固井质量综合评价

1、固井质量综合评价 固井质量评价方法宣贯1/223致谢 主要内容序言1. 集体智慧2. 固井质量备受关注4. 编写基本标准5. 编写主要依据3. 固井质量评价方法介绍6. 创新点7. 固井施工质量评价8. CBL/VDL固井质量评价9. SBT固井质量评价10. 水泥胶结测井固井质量综合评价11. 反射回波测井固井质量评价介绍12. 固井质量工程判别技术2/223 前 言 在石油钻标委精心指导和组织下，在中石油、中石化和中海油三大油企业大力支持下，石油行业标准固井质量评价方法已于7月3日公布。石油钻标委对该标准宣贯尤其重视，要求在宣贯之前，编写宣贯讲义、幻灯片、图板公式演示软件并在现场试运行。现

2、在展示幻灯片就是依据上述要求编写。3/223主要目说明本标准编写基本标准 ： 固井质量综合评价； 针对国内技术情况提出固井施工质量评价方法； 与国际标准接轨； 比企业标准略微宽松。 说明本标准各种评价指标依据 介绍固井质量评价方法，尤其是综合评价 说明本标准创新点听取宝贵意见 4/223 本标准编写主要意义一、以前固井质量评价方法需要改进 长久以来，人们习惯于仅利用相对声幅和固定指标评价固井质量。这种评价指标是基于以前惯用7套管固井和3英尺（或1米）源距相对声幅理论研究、试验研究及现场经验制订。但实际套管尺寸改变很大，声幅测量源距也不统一。通常，只要试油或油气开采过程中未出现异常情况，就不会讨

3、论水泥环层间封隔性能，更没有制订水泥环层间封隔性能评价标准。这就易于出现无据可依、因人而异和误评价局面。 固井施工统计从另一个主要侧面反应固井质量，但一直为固井质量评价过程所忽略。5/223二、反应技术进步结果 固井工艺、固井质量测井技术和评价方法在不停进步。 伴随油气勘探开发难度加大和科学技术不停进步，固井作业承包商追求固井效果和效益，研究和应用新设备、新工艺和新材料，测井企业采取新固井质量测井仪器和各具特色固井质量评价方法。 研究和现场经验表明，固井质量测井存在地球物理探测共同弱点多解性。只有在理想条件下，仅利用CBL曲线就就能够正确评价固井质量。多数情况下，固井质量测井响应受固井质量以外

4、其它原因影响或干扰。水泥环层间封隔性能除了与水泥胶结情况相关外，还与其它各种原因相关。另外，当前固井质量测井都或多或少地存在着不足。6/223三、借鉴国外先进技术和经验 固井质量评价是多家企业生产和经营交界面，评价结果产生影响时间长、经济总量大。过去在计划经济条件下就经常是油田各部门争议焦点。在新市场关系下，甲乙方矛盾愈加聚集。 国外先进技术和管理经验值得借鉴。7/223四、提升固井质量评价水平，对油企业和技术服务企业都含有重大意义 对于以油气勘探开发效益为基本出发点油企业来说，固井是油气井建井关键步骤，也是确保油气井生产寿命关键所在。固井质量对油气田勘探开发效益和油气田开发产能建设，含有十分

5、主要意义。固井质量关键问题是水泥环层间封隔性能。近年来，在重点井试油或投入生产之前，勘探开发部门都十分重视固井质量，要求测井解释人员给出水泥环层间封隔确实切结论，方便为实施分层测试和分层开采提供决议依据。假如固井质量误评价，就可能造成试油资料和生产动态错误分析，从而耽搁油气层发觉或造成无须要昂贵费时验窜和补挤水泥作业。 固井设计和施工单位是经过固井质量评价来了解固井设计和施工效果。假如原本固井质量合格作业评价为“不合格”，固井企业必定修改固井设计。而原本固井质量不合格作业将被评价为“合格”，固井企业必定认为当前固井设计和施工工艺是可行。所以，固井质量误评价将在邻井造成固井问题。亟需：突破过去，

6、大胆创新，建立一套新固井质量评价方法。8/223 1. 集体智慧9/223 本标准由石油钻标委立项和归口，并在钻井专标委（尤其是秘书处）详细指导下完成。 编写组在编写过程中，得到中石油、中石化和中海油三大企业（包含中国石油工程技术研究院、西南石油学院）相关领导和教授指导和大力支持。 指导和支持本标准编写领导和教授，包含钻井、固井、测井和采油等专业。 参加编写，除了3位主要作者外，还有杨全盛、李宝贵、宋本岭、杨小珊、陈宗江、刘力平等。10/2232. 固井质量备受关注11/223（一）油田勘探部门主要关注点 1. 封隔油气水层方便分层测试，分层改造作业，确保层间封隔可靠； 2. 保护油气层，使之

7、免遭深入污染； 3. 便于中途测试，及时发觉油气层。12/223（二）油田采油部门主要关注点1. 封隔油气水层方便分层开采和分层注水；2. 保护油气层，使之免遭深入污染；3. 在套管和地层之间形成良好封隔，预防套管腐蚀破坏。13/223（三）钻井服务承包商主要关注点 1. 保护井壁，封隔复杂地层以利继续钻进； 2. 安装井控装置，便于实施二次井控乃至于三次井控； 3. 悬挂套管； 4. 安全优质快速完成钻井作业。14/223（四）固井服务承包商主要关注点 固井企业关心固井作业质量是否设计要求，以及能否向油企业交井。 过去，依据测井资料评价固井质量为“合格”或“不合格”，主要基于这个目标。假如固

