聲波變密度測井技術(shù)及固井質(zhì)量評價方法應(yīng)用

聲波變密度測井技術(shù)及固井質(zhì)量評價方法應(yīng)用嘯辰摘要隨著套管井測井技術(shù)應(yīng)用向著多元化開展，聲波變密度測井在油田監(jiān)測固井質(zhì)量方面主要采用聲幅測井和聲波變密度測井。通過對聲波理論研究深入，聲波信息與巖層參數(shù)關(guān)系的研究，數(shù)字測井技術(shù)和測井資料數(shù)據(jù)處理技術(shù)的開展，設(shè)計了聲波全波列測井。聲波全波列測井不僅能夠通過聲幅及膠結(jié)指數(shù)(BI值)曲線對套管與水泥的膠結(jié)進(jìn)展評價，而且能夠依據(jù)VDL圖像對水泥與地層的膠結(jié)進(jìn)展評價，從而克制了普通聲幅測井的片面性,提高了解釋的可靠性。既能反映一界面膠結(jié)狀況，又能提供二界面膠結(jié)信息。本文首先闡述了聲波變密度測井原理及儀器技術(shù)原理，然后結(jié)合聲波變密度測井中一些典型實例資料進(jìn)展了剖析，針對影響固井質(zhì)量測井的因素提出了對各種干擾的判斷和解決方法，對不同固井質(zhì)量作出評價解釋；在此根底上探究聲波變密度測井技術(shù)優(yōu)缺點。最后，以期提搞人們對聲波變密度水泥膠結(jié)測井技術(shù)的認(rèn)識程度，提高其資料綜合利用價值。關(guān)鍵詞聲波變密度測井固井質(zhì)量評價水泥膠結(jié)測井測井解釋VariableDensityAcousticLoggingTechnologyAndQualityEvaluationMethodAppliedCementingAbstractWiththecasedholeloggingtechnologytowarddiversification,variabledensityacousticmonitoringofloggingintheoilfieldcementingthesoundqualityofthemainpiecesofloggingandtheuseofacousticvariabledensitylog.Throughin-depththeoreticalstudyofacoustic,acousticrockparametersoftherelationshipbetweeninformationandresearch,digitalloggingdataloggingtechnologyanddataprocessingtechnologydevelopment,designoffull-waveacousticlogging.Full-waveacousticloggingnotonlybythesoundamplitudeandcementationinde*(BIvalue)curveofthecasingandcementbondevaluation,butalsobasedonVDLimageformationonthecementandcementevaluation,thesoundamplitudetooverethemontestWellone-sidedness,improvingthereliabilityofinterpretation.Bothreflectaninterfacebondconditions,butalsoprovidetwointerfacebondinformation.Thispaperdescribestheprinciplesofacousticvariabledensityloggingandinstrumentationworks,andthenbinedwithsomeacousticvariabledensitylogdatawereanalyzedatypicale*ample,forloggingthefactorsaffectingthequalityofcementingavarietyofproposedsolutionsanddeterminetheinterference,toassessthequalityoftheinterpretationofdifferentcementing;onthebasisofvariabledensityacousticloggingtechniquestoe*ploretheadvantagesanddisadvantages.Finally,inordertoputpeopleoutontheacousticcementbondloggingtechnologyvariabledensitylevelofawareness,improveutilizationofitsinformationvalue.KeywordAcousticvariabledensitylogCementingqualityassessmentCementbondlogLoginterpretation嘯辰，渤海鉆探油氣井測試分公司研究中心，生產(chǎn)測井解釋，助理工程師，1986年11月出生，資源勘查工程專業(yè)，聯(lián)系：，0，：slemm117126.O引言固井質(zhì)量好壞需要通過測試手段作出評價，評價固井膠結(jié)的手段很多，目前最普遍使用的是聲波變密度水泥膠結(jié)測井(CBL-VDL)。聲變測井既能測得首波聲幅曲線，又能獲取全波列變密度圖像。聲變測井曲線中包含了諸多測試信息和地質(zhì)信息。在聲變資料解釋方面，我們往往只解釋膠結(jié)指數(shù)值(由首波幅度或聲波衰減值計算出來)，而無視了對變密度圖像進(jìn)展分析，這就使得聲變資料的信息利用率大大折扣。事實上，膠結(jié)指數(shù)僅僅是聲幅的變相計算值，它只能反映一界面膠結(jié)信息，無法說明二界面膠結(jié)情況；變密度圖像是全波列聲波信號疊加的結(jié)果，它既能定性展示一界面膠結(jié)情況，又能給出二界面聲波耦合信息。1聲波變密度測井原理及儀器技術(shù)原理HC-SGC聲幅變密度自然伽瑪節(jié)箍組合測井儀是一種單發(fā)雙收的聲波測井儀。主要包括聲系和電子線路兩局部。HC-SGC測井儀分地面儀與井下儀兩局部?！?〕地面儀同步記錄CBL聲幅曲線和VDL變密度曲線，用于解釋判斷第一膠結(jié)面〔水泥和套管〕和第二膠結(jié)面〔水泥和地層〕的固井質(zhì)量，最終錄取聲幅〔CBL〕、變密度〔VDL〕、自然伽馬、磁定位四種測井曲線。通過磁定位短節(jié)、自然伽馬曲線結(jié)合與綜測資料比照，可將測井深度校正到標(biāo)準(zhǔn)深度，然后依據(jù)聲幅、膠結(jié)指數(shù)(BI值)、變密度(VDL)三種曲線的相關(guān)解釋標(biāo)準(zhǔn)對固井膠結(jié)質(zhì)量進(jìn)展評價【1】?！?〕井下儀由聲系與電子線路兩局部組成，聲系包括發(fā)射局部和接收局部，是由壓電晶體組成，一個發(fā)射，一個接收。單發(fā)雙收短源距914mm，遠(yuǎn)聲幅源距長源距914mm，這是變密度源距，發(fā)射變壓器也在這里?！睭C-SGC油井儀采用的是單發(fā)雙接收系統(tǒng)〕。聲源的工作頻率為20kHz，測井時，聲源發(fā)出的聲脈沖在井各個方向傳播，當(dāng)傳播到兩種介質(zhì)的交界面時，會發(fā)生聲波的反射和折射。接收局部采集反射回的套管波和地層波的信號。電子線路主要由4個單元電路組成，即邏輯單元、接收單元、低壓電源及信號衰減單元、發(fā)射控制及換檔脈沖檢測單元。發(fā)射電路發(fā)出發(fā)射脈沖，使發(fā)射晶體產(chǎn)生20KHZ的聲波信號。這個聲波射入地層，經(jīng)地層不同界面反射。由3英尺和5英尺探頭分別接收這反射過來的聲波信號由輸入變壓器耦合，再放大由模擬開關(guān)進(jìn)展切換，將它們送到刻度衰減電路，信號大小可進(jìn)展衰減控制，到混合電路再放大3倍，之后到由TL122和TL127組成推勉功率放大器，將這信號增強后送入電纜輸送到地面接收【2】。