水泥胶结测井

水泥胶结测井第1页，共23页，2023年，2月20日，星期六目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测井，有的油田还可能仅使用声幅测井。声幅-变密度测井由磁定位（CCL）、自然伽马（GR）和声幅-变密度仪（CBL-VDL）组成，能实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质量开辟了广阔的前景。

第2页，共23页，2023年，2月20日，星期六一、声幅-变密度测井基本原理测量原理示意图第3页，共23页，2023年，2月20日，星期六声波传播路径有四条：泥浆直达波主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播主要沿水泥传播主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播由于水泥含微孔隙，声波衰减严重，传播速度也慢，因此，主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。

第4页，共23页，2023年，2月20日，星期六仪器在井中居中测量，通过合理选择源距，在R1上记录纵波首波的幅度，而在R2上记录全波列。通过全波列信号处理，以黑白相间的条纹显示全波列信号。波列正相用灰度表示，深色表示信号强，浅色表示信号弱。

第5页，共23页，2023年，2月20日，星期六在井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但决定一个波是否能最早达到接收器而成为首波应视其传播时间是否最小。换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波首先到达接收器而成为首波。由此可推出源距z0需大于一定的值，即下限值的选择。同样，源距还要考虑上限值的问题，并不是取得越大越好。因为声源的强度总是有限的，而套管波在传播过程中，由于通过阻抗边界向两侧介质辐射能量会引起衰减。二、声波测井源距的选择第6页，共23页，2023年，2月20日，星期六当套管外层介质的声阻抗与钢管相同时，套管波向管外辐射的能量最多，当外层介质沿径向无限延伸，这就相当钢质裸眼井情况，套管滑行纵波按（z0ln2z0）-1的规律衰减。

第7页，共23页，2023年，2月20日，星期六变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取得大，一般选为5英尺或1.5米，目的是将地层波从整个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来代替它，其中短源距（3英尺）测量用于声幅测井，长源距（5英尺）测量用于变密度测井。第8页，共23页，2023年，2月20日，星期六在声幅变密度测井图中，有对自由套管测井资料，在自由套管段当套管外径13.97cm时的声波幅度为69～72mV，在变密度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差清楚，由此检查声幅变密度测井资料的质量。三、资料的解释方法第9页，共23页，2023年，2月20日，星期六声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第二界面（水泥与地层胶结）的胶结状况用变密度定性进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度评价固井质量要比仅用声幅效果好得多。第10页，共23页，2023年，2月20日，星期六变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取得大，一般选为5英尺或1.5米，目的是将地层波从整个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来代替它，其中短源距（3英尺）测量用于声幅测井，长源距（5英尺）测量用于变密度测井。第11页，共23页，2023年，2月20日，星期六

1、资料的定性解释（1）自由套管这种情况出现在水泥返高以上的井段，大部分声能将通过套管传到接收器，而很少渗射到地层中去。特征：声幅数值高且较稳定，套管接箍显示清楚；变密度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差清楚，黑白线条是平行的，如显示摆动则说明仪器居中不佳，套管接箍处出现人字纹。第12页，共23页，2023年，2月20日，星期六（2）第一、二界面胶结都好特征：声幅低，变密度灰度图上套管波很弱或消失，地层波很强，呈现清晰的黑白相间的波状条带，说明第一、二界面胶结都好。

（3）第一界面胶结好、第二界面不好特征：声幅低，变密度灰度图上套管波弱或消失，说明第一界面胶结好，而地层波也弱，说明第二界面胶结不好。第13页，共23页，2023年，2月20日，星期六

（4）局部胶结特征：声幅较高且不稳定；变密度灰度图上套管波比自由套管时显示弱，能显示出一些地层波信息，但波状条带较模糊。（5）第一界面胶结不好、第二界面好由于第一胶结面胶结不好，大部分声能在套管中传播后被接收，透射到地层的能量很少，地层波信号弱，因此，目前的测井资料对这时的第二界面不能作出评价。特征：声幅为高值；变密度灰度图上显示明显的套管波，而地层波呈现出较难辨认的现象。第14页，共23页，2023年，2月20日，星期六

2、资料的定量解释定量解释目前主要是针对第一胶结面而言，第二胶结面的定量解释已有研究成果，但现场应用有限。

第15页，共23页，2023年，2月20日，星期六（1）采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量

对于声幅测井资料，一般采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量，相对幅度C定义为：当相对幅度≤20%时，确定为胶结良好；当相对幅度在20～30%时，确定为胶结中等；当相对幅度≥30%时，确定为胶结差。第16页，共23页，2023年，2月20日，星期六

（2）水泥胶结指数评价第一胶结面的固井质量

由于相对幅度法没有考虑到套管壁厚及水泥抗压强度等因素的影响，评价固井质量的偏差较大。对于声幅-变密度测井资料，可以采用水泥胶结指数来评价固井质量。第17页，共23页，2023年，2月20日，星期六或

水泥胶结指数BI定义为：其中：SATT=-6.64lg(SA)+F(CSIZ)

X=lg(CSTR),Y=lg(CTHI)A、B、C、D、E、F在不同情况下分别为不同常数。

MASATT=-6.64lg(MSA)+F(CSIZ)式中：CSTR——水泥抗压强度；

CTHI——套管壁厚；

MSA——最小声幅；

CSIZ——套管尺寸。第18页，共23页，2023年，2月20日，星期六

判别标准：

BI≥80％时，确定为胶结良好；

40％≤BI＜80％时，确定为胶结中等；

BI＜40％时，确定为胶结差。第19页，共23页，2023年，2月20日，星期六不可否认，声幅变密度测井方法仍存在一些缺陷。这种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测量，如果是微间隙，加压的套管波幅度将降低，地层波更加明显，否则变化不大或没有变化。第20页