8、井质量“合格”，则该井包含水泥浆配方和施工工艺固井设计符合要求，在邻井中仍可采取。不然，则要修改固井设计。 所以，假如固井质量误评价，可能将在邻井造成固井问题。15/2233.固井质量评价方法内容介绍16/223目 次序言引言1 范围2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 依据固井施工作业统计评价施工质量 4.1 固井设计 4.2 固井施工及统计 4.3 施工质量评价17/223目 次（续）5 水泥环胶结质量评价 5.1 水泥胶结测井资料质量要求 5.2 水泥胶结测井资料采集条件 5.3 无自由套管固井CBL测井和全波波列测井资料预处理 5.4 搜集参考资料 5.5 不能用水泥胶结测井资料评价

9、两种特殊胶结情况判断 5.6 只能用于定性评价水泥胶结测井资料所受影响原因识别 5.7 水泥胶结强度转换方法 5.8 胶结比转换方法 5.9 常规密度水泥固井质量评价 5.10 低密度水泥固井质量评价 5.11 高密度水泥固井质量评价18/223目 次（续）6 固井质量工程判别 6.1 生产测井找窜 6.2 工程验窜 6.3 探水泥塞 6.4 套管试压7 固井施工质量评定，固井质量测井评价和工程验窜关系19/2234. 编写基本标准20/223（一） 把当前惯用固井质量评价方法基本上都编写进来，强调综合评价 本标准把当前惯用固井质量评价方法基本上都编写了进来： 固 井 施 工 记 录：评价固井

10、施工质量 固 井 质 量 测 井：基本固井质量评价伎俩生产测井和工程验窜：对固井评价结果进行检验21/223 本标准强调固井质量综合评价，即： （1）在用某种评价方法过程中，不是仅仅依据某一、两种信息进行评价，而是搜集齐全并分析本专业已统计相关资料，实现专业内综合评价； （2）在主要应用某种固井质量评价方法时候，依据各种信息反应固井质量相关程度，充分占有和有分析地利用其它评价方法用到资料或评价结果等一切相关资料，实现跨专业综合评价； （3）在难度大情况下，以固井质量测井响应为主，综合应用各种固井质量评价方法，实现各种方法综合评价。 固井质量综合评价需要各相关专业相互合作、相互学习和相互融合，需

11、要固井评价人员含有更全方面更全方面专业素质。22/223 （二）努力与国际通例接轨 本标准在固井质量评价方法方面尽可能吸收了国外先进结果。 在思维和管理层面上努力与国际通例接轨。详细地说，就是将固井作业结果看成是“产品”。固井承包商在经过一系列高质量作业后，技术能力取得油企业认可。经过施工统计评定施工质量到达“合格”而且依据固井质量测井资料评价为“优”，除油气开发相关部门有尤其要求外，后续固井施工能够依据井别情况抽样测量甚至免去固井质量测井，而更多地利用施工统计评价质量，以此与油企业实现“双赢”。 23/223（三） 编写固井质量测井评价方法，基于长久应用研究且当前广泛使用测井资料 长久以来，

12、绝大多数探井、评价井和生产井都采取CBL测井，积累了丰富评价经验。未来在能够预见较长时间里，这些仪器仍将是我国油田固井质量评价主要测量工具。与CBL测井基本原理相同SBT测井，在不少陆地油田用得较多，在中国海上油气田用得较为广泛。针对这些测井，国内外进行了大量理论研究和试验研究，同时积累了大量现场应用经验。全部这些，是编写本标准坚实基础。 利用反射波探测水泥胶结质量新测井方法如CET测井、USI测井和CAST测井等，当前国内极少用，积累经验和资料也极少，暂时尚无法制订评价标准。未来，伴随这些新技术广泛应用以及研究资料和应用经验丰富，在作为行业标准“固井质量评价方法”中，能够增加这一部分内容。

13、24/223（四）既便于现场快速评价，也便于定量评价 本标准内附有一系列固井质量解释图板，并给出了每一张图板使用说明，方便于现场快速固井质量评价。 利用本标准给出测井响应与水泥胶结强度和胶结比关系式，能够进行固井质量定量评价。 已经研制了一套上述图板和公式演示软件，方便使用者对本标准了解和现场应用。演示软件中还给出了固井质量测井资料质量控制方法。25/223（五）评价指标既尽可能简单，又适合不一样套管尺寸、不一样水泥浆密度和不一样厂家测井仪器 中国石油天然气总企业1990年提议固井质量评价标准为 若相对声幅15%，则固井质量为“优”； 若相对声幅=15%30%，则固井质量为“合格”； 若相对声

14、幅30%，则固井质量为“不合格”。 实事求是地说，这套评价指标历史贡献巨大。 实践证实，它最适合于过去广泛使用7套管固井质量评价。这套评价指标是在7套管固井质量测井响应与大量验证基础上制订。 十多年来，固井质量评价理论和应用研究，又有了长足进步。研究表明，评价标准还考虑了套管尺寸、测量源距和水泥密度对相对声幅和声波衰减率影响。 26/223 本标准经过以下方法处理了上述各种原因影响问题，而且使评价指标便于现场使用： (1)声幅测井CBL评价以0.914m或1m源距为基础,兼顾其它源距。 国内油田声幅测井绝大多数采取0.914m(3英尺)或1m源距。国内还有少数油田采取其它源距测量声幅。 理论和

15、试验表明，对于套管外相同水泥胶结强度，测量源距不一样，声波幅度测井响应规律差异显著。为此，在附录中给出了不一样源距下声幅转换胶结强度修正系数k。源距 ( m )源距 ( ft )k a 0.9143.0001.00001.0003.2810.80791.2194.0000.43991.5004.9210.22881.5245.0000.2243a k值适用范围为0.914m1.524m（3ft5ft）。 27/223声波幅度，毫伏声波衰减率，dB/ft源距6ft源距3ft源距不一样源距相对声幅对水泥胶结敏感性28/223源距对相对声幅影响29/223 （2）在使用解释图板和解释标准之前，要求将

