測(cè)井評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的方法與技術(shù)ppt課件

1、SWPI-中海油技術(shù)效力固井質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)方法 Welcome to Discuss This Topic together ! 石油工程學(xué)院測(cè)井研討室 夏宏泉 2003 年 2 月測(cè)井評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的方法與技術(shù).首先請(qǐng)同志們思索以下兩個(gè)問題：1)目前油田現(xiàn)場(chǎng)在利用測(cè)井手段評(píng)價(jià)固井質(zhì)量時(shí)有哪些常規(guī)方法或新方法？有哪些比較流行的評(píng)價(jià)軟件？如何確定竄槽位置(擠水泥？2)固井質(zhì)量好的井段聲波幅度值 ? , 固井質(zhì)量差的井段聲波幅度值 ? ,在調(diào)輝記錄的VDL圖上，左邊套管波條紋明晰、右邊地層波條紋消逝，那么意味著第一膠結(jié)面膠結(jié)？，第二膠結(jié)面膠結(jié)？，SBT是什么測(cè)井？.匯 報(bào) 內(nèi) 容固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)方法的

2、種類及開展情況水泥膠結(jié)測(cè)井(CBL)方法原理及運(yùn)用聲波變密度測(cè)井(VDL)方法原理及運(yùn)用水泥評(píng)價(jià)測(cè)井(CET)的方法原理及運(yùn)用超聲成象測(cè)井(USI)同位素示蹤(RTS)測(cè)井方法及運(yùn)用WATCH軟件演示及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用分析結(jié)論與建議.關(guān)于工程測(cè)井概念(Engineering Well Logging) 工程測(cè)井是套管井工程技術(shù)測(cè)井的簡稱，主要目的是對(duì)套管井的工程技術(shù)情況和管外水泥膠結(jié)進(jìn)展檢測(cè)和評(píng)價(jià)；工程作業(yè)效果檢測(cè)和評(píng)價(jià)有時(shí)也被歸入工程技術(shù)測(cè)井的范疇。 當(dāng)前的主要工程測(cè)井技術(shù)有井徑類測(cè)井、聲幅測(cè)井、聲波變密度測(cè)井、長源距聲波測(cè)井、扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井、電磁測(cè)井、井下電視測(cè)井、躁聲測(cè)井、井溫測(cè)井、放射性示蹤

3、測(cè)井等. 支撐固定套管柱、防止層間串通和經(jīng)過套管外環(huán)形空間流動(dòng)、防止地層污染和套管腐蝕、有效地進(jìn)展擠水泥作業(yè)、為優(yōu)化儲(chǔ)層的消費(fèi)建立層間流體隔離！ 當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)存在緊縮強(qiáng)度很大的低浸透性物質(zhì)時(shí)，就可起到流體的隔離作用。水泥就是這樣一種理想物質(zhì)(低滲、強(qiáng)緊縮度)，其聲阻抗能指示水泥的存在和質(zhì)量。有很多緣由需求確定套管水泥膠結(jié)質(zhì)量.常見物質(zhì)(固井時(shí)井下介質(zhì))的聲學(xué)參數(shù)物質(zhì) 密度 聲速(Km/s) 聲阻抗(Mrayl)空氣 0.0013-0.13 0.33 0.0004-0.04淡/鹽水 1 1.5 1.5鉆井液 1-2 1.3-1.8 1.5-3水泥漿 1-2 1.5-1.8 1.8-3水泥/G級(jí)1

4、.9 2.7-3.7 5.0-7.0 泥 巖 2.55 1.83-3.962砂 巖 2.65 5.5 石灰?guī)r 2.71 6.4-7.0 12-16.6 鋼 7.89 5.9 46 .評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的聲測(cè)井目前有 水泥膠結(jié)測(cè)井(CBL) 聲波變密度測(cè)井(VDL) 水泥評(píng)價(jià)測(cè)井(CET,SBT) 超聲成像測(cè)井(USI，UBI,CBIL) 井溫測(cè)井(TL)、放射性同位素示綜測(cè)井(RTS)和中子壽命測(cè)井(TDT). 從最早的CBL到目前先進(jìn)的USI,記錄了評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的聲測(cè)井方法和儀器的開展歷程 ！CBL VDLCET/SBT USI,CBIL,UBI. 傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)采用聲幅法(CBL)和聲波變密

