变密度和水泥密度综合解释方法应用

一、前言

固井质量评价的准确性对勘探、开发以及后期的油气开采、作业施工中规避风险都有着决定性的作用。利用变密度和水泥密度综合解释方法可以有效的解决区分微间隙与水泥缺失、判断水泥单方向变化情况等技术难题。通过在实际的油田勘探与开发过程中的应用，取得了较好的应用效果。二、变密度和水泥密度综合解释我公司在引进俄罗斯的变密度和水泥密度测井仪后发现，原版解释软件的解释模型和参数不适用国内应用情况。《套管井水泥胶结质量评价系统》套管外径不适合国内情况，没有国内常用套管的解释图版或模型；解释方法单一，不能对变密度和水泥密度综合解释。

变密度和水泥密度综合解释是建立在以波动理论、蒙特卡罗数值模拟和相应的实验及模型井模拟结论之上。

该系统实现了一、二界面胶结胶结指数，环空水泥充填率的定量计算(包括声和核两部分)

，并可以评定一、二界面和综合评价的解释结论。二、变密度和水泥密度综合解释泥浆套管水泥地层TR1R23英尺2英尺变密度测井原理1、变密度测井固井质量评价方法套管井声场正演模拟——理论基础

套管井可看成N层同轴柱状介质。中心为流体柱，最外为无限固体，中间分别为钢管和水泥层。

当一、二界面没有胶结时，钢管与水泥之间以及水泥与岩石之间可分别等效为一个薄的柱状流体层。根据相关理论，可得到井孔流体中的声压表达式：

纵波速(km/s)

横波速(km/s)

密度(g/cm3)

井孔流体钢套管水

泥岩

石

167061002820低速12591低速23048中速4000高速15944高速26248--33501730152418292347320038281.27.81.922.02.02.162.32.42010004050506095950.010003050506069691、变密度测井固井质量评价方法1、变密度测井固井质量评价方法A一界面胶结指数计算B二界面胶结指数计算C声波水泥充填率计算

在一界面未胶结时，波形能量主要集中在套管波成分上，岩性对波形没有影响。但是随着胶结程度的不同，套管波幅度亦不同。因此，用套管波幅度来表达一界面胶结指数，进而反应不同的胶结程度最为适当，这与多年使用的声幅测井的依据是相类似的。一界面胶结指数公式：1、变密度测井固井质量评价方法一界面胶结指数

由于实测波形的复杂性，采用小波分解方法能有效的消除方波和噪声等影响因素。

众所周知，不同的胶结对应于相应特点的波形，因此，如果取完全胶结波形与未知波形作相关检测，则可以肯定，只有在未知波形为完全胶结时，相关函数才为最大。研究表明，相关函数的大小直接反映了二界面的胶结状况。因此，采用相关函数值来表示。二界面胶结指数计算公式为：SD=(COR－CORn)/(CORx－CORn)1、变密度测井固井质量评价方法二界面胶结指数

根据管外存在不同的水泥层厚度或者不同的缺失时，首波波形表现出丰富的变化特征，这些信息直接反映了管外水泥充填量的多少。这启示我们用AR模型系数熵值与管外水泥充填率建立联系，通常熵值在自由套管处有最小值，在完全胶结处有最大值。

声波水泥充填率计算公式：FL=(SHN－SHNn)/(SHNx－SHNn)1、变密度测井固井质量评价方法声波水泥充填率评价标准胶结好一界面指数FD＞0.9二界面指数SD＞0.9声充填率FL＞0.9胶结中等一界面指数09≥FD≥0.7二界面指数09≥SD≥0.7声充填率09≥FL≥0.7胶结差一界面指数FD＜0.7二界面指数SD＜0.7声充填率FL＜0.71、变密度测井固井质量评价方法2、水泥密度测井固井质量评价方法水泥密度测井原理GRTLTDEN210mm210mm充填介质平均密度套管壁厚度套管偏心率水泥密度计算的理论和响应关系