16、套管波声幅曲线标准化，转化为相对声幅。 比如，对于以“毫伏”（mV）为单位声幅曲线，应转换成以自由段套管为100%相对声幅曲线：式中： A计算深度点声幅值，单位为毫伏（mV）； Afp自由段套管声幅值，单位为毫伏（mV）； U相对声幅值，单位为分数（%）。 30/223套管外径 自由套管声幅值（mV） (mm)(in.)127577139.75-1/271177.8761193.77-5/859244.59-5/852273.110-3/450斯仑贝谢CBL测井自由套管声幅值 31/223 （3）用胶结比和水泥胶结强度评价固井质量。 CBL测井值与测量源距和套管尺寸相关，假如直接用CBL曲线评

17、价固井质量，就易于出现评价错误。本标准要求，首先将CBL曲线转化为与套管尺寸和测量源距无关胶结比和水泥胶结强度，然后依据相关评价指标来评价固井质量。 胶结指数：胶结比：32/223声波幅度胶结比转换图板 0.110000.20.40.60.811.2胶结比110声波幅度（%或mV）BA33/223CBL解释图板（4）将CBL解释图板和SBT解释图板公式化，全方面考虑套管外径、套管厚度和测井测量源距影响。 34/223SBT解释图板35/223胶结比和胶结强度选择选择 胶结比：低密度水泥 或（和）薄水泥环选择胶结强度：常规密度水泥， 且 水泥环厚度大于3/4英寸；36/223（5）现场能够经过评

18、价指标和解释图板，进行固井质量快速评价。（6）胶结比和胶结强度以及对应相对声幅和衰减率评价指标，也能够依据本标准中公式得到，方便定量评价。 37/223胶结“优”声幅（0.914m源距）上限101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)声幅（）套管壁厚（mm）38/223（7）薄层水泥环 固井质量测井 响应校正39/223 国内有很多油田在开发井中采取外径为5-1/2壁厚为7.72mm套管固井。采取壁厚薄于9mm套管固井是近年来新事物,而且套管壁厚范围较为单一,无法建立薄壁套管固井评价指标与套管壁厚关系。综合考虑套管尺寸影响和

19、各油田现用薄壁套管固井评价标准，将套管壁厚小于9mm情况下相对声幅评价指标按固定值处理（即评价指标不随壁厚改变），且与壁厚为9mm套管评价指标相同。薄层套管固井声波幅度评价指标40/223 薄层水泥环条件下由声幅转换为胶结比胶结比声波幅度（mV）1/23/441/223 为了节约成本，油企业总是考虑尽可能地简化井身结构，按几年前或十几年前方案，要采取多层套管完井开发井，现在采取长井段中间变径单层套管固井，往往没有自由段套管。 SBT测井衰减率测量不需要自由段套管刻度，故可直接用于无自由段套管固井评价。 因为没有了供100%相对声幅刻度之用自由段套管，CBL测井曲线只有随深度改变相对大小意义，而

20、无法直接用于胶结评价。这是多年来固井质量测井和固井质量评价一大难题。 本标准思绪是，对无自由段套管进行固井质量评价前，利用胶结最好井段CBL值和水泥抗压强度试验值刻度测井响应。（六）要求了无自由段套管固井评价方法 42/223（七）采取胶结比评价，突出水泥胶结情况、方便现场快速评价和低密度水泥评价 过去，除了直接用套管声波幅度评价固井质量外，还惯用胶结指数。试验证实： （1）胶结指数与水泥环所占套管圆周百分比成正比； （2）自由套管井段声波衰减率不为零，而且在任意水泥胶结情况下声波衰减率中都叠加了自由套管衰减率，即在胶结指数中，引入了一个与水泥胶结无关原因。这就是胶结指数曲线截距总是不为零原因

21、。 在低密度水泥固井条件下，套管声波衰减率所占百分比将显著提升。换言之，与水泥胶结无关套管原因所占比重显著上升，截距将显著增大。43/223 引入胶结比后，消除了套管影响，理论上与水泥密度无关，仅反应水泥胶结程度，且仍与水泥环占套管圆周百分比成正比，更能单纯地表达水泥胶结情况，理论上与水泥沟槽情况下水泥环向覆盖率一致。另外，BR还能够经过查图板直接求得。相比之下，先要用图板将声波幅度转化为衰减率后才能计算胶结指数，用胶结比显得简捷，便于现场快速评价。 因为套管声波背景，胶结指数与水泥充填率不一致。在水泥胶结不好条件下，胶结指数受水泥密度影响显著。这是本标准选取胶结比评价水泥胶结情况原因之一。另

22、外一个原因是，能够使常规密度水泥固井与低密度水泥固井评价指标含有一致性。或44/223胶结比和胶结指数对比 45/223 在常规密度水泥固井条件下，把反应惯用尺寸套管（外径7壁厚0.408）固井几个测井评价指标（相对声幅、胶结比和胶结强度）统一起来，其余尺寸套管对应评价指标依这类推。依据水泥胶结强度指标和SBT解释图板，可很轻易地将SBT衰减率评价指标与相对声幅和胶结比统一起来。外径7壁厚0.408套管固井几个测井评价指标对比 对于其它尺寸套管固井来说，水泥胶结强度和胶结比评价指标都是不变，只有相对声幅是随套管尺寸改变。（八）把外径7壁厚0.408套管固井几个测井评价指标统一起来相对声幅（%）