5、度法(VDL)。CBL只能對(duì)第I界面情況進(jìn)展檢測(cè)，VDL能對(duì)第I,II界面進(jìn)展檢測(cè)，但它的準(zhǔn)確解釋也存在很大困難。另外CBL和VDL只是圓周向的平均丈量效果，難以區(qū)分井周不同方向的條形欠膠結(jié)處。 進(jìn)入80年代后，國外推出了基于超聲脈沖反射法原理的水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)測(cè)井儀器，例如CET,SBT,CBIL等，這些儀器可準(zhǔn)確判別第I界面能否膠結(jié)好，丈量情況能闡明圓周向的膠結(jié)情況，結(jié)合VDL可進(jìn)展第II界面評(píng)價(jià)，但這些儀器本身尚不能準(zhǔn)確地判別第II界面膠結(jié)的好壞。已有模擬實(shí)驗(yàn)證明這些儀器不能單獨(dú)用于評(píng)價(jià)第II界面的膠結(jié)形狀，即僅依托超聲脈沖反射法難以評(píng)價(jià)第II界面的膠結(jié)形狀石油大學(xué)喬文孝等。.一、CBL水泥

6、膠結(jié)測(cè)井 is Cement Evaluation Tool1、根本原理水泥套管套管波V泥漿 V套管地面儀TR地層 套管和水泥環(huán)膠結(jié)好，R接納到信號(hào)幅度低(套管與水泥環(huán)差別小，界面上的聲耦合好，當(dāng)套管波在C上傳播時(shí)，大部分E被巧合到水泥環(huán)中去了，僅有小E折回井中被記錄；反之，R接納到信號(hào)幅度高。R收到的聲信號(hào)為滑行縱波套管波其幅度與套管內(nèi)外介質(zhì)的性質(zhì)及分布有關(guān).1)測(cè)井時(shí)，由接納探頭接納由套管波引起的折射波的幅度(通常是丈量其第一個(gè)波峰的幅度)，由丈量線路把聲波幅度轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓大小，并由地面照相記錄儀記錄。丈量是在井內(nèi)自下而上延續(xù)進(jìn)展，便得到一條隨不同深度的固井質(zhì)量而變化的聲幅曲線。

7、 2)丈量井段從井底到水泥面以上50-100m處，測(cè)井時(shí)把井下儀器放到估計(jì)水泥上返高度之上200-300m處的純泥漿段(自在套管井段),調(diào)理儀器(檢流計(jì)光點(diǎn)),使曲線偏轉(zhuǎn)8-10cm,這是全井段最大值，然后下到井底，上提測(cè)井！3)CBL曲線的橫向比例為50mv/Cm,深度比例為1:200。4)詳細(xì)解釋時(shí)在參考GR,CAL曲線時(shí)，首先確定純泥漿段，然后確定混漿帶，最后根據(jù)相對(duì)幅度來斷定固井質(zhì)量。CBL詳細(xì)的測(cè)井過程及曲線解釋.CBL測(cè)井解釋實(shí)例0_500mv.固井聲幅CBL測(cè)井曲線實(shí)例CBL固井剖面解釋時(shí)盡量結(jié)合CAL和GR曲線.固井聲幅CBL測(cè)井曲線實(shí)例.固井聲幅CBL測(cè)井曲線實(shí)例固井聲幅測(cè)井