水泥密度测井与通常的密度测井相似，利用了物质对伽玛光子的康普顿散射作用。探测器计数率与探测距离χ和物质密度ρ的基本关系是：

DEN：环空充填介质密度tk：套管壁厚度ρf：地层密度dc：井径dk：套管外径I：探测器平均计数率I0：探测器标准计数率c：响应系数。

此关系可采用实验测量（标定）方法，也可用核测井中常用的蒙特卡罗数值模拟，关系式为：DEN=f(tk,ρf，dc，dk，I，I0)2、水泥密度测井固井质量评价方法计算套管壁厚度

俄罗斯软件针对的是146mm和168mm两种外径套管。

但我国常用的是139.7mm和177.8mm的外径套管，为了适用国内使用情况，我们重新计算了适合我国国内套管尺寸的套管厚度图板。俄罗斯两种套管厚度计算图版2、水泥密度测井固井质量评价方法计算套管偏心率2、水泥密度测井固井质量评价方法评价标准核充填率计算公式：HL=(DEN-DENn)/(DENx-DENn)胶结好核充填率HL＞0.9胶结中等09≥HL≥0.7胶结差HL＜0.72、水泥密度测井固井质量评价方法3、变密度和水泥密度测井综合评价固井质量声、核充填率分级均为优，综合评价优。变密度，固井好水泥密度，固井好一、二界面完全胶结，管外充满水泥仅核充填率分级为优，综合评价优，此时界面存在微间隙。3、变密度和水泥密度测井综合评价固井质量微间隙井段管外充满水泥造成水泥密度，固井好，界面上存在的微小缝隙造成变密度，固井差。水泥充填较满、缝隙较小，在大段的微间隙井段也有油气封隔能力，固井质量也是优。

仅声充填率分级为优，综合评价优。3、变密度和水泥密度测井综合评价固井质量变密度，固井好水泥密度，固井不好一、二界面胶结好，水泥环存在低密物质1、识别水泥环微间隙情况B段为微间隙井段，管外充满水泥三、应用分析2、识别水泥缺失情况A段固井质量差，管外水泥较少三、应用分析3、判断水泥变化情况预计分界面为：2800m实测分界面为：3376m三、应用分析对比固井施工情况，有井漏现象，低密度部分水泥漏失，高密度水泥下窜。

4、解决固井水泥侯凝时间对固井质量评价的影响A段自由管；B段固井好；C段微间隙，管外充满水泥。三、应用分析B段变密度反映固井质量由差变好是由于候凝时间不足造成的，水泥密度曲线完全不受候凝时间和微间隙的影响，真实的反映水泥充填情况。5、试油结论20层日产油26.81t、水2.92t，说明20层没有与下部26层水层发生窜槽。三、应用分析6、检查单方向的水泥量变化情况三、应用分析窜槽结论及建议变密度和水泥密度综合解释方法不但继承了变密度和水泥密度的技术特点，而且可以有效的区分微间隙和水泥缺失，判断单方向上的水泥变化等情况。

通过该项技术在油田勘探、开发过程中的应用，该技术发挥了重要的作用，并发现了一些生产和施工上的问题，根据这些问题总结了几点建议：调整水泥浆配方

在采用了变密度-水泥密度测井方法对一些有问题的井进行复查的时发现，很多井的水泥浆在规定的侯凝时间内没有凝固，造成变密度反映固井质量差，为此，应根据地区情况调整水泥浆配方，使其在规定时间内完成凝固过程，并采用变密度-水泥密度测井方法检查固井质量，减小候凝时间对固井质量的影响。结论及建议测井时泥浆与固井泥浆密度差别不要太大建议在测变密度时，测井和固井的泥浆密度差别太大，容易使管内压力下降，套管缩径，在界面形成微间隙，造成变密度不能准确反映固井情况，这种情况只能通过变密度-水泥密度测井方法进行识别。

通过该项技术在油田勘探、开发过程中的应用，该技术发挥了重要的作用，并发现了一些生产和施工上的问题，根据这些问题总结了几点建议：结论及建议常规变密度反映不好的井可以用水泥密度复查

变密度测井在有些微间隙井段、水泥缺失井段和水泥未凝固井段等情况下容易误判，在第一次用变密度检查固井质量不好的情况下，建议用变密度-水泥密度再次复查固井质量，可以有效的识别井下具体固井情况，减少报废井的情况发生。

通过该项技术在油田勘探、开发过程中的应用，该技术发挥了重要的作用，并发现了一些生产和施工上的问题，根据这些