23、水泥胶结强度（psi）胶结比评价结论302000.5差（不合格50.8中等（合格）157130.8优46/223 在本标准中，第二界面（水泥环与地层或外层套管之间胶结面）胶结情况是依据VDL来进行评价。这种评价即使只是定性，但要求解释人员含有对应声波知识和较丰富现场经验。 当前，因为认识水平和测井仪器探测能力限制，第二界面胶结情况评价只能是定性。本标准中暂时没有编写第二界面定量评价方法。 （九）仅编写了第二界面胶结情况定性评价方法47/223（十）固井质量评价中常见难点分析 本标准依据测井资料能够处理问题程度，将经常碰到较难分析水泥胶结测井响应分为三类： （1）不能用

24、水泥胶结测井资料评价两种特殊胶结情况： 水泥候凝时间不足，微环隙； （2）只能用于定性评价水泥胶结测井资料： 受快速地层、外层套管、岩性与地层孔渗性能等因 素影响。 （3）无自由段套管固井声波幅度测井资料 同时，专门要求了这些测井响应判断方法和固井质量评价方法。 48/223固井后65小时测井，钻井液密度1.25g/cm349/223固井后80小时测井，钻井液密度1.03g/cm350/223（十一）既要求水泥胶结评价指标，也要求水泥环层间封隔性能评价指标 水泥环层间封隔性能对于油气勘探开发都非常主要，受到油企业高度关注。 做好水泥环层间封隔性能评价工作是我们责任。 不过必须注意，水泥环层间封

25、隔性能评价比水泥胶结评价，所负担风险要高得多。51/223 水泥环层间封隔不但包括到水泥环与水泥环和地层胶结质量、地层流体粘度以及水泥环层间封隔长度，包括到当前固井质量测井仪器探测能力，还包括到水泥渗透性和相邻地层间压差：水泥环TR1R252/223 水泥环层间封隔评价有利原因： （1）在一个开发区块里，地层流体粘度和可压缩系数B：确知； （2）水泥环层间封隔长度：利用固井质量测井资料可定量确定； （3）水泥环渗透性：假如不是微环隙，主要与第一界面和第二界面胶结质量相关，依据固井质量测井资料可定性确定。 水泥环层间封隔评价不利原因： （1）当前固井质量测井探测能力和测井信息多解性； （2）处于

26、动态改变中相邻地层间压差和水泥胶结情况等原因；使层间封隔性能准确评价相当困难。 尽管如此，依据石油工业界长久积累理论研究、试验研究结果和现场评价经验，给出判断水泥环层间流体窜通指标，是完全必要。 当然，水泥环层间封隔性能评价方法和评价指标需要在实践和继续研究过程中，不停加以完善。53/223 二十世纪90年代以来，中国油气勘探开发一个十分主要领域是物性不好油气藏。在绝大多数情况下，开发这种油气藏需要对储层进行水力压裂。水力压裂作业在层间建立了高达几十兆帕压差，对水泥环层间封隔性能要求大大提升。 假如地层孔隙中含气，对水泥环层间封隔要求，比孔隙中含油水对水泥环要求显著地要高些。 （十二）表达水力

27、压裂和地层流体性质对层间封隔影响54/223 固井作业和固井质量评价是实践性非常强技术，所以制订固井质量评价方法离不开足够技术积累。 常规密度水泥在我国乃至全世界油田固井作业中，使用最普遍，使用时间最长，因而积累理论研究、试验研究和现场应用结果最多。所以，本标准在常规密度水泥固井评价方面要求得较为细致。 我国许多油田还使用低密度水泥和高密度水泥固井。不过，相关低密度水泥和高密度水泥固井质量测井响应规律和固井质量现场评价方面研究结果，当前远不丰富，所以本标准中相关要求显得较为粗略。 （十三）细致要求常规密度水泥固井质量评价，粗略要求低密度和高密度水泥固井质量评价55/223 依据固井施工过程统计

28、相关钻井液性能、水泥浆性能、施工工艺和候凝方式等，来评定固井施工质量。 不过，在这种施工评价方法中，对于施工工艺分析，主要依赖于对固井施工过程详细自动统计。所以，它需要具备对于对应参数自动统计硬件和软件。（十四）要求了评价固井施工质量方法 56/223依据固井施工作业统计评价施工质量 固井施工及统计 依据固井施工统计评价施工质量 钻井液； 水泥浆； 施工工艺； 施工异常情况； 候凝方式57/223 施工质量评价注意事项 (1)固井施工质量评价使用条件 (2)不可经过固井施工质量评价情况 水泥实际返高 套管鞋处固井质量58/223 因为石油行业标准高于石油企业标准，所以，本标准比绝大部分油田同类

29、企业标准略显宽松。这么，各个油田能够依据本标准和油田详细情况，制订并执行更为严格也更靠近油田实际固井质量评价企业标准。（十五）石油行业固井质量评价标准相对于石油企业标准略微宽松 59/223 本标准比绝大部分油田同类企业标准略显宽松，主要表现在以下两个方面： （1）对固井质量测井仪器居中程度要求； （2）壁厚小于10mm套管固井质量评价指标。60/2235. 编写主要依据61/223（一） 引用主要手册和其它行业标准中国石油天然气总企业钻井手册（甲方）（石油工业出版社，1990），已经颁布石油行业标准，如： （1）固井质量检测仪刻度及评价方法（SY/T 6449-） （2）测井原始资料质量要求