8、曲線自然電位測(cè)井曲線. CBL測(cè)井測(cè)得聲幅曲線(首波滑行縱波的幅度 聲幅固井評(píng)價(jià)。由于首波幅度對(duì)套管井中套管與水泥膠結(jié)情況反響比較明顯，因此只能評(píng)價(jià)第一界面(套管與水泥界面)的膠結(jié)程度(對(duì)第二界面無能為力)。 國內(nèi)對(duì)利用CBL資料判別固井質(zhì)量采用相對(duì)幅度A和歸一化值CBL3兩個(gè)概念(評(píng)價(jià)目的：A=目的井段曲線幅度/自在套管曲線幅度*100% A 20% 膠結(jié)好； 20% A 40% 膠結(jié)差. 各地域的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范差別較大。例如固井質(zhì)量差的相對(duì)幅度(A)，江漢油田定為大于40%，四川地域定為大于70%，而在南海湛江普通定為多大呢？ 利用CBL曲線時(shí)確定固井質(zhì)量時(shí)，還應(yīng)參考井徑曲線和自然伽馬曲

9、線或自然電位曲線(用于確定h)，此外務(wù)必了解固井施工情況。. CBL3膠結(jié)指數(shù)評(píng)價(jià)目的是利用CBL所測(cè)得的聲幅曲線進(jìn)展歸一化處置，從而得到套管井中水泥膠結(jié)情況的評(píng)價(jià)結(jié)論(CBL3越小,第一界面的膠結(jié)程度越高,固井質(zhì)量越好)。 CBL3=1 CBL*Lmax/Cmax式中 Cmax-自在套管的最大聲幅值； CBL-目的井段聲幅曲線值； Lmax-計(jì)算得到的膠結(jié)好的最大值(常取為1； CBL3-歸一化后的膠結(jié)指數(shù)值；Note 當(dāng)CBL31時(shí)，那么CBL3=1; 當(dāng)CBL3 2cm，對(duì)套管波衰減為定值； h2cm，水泥環(huán)越薄(h越小)對(duì)套管波的衰減越小，測(cè)得的聲幅值越高，有時(shí)容易把膠結(jié)好的井段判別為

10、膠結(jié)差！解釋時(shí)應(yīng)參考井徑曲線，對(duì)泥餅相對(duì)較厚(h越小)的井段要留意！此外，水泥環(huán)較薄時(shí)，硬地層的地層波(信號(hào)較強(qiáng))將掩蓋套管波，呵斥誤解釋。.3)氣侵泥漿: 使聲波的衰減很大，聲幅測(cè)值降低；4)套管厚度 hcase：6-18mm, 套管越薄，對(duì)聲波衰減越大，聲幅低值；對(duì)應(yīng)套管接箍處低CBL值。5)微環(huán): 套管與水泥之間出現(xiàn)的微小環(huán)形間隙，普通厚度 V泥漿 ；V套管 V水泥 ； V地層 V水泥VmVc全波列波形識(shí)別套管波 地層波縱波、橫波、視瑞利波組合而成，幅度值較高 泥漿波到達(dá)時(shí)間最晚，穩(wěn)定，頻率低，幅度變化不大ST斯通利波僅隨泥漿波之后 地面儀TR水泥套管地層泥漿波.調(diào)輝記錄的變密度全波列波

11、形圖. VDL是現(xiàn)場(chǎng)檢查固井質(zhì)量的常用方法，其優(yōu)點(diǎn)是簡單、信息量大，它在每一深度采樣點(diǎn)上輸出一個(gè)反映該點(diǎn)所在層段的聲波全波列圖，該波列圖上既有反映第I界面的套管波，還有反映第II界面的水泥環(huán)涉及地層波。 在處置VDL資料時(shí)，通常將地層波的幅度作為判別第II界面膠結(jié)情況的規(guī)范。在對(duì)地層波解釋時(shí)，最好運(yùn)用譜分析法，在時(shí)間域和頻率域內(nèi)從相當(dāng)速度、幅度方面綜合解釋。 記錄方式：調(diào)輝記錄和調(diào)寬記錄調(diào)輝記錄:以顏色深淺變化反映聲波能量的變化(主要運(yùn)用)；調(diào)寬記錄:以記錄條帶寬度的變化反映聲波能量的變化；. 經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)闡明，在各種水泥膠結(jié)情況下，套管波與地層波的幅度變化有一定的規(guī)律： 1)自在套管時(shí)，

