大，它在每一深度采样点上输出一个反映该点所在层段的声波全波列图，该波列图上既有反映第I界面的套管波，还有反映第II界面的水泥环涉及地层波。 在处置VDL资料时，通常将地层波的幅度作为判别第II界面胶结情况的规范。在对地层波解释时，最好运用谱分析法，在时间域和频率域内从相当速度、幅度方面综合解释。 记录方式：调辉记录和调宽记录调辉记录:以颜色深浅变化反映声波能量的变化(主要运用)；调宽记录:以记录条带宽度的变化反映声波能量的变化；. 经模拟实验和现场阐明，在各种水泥胶结情况下，套管波与地层波的幅度变化有一定的规律： 1)自在套管时，

12、套管信号强，地层信号弱(如图a); 2)固井质量好时，套管信号弱，地层信号强(如图b); 3)水泥与套管胶结好，水泥与地层胶结不好时，套管与地层信号都弱(如图c)。 不同固井情况下的套管波与地层波如下.地面仪TR水泥套管地层2、声波变密度VDL图解释:条纹粗细或消逝或变形1自在套管波套管外无水泥而是泥浆泥浆波V泥浆 V泥浆 ，V套管 V水泥 V地层 V水泥VmVc在全波列波形如何判别： 套管波弱，地层波强，在VDL密度上左边的条纹模糊或几乎消逝，与右边的条纹即地层波反差大，地层波象裸眼井测的一样 ！泥浆波.2第I界面和第II界面胶结都好地层波.3第I界面胶结好，第II界面胶结差：套管波很弱，地

13、层波也弱或消逝；套管波和地层波左右条纹模糊、信号很弱CBL曲线低值，对此无能为力甚至误判。油田不少井因水泥环与地层胶结不好而发生串槽.4)I界面胶结差，II界面胶结好：套管波很强，地层信号中等显示；左边条纹明显,右边也有显示。留意(地层疏松或井眼很大或水泥与套管空隙很大，使地层波信号变弱。.5)第I界面和第II界面胶结都差：套管波明显，条纹、多幅度大，有的井段套管信号占据了地层波或泥浆波的位置，与自在套管时的套管波类似！地层波微弱甚至消逝，泥浆波条纹由于受套管波的影响而出现波浪形！ 关于第I和第II界面胶结质量在VDL图的特点总结： 1)第一界面胶结好时，在VDL图上，其套管波普通为弱信号，条

14、纹模糊或消逝。反之亦然。 2)第二界面胶结好时，在VDL图上，其地层波普通都为强到中等信号显示，条纹粗而明显，颜色深。反之亦然。留意特殊情况！. 3)VDL资料判别胶结好坏的普通规那么:好好弱强 , 好差弱弱，差好强强, 差差强弱/强强 4)通常将套管波的幅度作为判别第I界面胶结情况的规范(套管波与第I界面巧合情况的关系较简单)，而将地层波的幅度作为判别第II界面胶结情况的规范(井内记录到的地层波与井内流体的声速及密度，套管及水泥环的厚度、声速和密度及地层的声学特性有关)！ 5)波列上按传播时间区分套管波、地层波、泥浆波：例如在7ft的长源距声波全波列测井图中: 378400392us , 9

15、28 1088us, 1728us 56us/ft , 155us/ft ，247us/ft5ftVDL的地层波到达时间：Tb=180+5*0.3048*tc.讨论:图a第I+II界面胶结差，图b第I+II界面胶结好100 s 1000100 s 1000.1) 普通声幅CBL测井仅对I界面评价效果好，普通变密度VDL测井(源距为4-5ft全波列测井)难以区分套管波和地层波以及波列的特征不明显而使两个界面的胶结情况都难以判别。为此建议，尽量采用长源距(710ft)全波列测井资料的VDL变密度图以及提取套管波首波幅度值综合判别水泥环两个界面的胶结情况。已有大量运用证明，结果可靠，效果明显。实例(

16、云南陆良盆地砂泥岩剖面和贵州赤水碳酸岩盐剖面测了3口套管井)。2)双层套管时如何判别胶结质量？CBL+长源距(7ft)全波列测井资料的变密度图VDL特殊情况分析：.For Example: 某井段下了双层套管，外层套管下深为121.45米，在长源距的VDL图上，套管波很强，看不见地层波，但套管波中的第1，第2两个黑色条纹(相线)缺失，阐明内层套管外有水泥而外层套管外无水泥，内层套管水泥胶结好，外层套管外水泥胶结差。. 目前国内对CBL和VDL资料的解释主要停留在定性半定量解释的程度上(存在人为要素、解释规范难以一致、资料多解性强等，所以提出4)CBL+VDL定量评价固井质量新方法： 根据相关分