30、（SY/T 5132-）； （3）套管柱试压规范（SY/T 5467-92），等。 62/223 编写组由测井和固井两个专业技术教授组成，含有扎实专业知识以及多年现场经验。 在编写和修改本标准关于固井施工质量评价方法过程中，在本标准编写过程中，咨询过很多教授学者，得到了全国石油行业许多教授和学者指导，同时搜集了大量国内外相关文件。 吸收了国内三大油企业中石油、中石化和中海油最新技术和最新认识。 本标准是国内石油工业界对固井施工质量评价方法最新总结。（二）专业知识和经验63/223 国外石油企业做法通常是： （1）任何一口井都要求详细统计施工过程； （2）在一个开发区块里，开始若干口井要求进行固

31、井质量测井，方便检验固井设计和现场施工效果； （3）假如固井质量评价证实固井施工都是成功，那么在后续固井作业之后，主要经过施工统计评价施工质量，仅要求抽样进行固井质量测井；假如没有能够经过施工质量评价，就要求利用水泥胶结测井资料评价固井质量。（三）了解外国石油企业和油田技术服务企业固井质量评价方法64/223油田固井技术服务企业做法通常是： （1）固井质量从固井设计抓起； （2）现场施工严格按照设计进行； （3）对施工过程做多参数详细统计，了解固井施工是否到达了固井设计要求，并检验固井设计，方便改进设计或（和）施工。65/223（四）套管悬挂和层间封隔水泥胶结强度依据 国内外石油工程界认为：

32、（1）水泥胶结强度500psi，足以确保水泥环对套管悬挂要求（R.F.Fallis认为100psi即可）； （2）水泥胶结强度1000psi，能够确保水泥环对层间封隔要求。 66/223 多年来，国内油田固井质量评价经验指标是， 若CBL15%，固井质量为“优”； 若CBL=15%30%，固井质量为“合格”； 若CBL30%可评价为“不合格”。 这套评价标准是在总结各油田目标层惯用外径为7壁厚为0.408套管固井测井响应与大量验证基础上制订，得到国内石油界认可。经过计算，这种套管CBL=15%（胶结“优”上限）和CBL=30%（胶结“差”下限）对应胶结强度值分别为713psi和200psi。

33、以此为基准，要求了其它尺寸套管和其它评价参数评价指标。（五）水泥胶结强度指标依据67/223 基本思绪：不论套管尺寸怎样，只要水泥环胶结强度相同，水泥胶结评价结论就相同。 详细做法：分别固定水泥胶结强度713psi和200psi，在给出一系列套管壁厚和外径后，依据本标准文本中式5反算出对应相对声幅值，就得到了相对声幅评价指标。 （六）常规密度水泥固井 相对声幅评价指标依据和计算68/22301020304050607057911131517套管壁厚（mm）相对声幅（%）101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)胶结“优”声

34、幅（0.914m源距）上限69/223胶结“优”声幅（0.914m源距）上限101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)声幅（）套管壁厚（mm）70/22301020304050607057911131517相对声幅（%）套管壁厚（mm）101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)胶结“差”声幅（0.914m源距）下限71/223胶结“差”声幅（0.914m源距）下限101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)

35、254.0mm (10)相对声幅（%）套管壁厚（mm）72/223（七）推算常规密度水泥固井SBT衰减率评价指标 分别固定水泥胶结强度713psi和200psi，在给出一系列套管壁厚后，可反算出对应水泥胶结评价SBT声波衰减率指标。73/223水泥胶结评价衰减率（dB/ft）指标 套管壁厚（in）声波衰减率（dB/ft）74/223水泥胶结评价衰减率（dB/ft）指标 套管壁厚（mm）声波衰减率中等（合格）差（不合格）优0246810（dB/m）（dB/ft）75/223（八）胶结比评价指标依据 除了采取相对声幅评价固井质量外，许多油田还采取胶结指数或固井水泥充填率评价固井质量（表3A，引自固

36、井质量检测仪器刻度及评价方法，SY/T 6449-）。 第一界面胶结指数与固井水泥充填率综合评价指标第一界面胶结指数固井水泥充填率胶结情况0.20.2自由管0.20.60.20.7有环隙出现0.60.80.70.9胶结良好0.80.9胶结好76/223 对于常规密度水泥固井，能够推知： （1）当CBL=15%时，水泥胶结强度为713psi，胶结比为0.8。 可深入推算，当BR=1时，相对声幅为9.3%，胶结强度为1450psi。 （2）当CBL=30%时，水泥胶结强度为200psi，胶结比为0.5。 200psi恰巧就是水泥环层间出现窜通胶结强度上限。 考虑到在胶结比为0.5附近，胶结指数比胶

37、结比高0.07，能够认为，胶结比0.5等效于胶结指数0.6。 应该尤其指出，胶结比和胶结强度是从不一样侧面反应水泥胶结质量。前者侧重反应环空水泥充填程度或相对于胶结最好井段衰减率之比，而后者则侧重反应水泥环界面胶结质量。所以，无法确保这两个评价指标对任何尺寸套管在任意胶结情况下，都是完全一致。77/223（五）层间“窜槽”胶结强度评价依据 当水泥胶结强度低于200psi时（实心点表示验窜后不窜，空心点表示验窜后窜通，半空心点表示验窜后微窜），引发层间流体窜通可能性极大。所以，本标准中以胶结强度高于200psi为造成层间流体窜通和胶结“不合格” 必要条件之一。某油田封隔长度、水泥胶结强度与层间封

38、隔性能统计关系 1101001000100000.11101001000胶结强度（psi）封隔长度（m）200psi78/223（十）水泥环层间最小有效封隔长度依据 国外研究人员经过常规密度水泥固井验窜资料分析发觉，当胶结指数为0.8时层间最小有效封隔长度伴随套管尺寸增大而增大。国内研究人员发觉，当0.6BI0.8时，只要适当加长封隔长度，也能够实现层间封隔。 所以本标准中用BR评价层间水泥环封隔性能。当水泥胶结质量很好（即胶结比大于0.5）时，胶结比（BR）与常规密度水泥固井胶结指数（BI）很靠近。本标准要求：假如0.5BR0.8时，且BRL0.8L0.8（L为实际封隔长度，L0.8为BR=