12、套管信號(hào)強(qiáng)，地層信號(hào)弱(如圖a); 2)固井質(zhì)量好時(shí)，套管信號(hào)弱，地層信號(hào)強(qiáng)(如圖b); 3)水泥與套管膠結(jié)好，水泥與地層膠結(jié)不好時(shí)，套管與地層信號(hào)都弱(如圖c)。 不同固井情況下的套管波與地層波如下.地面儀TR水泥套管地層2、聲波變密度VDL圖解釋:條紋粗細(xì)或消逝或變形1自在套管波套管外無水泥而是泥漿泥漿波V泥漿 V泥漿 ，V套管 V水泥 V地層 V水泥VmVc在全波列波形如何判別： 套管波弱，地層波強(qiáng)，在VDL密度上左邊的條紋模糊或幾乎消逝，與右邊的條紋即地層波反差大，地層波象裸眼井測(cè)的一樣 ！泥漿波.2第I界面和第II界面膠結(jié)都好地層波.3第I界面膠結(jié)好，第II界面膠結(jié)差：套管波很弱，地

13、層波也弱或消逝；套管波和地層波左右條紋模糊、信號(hào)很弱CBL曲線低值，對(duì)此無能為力甚至誤判。油田不少井因水泥環(huán)與地層膠結(jié)不好而發(fā)生串槽.4)I界面膠結(jié)差，II界面膠結(jié)好：套管波很強(qiáng)，地層信號(hào)中等顯示；左邊條紋明顯,右邊也有顯示。留意(地層疏松或井眼很大或水泥與套管空隙很大，使地層波信號(hào)變?nèi)酢?5)第I界面和第II界面膠結(jié)都差：套管波明顯，條紋、多幅度大，有的井段套管信號(hào)占據(jù)了地層波或泥漿波的位置，與自在套管時(shí)的套管波類似！地層波微弱甚至消逝，泥漿波條紋由于受套管波的影響而出現(xiàn)波浪形！ 關(guān)于第I和第II界面膠結(jié)質(zhì)量在VDL圖的特點(diǎn)總結(jié)： 1)第一界面膠結(jié)好時(shí)，在VDL圖上，其套管波普通為弱信號(hào)，條

14、紋模糊或消逝。反之亦然。 2)第二界面膠結(jié)好時(shí)，在VDL圖上，其地層波普通都為強(qiáng)到中等信號(hào)顯示，條紋粗而明顯，顏色深。反之亦然。留意特殊情況！. 3)VDL資料判別膠結(jié)好壞的普通規(guī)那么:好好弱強(qiáng) , 好差弱弱，差好強(qiáng)強(qiáng), 差差強(qiáng)弱/強(qiáng)強(qiáng) 4)通常將套管波的幅度作為判別第I界面膠結(jié)情況的規(guī)范(套管波與第I界面巧合情況的關(guān)系較簡單)，而將地層波的幅度作為判別第II界面膠結(jié)情況的規(guī)范(井內(nèi)記錄到的地層波與井內(nèi)流體的聲速及密度，套管及水泥環(huán)的厚度、聲速和密度及地層的聲學(xué)特性有關(guān))！ 5)波列上按傳播時(shí)間區(qū)分套管波、地層波、泥漿波：例如在7ft的長源距聲波全波列測(cè)井圖中: 378400392us , 9

15、28 1088us, 1728us 56us/ft , 155us/ft ，247us/ft5ftVDL的地層波到達(dá)時(shí)間：Tb=180+5*0.3048*tc.討論:圖a第I+II界面膠結(jié)差，圖b第I+II界面膠結(jié)好100 s 1000100 s 1000.1) 普通聲幅CBL測(cè)井僅對(duì)I界面評(píng)價(jià)效果好，普通變密度VDL測(cè)井(源距為4-5ft全波列測(cè)井)難以區(qū)分套管波和地層波以及波列的特征不明顯而使兩個(gè)界面的膠結(jié)情況都難以判別。為此建議，盡量采用長源距(710ft)全波列測(cè)井資料的VDL變密度圖以及提取套管波首波幅度值綜合判別水泥環(huán)兩個(gè)界面的膠結(jié)情況。已有大量運(yùn)用證明，結(jié)果可靠，效果明顯。實(shí)例(