17、析及大量的变密度数据与波形对比，提出了利用能量分析法来计算套管波和地层波能量参数EI,EII，并进展相应的归一化处置，使计算得到的I、II界面胶结参数规范化，并制定相应的评价规范(CBL、BII、RI、RII)来确定I、II界面的胶结形状。. 表1 高密度水泥固井质量定量评价规范 I界面定量评价规范 II界面定量评价规范 胶结情况CBL测井 BII(环空胶结率) EI (能量参数) EII(能量参数) 评价结论80% 8% 30% 25% 80% 差 表2 低密度水泥固井 I 界面定量评价规范CBL测井 BII(环空胶结率) EI (能量参数) 胶结情况评价结论70% 40% 35% 差.声幅

18、曲线与平均能量法计算套管波能量对比.第I-II界面胶结都好时的声幅变密度处置成果图.第I-II界面胶结都好时的声幅变密度处置成果图.三、CET扇区水泥胶结测井CementEvaluationTool CBL和VDL两种测井的丈量值是一平均概念，局限性在于不能显示某方位水泥胶结质量，而CET不仅反映套管井中2个声学界面的胶结情况，而且对管外水泥具有圆周(径向)分辨率和纵向分辨率，提供水泥抗压强度的丈量，以高灵敏度声波井径反映各方位的套管内径，指示套管变形、腐蚀及磨损情况等。提高了定量评价水泥胶结的精度，且容易解释！. 1)CET/SBT下井仪器由8个声波换能器和一个参考换能器组成。8个换能器(高

19、垂直分辨率的传感器)是逐个丈量的，按螺旋形陈列(相邻两个之间夹角为45。),各探测套管的45度空间，即可以探测井周的8个不同方位上的扇形空间的胶结质量。它们纵向陈列长度大约为2ft (0.6米。 2)每个换能器采用脉冲-回波方式任务，既是声波发射器又是声波接纳器，对着套管壁的方向发射声脉冲，脉冲在套管内外界面之间反射谐振，此时换能器可得到衰减方式的谐振回波信号。.CET测井图显示为三道： 第 1道：平均井径MDIA曲线(4条声波井径套管内径曲线的平均值)+偏心率EXCE曲线(EXCE35mm会影响到丈量结果，可用其作质量控制)； 第2道：最大、最小抗压强度曲线CSmx+CSmn以及仪器的相对方

20、位和倾斜度RB+DEVI曲线; 第3道：8个换能器测得的8个被检测部分的(套管扇形区)水泥强度的变密度显示每一个换能器的呼应值显示的1/8方位，8个换能器把套管圆周完好地显示出来.CET曲线解释方法： 1可以直观地显示窜槽位置和方位：由于 VDL图上阴影的颜色深浅与抗压强度成正比，那么暗的地方表示胶结良好，明暗不均的白色区域那么阐明表示胶结不好、有窜槽(由CSU软件确定串槽的真方位)； 24条声波井径曲线可反映套管的变形和腐蚀情况。 3WW胶结指数的计算： 4P7fig2-37最右边的7个小道表示什么？. 超声波成像测井(USI，UBI, 优于BHTV) 1)与CET任务原理一样，丈量沿径向向

21、套管发射的超声波脉冲的回波，可提供延续的全井眼回波信号； 2由地面的MAXIS-500仪器系统执行分析，产生4个参数：水泥声阻抗Z(评价胶结情况)、套管内径和厚度、谐振回波、回波幅度；输出2种成果图：水泥评价图和套管腐蚀评价图。 4.超声成像测井(USI测井仪器. USI有两种操作形状，即规范丈量和流体丈量。逆时针旋转为面向套管和井壁的规范丈量方式，顺时针旋转将使换能器在总成内旋转180，这样可以丈量井内流体的特性。 USI运用的是不聚焦的换能器，将USI面向平面的换能器换成高分辨率聚焦的裸眼换能器，USI就变成了UBI测井仪。 为了从USI采集的资料中得到可靠的信息，现已开发出一种称为T3的

22、处置新技术。USI数据的这种处置技术为了测出以下参数：套管的内半径，套管内外表的粗糙度、套管厚度和水泥的声阻抗。可以直接从根本的谐振呼应得到声阻抗。. 水泥胶结评价CET的丈量原理与USI的丈量原理类似，都可以提供具有方位分辨才干的丈量结果，以探测各个方位上的水泥胶结质量。但CET有8个换能器，它们呈螺旋状陈列，方位上彼此相差45度，并且每个换能器只探测到一小段的套管。 USI测井仪只需一个旋转换能器，它能探测整个套管。 超声波成象测井采用旋转式超声换能器对井周进展扫描，并记录回波波形信号，将丈量到的反射波幅度和传播时间等信息进展一系列处置，把结果按井周360方位显示成象，可以得到整个井壁的高分辨率成象。. USI用于水泥评价：测速 160-320ft/h, 声阻抗范围 010 MRayl，分辨率 0.2 MRayl, 衰减12dB/cm/MHz,串槽定量分辨率1.2in(3cm),可与GR、CBL、C