39、0.8所要求封隔长度），即BR减小由L增大来赔偿。 同理，本标准也要求了最小有效封隔长度与套管外径和胶结强度关系图板。 79/223国外研究人员给出套管尺寸和最小封隔长度关系 80/223（十一）水力压裂条件下 层间封隔长度依据 1983年, D. D. Fitzgerald等人在90%符合率层间封隔评价指南（Guidelines for 90% Accuracy in Zone Isolation Decisions）一文中指出，进行水力压裂所要求水泥环层间纵向封隔长度是通常封隔长度3倍（见SPE 12141）。 据了解，这也基本反应了国内油田经验。81/223（十二）低密度水泥固井质量评价

40、指标依据 国内很多油田都使用低密度水泥进行固井，并在试验研究和应用研究基础上制订了低密度水泥固井质量评价指标。这些评价指标是共同点是：低密度水泥固井质量相对声幅评价指标比对应常规密度水泥固井评价指标高510个百分点。相对声波幅度（%）评价结论胜利油田中原油田长庆油田202030良好204020403040合格404040差82/223 参考这些油田经验，制订了本标准中低密度水泥固井相对声幅评价指标。 密度为1.301.75g/cm3低密度水泥固井质量，也能够用胶结比来评价。当水泥声阻抗显著高于钻井液声阻抗时，胶结比只与水泥环胶结情况相关，而与水泥密度几乎无关。所以，胶结比评价指标实际上与常规密

41、度水泥固井评价胶结比指标相同。CBL（%）BR评价结论200.8优20400.5 0.8中等（合格）400.5差（不合格） 在水泥胶结很好时，胶结比和胶结指数相当靠近。所以，在制订胶结比评价指标时候，参考了国内外关于胶结指数与最小封隔长度经验。 当前各油田还没有用密度低于1.30 g/cm3水泥来固井，国内外这方面研究尚不深入。现在难以制订对应固井质量评价指标。83/2236. 创新点84/223 1. 制订固井施工质量评价方法 2. 制订水泥环层间封隔评价指标体系 3. 水泥胶结评价指标考虑套管尺寸和仪器测量源距 4. 利用胶结比评价水泥胶结质量 5. 强调固井质量综合评价85/2237.

42、固井施工质量评价86/223 依据施工统计评价 依据固井施工统计，按对应技术要求打分，并完成 “固井施工质量评价表”。 假如得分大于14，则施工质量应评定为“合格”；不然，应经过其它方法检测固井质量。87/223参 数技 术 要 求 得 分 钻井液屈服值 若m1.3g/cm3，则屈服值5 Pa2 若m1.3g/cm31.8g/cm3，则屈服值1.8g/cm3，则屈服值2循环周1水泥浆密度波动范围若自动混拌水泥浆，则0.025g/cm32若手动混拌水泥浆，则0.035g/cm3前置液接触时间10min1水泥浆稠化时间符合设计要求2水泥浆滤失量符合设计要求1注替浆量符合设计要求1注替排量符合设计要

43、求1套管扶正器加放符合设计要求1活动套管是2（奖励a）固井作业中间间断时间3 min1施工过程中复杂情况无1碰压是1试压符合设计要求1候凝方式符合设计要求1总分数 20 a 在注水泥过程中，若活动套管，则奖励2分；未活动套管不扣分。 钻井液水泥浆施工工艺候凝88/223固井施工质量评价使用条件 （1）固井设备配置压力、排量和密度实时监控、采集和统计系统；（2）施工设计合格。89/223不可经过固井施工质量评价情况 出现以下情况之一，施工质量不可经过评价，可用其它方法评价： a) 施工过程中发生严重井漏，漏封油气层； b) 水泥浆出套管鞋后施工间断时间超出30min； c)灌香肠或替空； d)套

44、管未下至设计井深，造成沉砂口袋不符合设计要求； e)固井后环空冒油、气、水。90/223水泥实际返高 油气层固井设计水泥返高应超出油气层顶界150m，实际封过油气层顶部不少于50m。其中要求第一界面和第二界面均胶结合格水泥环段，浅于m井不少于10m，深于m井不少于20m。 高压气井或热采井应全井封固。 91/223套管鞋处固井质量 固井施工完成并钻完套管鞋后，经过对套管鞋处环空试压方式来评价套管鞋处固井质量。92/2238. CBL/VDL固井质量评价93/223 8.1 测井仪器94/223套管井及其附近声波传输路径地层水泥环测井仪器套管水泥环测井仪器TR1R23ft5ft95/223接收换

45、能器输出发射换能器点火初动E1E3E2E1 （约50微秒）胶结差胶结良好时间声波幅度固定门检测套管波幅度固定门96/223浮动门检测套管波传输时间E1E3E2门槛检测水平发射换能器点火幅度传输时间（SRT）时间97/223 CBL/VDL测井仪器需要在与目标层同尺寸自由套管井段进行刻度。若声幅曲线单位为百分数（%），则自由套管声幅值应该为95100%。若声幅曲线单位为毫伏（mV），则不一样外径套管自由套管声幅值必须符合该仪器要求理论值。 CBL刻度98/223 水泥胶结测井尤其关注“中等”上下水泥胶结。CBL采取3英尺（或1米）源距就是为了尽可能提升声波幅度曲线对水泥胶结强度改变敏感性（图5）