16、云南陸良盆地砂泥巖剖面和貴州赤水碳酸巖鹽剖面測(cè)了3口套管井)。2)雙層套管時(shí)如何判別膠結(jié)質(zhì)量？CBL+長源距(7ft)全波列測(cè)井資料的變密度圖VDL特殊情況分析：.For Example: 某井段下了雙層套管，外層套管下深為121.45米，在長源距的VDL圖上，套管波很強(qiáng)，看不見地層波，但套管波中的第1，第2兩個(gè)黑色條紋(相線)缺失，闡明內(nèi)層套管外有水泥而外層套管外無水泥，內(nèi)層套管水泥膠結(jié)好，外層套管外水泥膠結(jié)差。. 目前國內(nèi)對(duì)CBL和VDL資料的解釋主要停留在定性半定量解釋的程度上(存在人為要素、解釋規(guī)范難以一致、資料多解性強(qiáng)等，所以提出4)CBL+VDL定量評(píng)價(jià)固井質(zhì)量新方法： 根據(jù)相關(guān)分

17、析及大量的變密度數(shù)據(jù)與波形對(duì)比，提出了利用能量分析法來計(jì)算套管波和地層波能量參數(shù)EI,EII，并進(jìn)展相應(yīng)的歸一化處置，使計(jì)算得到的I、II界面膠結(jié)參數(shù)規(guī)范化，并制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)規(guī)范(CBL、BII、RI、RII)來確定I、II界面的膠結(jié)形狀。. 表1 高密度水泥固井質(zhì)量定量評(píng)價(jià)規(guī)范 I界面定量評(píng)價(jià)規(guī)范 II界面定量評(píng)價(jià)規(guī)范 膠結(jié)情況CBL測(cè)井 BII(環(huán)空膠結(jié)率) EI (能量參數(shù)) EII(能量參數(shù)) 評(píng)價(jià)結(jié)論80% 8% 30% 25% 80% 差 表2 低密度水泥固井 I 界面定量評(píng)價(jià)規(guī)范CBL測(cè)井 BII(環(huán)空膠結(jié)率) EI (能量參數(shù)) 膠結(jié)情況評(píng)價(jià)結(jié)論70% 40% 35% 差.聲幅

18、曲線與平均能量法計(jì)算套管波能量對(duì)比.第I-II界面膠結(jié)都好時(shí)的聲幅變密度處置成果圖.第I-II界面膠結(jié)都好時(shí)的聲幅變密度處置成果圖.三、CET扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井CementEvaluationTool CBL和VDL兩種測(cè)井的丈量值是一平均概念，局限性在于不能顯示某方位水泥膠結(jié)質(zhì)量，而CET不僅反映套管井中2個(gè)聲學(xué)界面的膠結(jié)情況，而且對(duì)管外水泥具有圓周(徑向)分辨率和縱向分辨率，提供水泥抗壓強(qiáng)度的丈量，以高靈敏度聲波井徑反映各方位的套管內(nèi)徑，指示套管變形、腐蝕及磨損情況等。提高了定量評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)的精度，且容易解釋！. 1)CET/SBT下井儀器由8個(gè)聲波換能器和一個(gè)參考換能器組成。8個(gè)換能器(高

19、垂直分辨率的傳感器)是逐個(gè)丈量的，按螺旋形陳列(相鄰兩個(gè)之間夾角為45。),各探測(cè)套管的45度空間，即可以探測(cè)井周的8個(gè)不同方位上的扇形空間的膠結(jié)質(zhì)量。它們縱向陳列長度大約為2ft (0.6米。 2)每個(gè)換能器采用脈沖-回波方式任務(wù)，既是聲波發(fā)射器又是聲波接納器，對(duì)著套管壁的方向發(fā)射聲脈沖，脈沖在套管內(nèi)外界面之間反射諧振，此時(shí)換能器可得到衰減方式的諧振回波信號(hào)。.CET測(cè)井圖顯示為三道： 第 1道：平均井徑MDIA曲線(4條聲波井徑套管內(nèi)徑曲線的平均值)+偏心率EXCE曲線(EXCE35mm會(huì)影響到丈量結(jié)果，可用其作質(zhì)量控制)； 第2道：最大、最小抗壓強(qiáng)度曲線CSmx+CSmn以及儀器的相對(duì)方

20、位和傾斜度RB+DEVI曲線; 第3道：8個(gè)換能器測(cè)得的8個(gè)被檢測(cè)部分的(套管扇形區(qū))水泥強(qiáng)度的變密度顯示每一個(gè)換能器的呼應(yīng)值顯示的1/8方位，8個(gè)換能器把套管圓周完好地顯示出來.CET曲線解釋方法： 1可以直觀地顯示竄槽位置和方位：由于 VDL圖上陰影的顏色深淺與抗壓強(qiáng)度成正比，那么暗的地方表示膠結(jié)良好，明暗不均的白色區(qū)域那么闡明表示膠結(jié)不好、有竄槽(由CSU軟件確定串槽的真方位)； 24條聲波井徑曲線可反映套管的變形和腐蝕情況。 3WW膠結(jié)指數(shù)的計(jì)算： 4P7fig2-37最右邊的7個(gè)小道表示什么？. 超聲波成像測(cè)井(USI，UBI, 優(yōu)于BHTV) 1)與CET任務(wù)原理一樣，丈量沿徑向向

21、套管發(fā)射的超聲波脈沖的回波，可提供延續(xù)的全井眼回波信號(hào)； 2由地面的MAXIS-500儀器系統(tǒng)執(zhí)行分析，產(chǎn)生4個(gè)參數(shù)：水泥聲阻抗Z(評(píng)價(jià)膠結(jié)情況)、套管內(nèi)徑和厚度、諧振回波、回波幅度；輸出2種成果圖：水泥評(píng)價(jià)圖和套管腐蝕評(píng)價(jià)圖。 4.超聲成像測(cè)井(USI測(cè)井儀器. USI有兩種操作形狀，即規(guī)范丈量和流體丈量。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為面向套管和井壁的規(guī)范丈量方式，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將使換能器在總成內(nèi)旋轉(zhuǎn)180，這樣可以丈量井內(nèi)流體的特性。 USI運(yùn)用的是不聚焦的換能器，將USI面向平面的換能器換成高分辨率聚焦的裸眼換能器，USI就變成了UBI測(cè)井儀。 為了從USI采集的資料中得到可靠的信息，現(xiàn)已開發(fā)出一種稱為T3的

22、處置新技術(shù)。USI數(shù)據(jù)的這種處置技術(shù)為了測(cè)出以下參數(shù)：套管的內(nèi)半徑，套管內(nèi)外表的粗糙度、套管厚度和水泥的聲阻抗?？梢灾苯訌母镜闹C振呼應(yīng)得到聲阻抗。. 水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)CET的丈量原理與USI的丈量原理類似，都可以提供具有方位分辨才干的丈量結(jié)果，以探測(cè)各個(gè)方位上的水泥膠結(jié)質(zhì)量。但CET有8個(gè)換能器，它們呈螺旋狀陳列，方位上彼此相差45度，并且每個(gè)換能器只探測(cè)到一小段的套管。 USI測(cè)井儀只需一個(gè)旋轉(zhuǎn)換能器，它能探測(cè)整個(gè)套管。 超聲波成象測(cè)井采用旋轉(zhuǎn)式超聲換能器對(duì)井周進(jìn)展掃描，并記錄回波波形信號(hào)，將丈量到的反射波幅度和傳播時(shí)間等信息進(jìn)展一系列處置，把結(jié)果按井周360方位顯示成象，可以得到整個(gè)井壁的高分辨率成象。. USI用于水泥評(píng)價(jià)：測(cè)速 160-320ft/h, 聲阻抗范圍 010 MRayl，分辨率 0.2 MRayl, 衰減12dB/cm/MHz,串槽定量分辨率1.2in(3cm),可與GR、CBL、C