46、。 VDL普通采取5英尺源距，使地层波更为显著，易于评价水泥环第二界面胶结情况。 CBL/VDL测量源距99/223声波幅度，毫伏声波衰减率，dB/ft源距声幅测量源距关系100/223A10井16451668米CBL5(%)CBL3(%)理论关系101/223（1）测量速度小于9米/分钟。（2）CBL测井在套管波清楚井段，应有TTfp-TT 8s（TT为套管波传输时间，TTfp为自由段套管套管波传输时间）。（3）测量井段必须包含5个以上自由套管接箍信号。（4）自由套管CBL值为对应套管尺寸要求值（表7）95100。测井资料质量控制102/2231. CBL/VDL测井不可在大于9-5/8套管

47、中测量。2. 必须等到水泥柱最低井温处管外胶结最弱水泥抗压强度到达250psi，才能进行水泥胶结测井。 当全井段最高水泥强度低于500psi时，不宜进行固井质量测井。3. 采取3ft源距测量CBL。4. 尤其要注意测井仪器扶正。 资料采集和显示注意事项103/223 8.2 固井质量评价基本方法104/223(1)第一界面水泥胶结情况评价 在没有其它原因影响条件下，CBL高反应第一界面水泥胶结差，CBL低反应第一界面水泥胶结好。 105/223自由套管部分胶结胶结差无水泥胶结良好 CBL0 （） 100 过去固井质量评价指标1530106/223胶结差107/223胶结良好井段 地层波到时 和

48、 裸眼井声波时差/ ft108/2232800快速地层井段CBL/VDL响应109/223胶结良好井段CBL/VDL110/223胶结比BR胶结指数水泥胶结评价结论BR0.8BI0.8优0.5BR 0.80.6BI 0.8中等（合格）BR 0.5BI 0.6差（不合格）胶结指数和胶结比评价指标111/223 对于CBL测井，能够将采集两个源距套管波幅度或者全波波列转换为声波衰减率。 在没有统计两个源距声波幅度或全波列条件下，可依据此次固井井段中胶结最好处相对声幅和试验室水泥抗压强度，经过本标准文本中式2或式3，求出衰减率。 然后从CBL解释图板 “衰减率”轴上对应衰减率值出发，经过 “套管厚度

49、”轴上此次固井所用套管壁厚值，画一条直线。该直线与“水泥胶结强度”轴交点胶结强度即为所求。或无自由段套管固井CBL曲线预处理112/223CBL解释图板113/223求水泥胶结强度利用解释图板或者直接依据下面公式，能够将CBL值转化为水泥强度： 式中：p指数，按下式给出： 声波衰减率，单位为分贝每米（dB/m），按下式给出： k为与源距相关系数 。 114/223当前CBL解释图板应用前提仪器刻度正确；测量过程中，CBL仪器未发生显著偏心；环向胶结均匀；泥浆未发生气侵，没有显著气泡；CBL不受快速地层和外层套管干扰；候凝时间足够；选取与测量源距相对应解释图版；环空厚度大于3/4，即19mm。1

50、15/223水泥胶结“优”对应相对声幅（0.914m源距）上限 相对声幅,套管壁厚（mm）胶结“差”声幅（0.914m源距）下限101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)%相对声幅评价指标116/223水泥胶结“差”（不合格）对应相对声幅（0.914m源距）下限 胶结“优”声幅（0.914m源距）上限101.6mm (4)304.8mm (12)152.4mm (6)203.2mm (8)254.0mm (10)相对声幅(%)套管壁厚（mm）相对声幅评价指标117/223(2)第二界面水泥胶结情况评价 利用VDL能够定性评

51、价水泥环与地层之间水泥胶结情况。 118/223第一界面胶结好而第二界面胶结差第一界面胶结好而第二界面胶结差第一界面胶结好而第二界面胶结差第二界面胶结差井段CBL/VDL119/223VDL响应解释VDL特征 固井质量定性评价结论 套管波特征地层波特征第一界面胶结情况第二界面胶结情况很弱或无地层波清楚，且相线与ACa良好同时良好良好很弱或无无，AC反应为松软地层，未扩径良好良好很弱或无无，AC反应为松软地层，大井眼良好差很弱或无较弱良好部分胶结较弱地层波较清楚部分胶结 (或微间隙)部分胶结至良好较弱无，或地层波弱部分胶结差较弱地层波不清楚中等差较强弱较差部分胶结至良好很强无差无法确定套管波特征

52、地层波特征第一界面胶结情况第二界面胶结情况a AC为在裸眼井中测量纵波时差曲线。 120/223(3)测井仪器居中情况判断121/223在套管波显著条件下，SRT主要反应测井仪器居中情况 假如测井仪器居中，在VDL套管波清楚井段，传统固井质量测井套管波传输时间稳定，且与垂直井段套管波传输时间差异在5s范围内。 在VDL套管波清楚井段，假如SRT减小，则反应仪器偏心。此时CBL代表依然是套管声幅，但比正确值大幅度减小。122/223CBL测井仪偏心影响123/223CBL测井仪偏心影响实例124/223(4)水泥环封隔性能评价125/223胶结比和水泥环层间最小有效封隔长度 126/223胶结强

53、度和水泥环层间最小有效封隔长度 127/223依据胶结强度判断水泥环层间封隔能力 第一界面胶结油层井段水泥环有效封隔长度L第二界面胶结评价结论优LLmnb良好不窜LLmn中等良好不窜可能性大LmnL0.5Lmn良好不窜可能性大0.5LmnL0.25Lmn良好窜通可能性大L0.25Lmn良好窜通中等（合格） LLmn良好或中等不窜可能性大LmnL0.5Lmn中等窜通可能性大L0.5Lmn窜通差（不合格） 窜通128/223（1）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现水泥“胶结不好”假象；（2）不能反应水泥环环向胶结不均匀；（3）必须有自由套管刻度，所以无法确保无自由段套管刻度正确；（4）CBL受套

54、管外径、套管壁厚和测量源距影响很大；（5）测量时要求仪器居中，偏心则CBL显著降低。 CBL/VDL不足之处129/2239. SBT固井质量评价130/223SBT测井仪SBT (Segmented Bond Tool)，即扇区水泥胶结测井。它有6个推靠臂，将水泥环等分成6个扇区。每个推靠臂上都安装一个声波发射器和一个声波接收器，组成螺旋状声波衰减率测量方式。131/223 每个扇区经过双发双收赔偿测量，都采集一条衰减率曲线。由6个扇区6条衰减率曲线提取得到平均衰减率（ATAV）、最小衰减率（ATMN）。 另外，SBT采集并统计声波变密度图（VDL，Variable Density Log）

55、、自然伽马（GR）和套管接箍信号曲线（CCL，Casing Collar Locator）等。 在井场，声波衰减率采集过后就马上进行初步数据处理，得到水泥图（Cement Map）。SBT数据采集132/223 固井质量评价成功是否依赖于合格固井质量测井资料。利用SBT测井资料评价固井质量亦如此。1. 仪器刻度与检验（1）地面极板检验SBT极板与相对方位角RB必须进行主刻度和测前、测后检验。要求是：接收换能器噪声水平：RNL10mV,极板灵敏度：PS90mV,（2）井中仪器刻度井段长度：深度采样1600个，平衡因子（CATTn） CATTn2dB/ft , ( n = 1 , 2 , , 6

56、) ,测井资料质量控制133/2232. 测井资料（1）测量速度：10米/分钟；（2）重复性：平均衰减率：10，平均幅度: 10；（3）自由套管井段：（ATAVATMN）1dB/ft；（4）衰减率曲线无负值（除套管接箍处）；（5）传输时间（除套管接箍处）：134/223CBL/VDLCBL为环向360平均结果，无法识别水泥环向胶结不均匀需要自由套管刻度若钻井液密度过大，则因声波在钻井液中衰减大造成CBL测量精度低CBL受套管外径、套管壁厚和测量源距影响很大测量时要求仪器居中，偏心则CBL显著降低只有在水泥环界面声波耦合良好时，才能正确反应水泥胶结情况SBT环向高分辨率声波衰减率测量，能够识别区

57、分环向20环向水泥胶结不均匀不需要自由套管刻度声波衰减率测量精度不受钻井液密度影响声波衰减率受套管壁厚影响若仪器偏心，则因扇区变形造成水泥环向均匀胶结井段各扇区声波衰减率显著不一致，但平均声波幅度受到影响较小只有在水泥环界面声波耦合良好时，才能正确反应水泥胶结情况135/223136/223定向井固井质量及其评价主要困难 套管易于偏心，易于形成水泥沟槽； CBL测井轻易偏心。137/223试验井SBT测量结果60沟槽第二界面胶结不好120沟槽30沟槽15沟槽VDL138/223SBT固井质量评价基本方法139/223SBT测井图 140/223验窜实例141/223斜井固井质量和CBL测井响应

58、142/223SBT解释图板143/223144/223套管壁厚（in）声波衰减率（dB/ft）优合格不合格145/223 声波衰减率胶结比转换图板 146/2231. 优势（1）清楚地反应环向水泥胶结不均匀;（2）在重钻井液中一样可取得高质量测井资料；（3）不需要自由套管刻度，尤其适合于检测无自由段套管固井质量；2. 缺点微间隙对衰减率测量结果造成不利影响。SBT优势与不足147/223水泥胶结测井注意事项1. 正确安排井下作业次序，比如，在固井质量测井之后安排套管试压和钻井液替换；2. 固井施工承包商应该就最正确候凝时间通知测井监督和测井操作工程师。148/223加强研究水泥外加剂和声波频

59、率对固井质量测井响应影响。 依据到当前为止研究结果和现场经验，固井质量评价方法中考虑了套管尺寸、测量源距、水泥环厚度、仪器偏心、快速地层、外层套管以及水泥密度等水泥胶结测井响应主要影响原因。加强水泥环层间封隔性能评价研究。完善固井施工质量评价方法。需要研究149/22310. 水泥胶结测井固井质量综合评价150/223 国外有教授指出：“水泥胶结测井是一个最惯用、最滥用和最错用测井技术。” 这表达在两个方面： 1. 数据采集； 2. 资料解释。151/223又有教授指出： 利用水泥胶结测井技术，能够得到很高评价符合率。152/223 （一）固井质量测井响应存在多解性 人们总是期望利用一条声幅测

60、井曲线和一成不变评价指标，就能简简单单地评价固井质量。可是，固井质量测井存在地球物理探测共同弱点多解性。确实，在理想条件下，只要有了CBL曲线就能够正确评价固井质量。但多数情况下，固井质量测井信息受固井质量以外其它原因（仪器偏心、套管壁厚、水泥环厚度、快速地层、测量源距、水泥浆性能、固井作业以及水泥候凝方式等）影响或干扰。水泥环层间封隔性能评价与有效封隔长度、层间压差、地层流体性质和管外环空尺寸等原因相关。 10.1 综合评价主要性153/223（二）水泥环层间封隔性能受各种原因影响 要进行油田勘探开发部门最为关注水泥环层间封隔性能评价，就要分析介绍反应第一界面、第二界面胶结质量水泥环有效渗透