邏輯信號首先進(jìn)入半峰值再生電路，檢測出的邏輯信號進(jìn)入邏輯形成電路，產(chǎn)生發(fā)射、接收直流邏輯方波，并形成同步脈沖。同步脈沖與發(fā)射邏輯共同進(jìn)入邏輯控制電路，產(chǎn)生各種控制信號，觸發(fā)脈沖送發(fā)射電路，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成聲波信號，經(jīng)地層傳播，被接收換能器轉(zhuǎn)換成電信號而送入預(yù)放級，經(jīng)隔離選擇，控制晶體發(fā)射、接收，然后接收信號經(jīng)增益控制、發(fā)射干擾抑制等處理，最后與發(fā)射標(biāo)志脈沖經(jīng)電纜傳輸?shù)降孛妗?】。2、聲波變密度測井技術(shù)優(yōu)勢及能夠解決的問題2.1全波列分析全波列測井包含聲波的速度、幅度、頻率等信息。我們主要對前12～14個波的幅度及到達(dá)時間進(jìn)展分析。一般情況下，前3個波與套管波有關(guān)，反映套管與水泥環(huán)的膠結(jié)狀況；第4～6條相線與水泥環(huán)中傳播的聲波信號有關(guān)，它反映水泥環(huán)與地層的膠結(jié)狀況【4】。2.2聲波變密度測井檢查固井質(zhì)量〔1〕套管外無水泥。這種情況下，套管波反射能力很強，地層波較弱或沒有，變密度的相線差異不大，根本均勻分布，套管接箍明顯，固井聲幅為高幅值?！?〕水泥與套管和地層膠結(jié)良好。這種情況下，由于套管和固結(jié)水泥的差異較小，聲波大量進(jìn)入地層，因而套管波很弱，地層波很強，固井聲幅為低幅值?！?〕水泥僅與套管膠結(jié)良好，與地層膠結(jié)差。這種情況聲波不在套管界面反射而是進(jìn)入水泥環(huán)。水泥環(huán)對聲波能量衰減很大，傳給地層的聲波能量很小，所以套管波和地層波都很弱，但固井聲幅顯示低幅值?！?〕水泥與套管膠結(jié)一般。這種情況下套管把大局部聲波能量反射回來，只有小局部聲波能量進(jìn)入地層，套管波和地層波都有一定的幅度。2.3聲波變密度測井的優(yōu)點〔1〕直接成像顯示。和普通聲波幅度測井的差異在于,它不僅記錄首波〔套管波〕的幅度,而且也記錄了后續(xù)波的幅度變化,這個記錄結(jié)果反映出與井軸平行的各個物理性質(zhì)不同的界面(即套管與水泥界面和水泥與地層界面)上聲波幅度的衰減情況并且直接成相，直觀的對地層進(jìn)展解釋評價。〔2〕嚴(yán)格科學(xué)的刻度，保證測井資料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)要求。在自由套管的聲波幅度信號〔設(shè)此時的聲幅信號幅度值為100%〕以每次40%的衰減率依次進(jìn)展刻度，衰減到1%為止。保證變密度圖有一個適當(dāng)?shù)姆床詈途€性工作精度?！?〕施工效率提高。采用組合測井方式，降低了勞動強度，縮短了完井周期。〔4〕間接地提高了固井質(zhì)量。通過對兩個界面進(jìn)展評價，促進(jìn)了固井工藝的改良?！?〕幫助決策人員選擇好的射孔層位，防止水竄。如果射孔后試油出水，一定程度上能正確認(rèn)識儲層性質(zhì)；在低滲透井輔助確定是否采取壓裂措施、確定壓裂井段等參數(shù)；水泥返到地面時，聲幅測井解釋難度較大，可以采用聲波變密度測井。2.4聲波變密度測井的缺陷固井質(zhì)量的解釋不能單以理論上的解釋標(biāo)準(zhǔn)為完全依據(jù)，還要參考井徑等曲線，同時還要了解固井施工情況，如水灰比、水泥上返速度和使用的添加劑類型等，必須綜合多方面資料，才能得出準(zhǔn)確可靠的判斷。3、影響固井質(zhì)量測井的因素及解決方法固井是鉆完井的一道重要工序，固井質(zhì)量的優(yōu)劣，對測井質(zhì)量會產(chǎn)生直接影響。因而深入分析影響固井質(zhì)量測井的因素，是十分必要的。3.1微環(huán)的影響水泥膠結(jié)時有體積膨脹到收縮的過程，從而形成有水的微小空間，稱微環(huán)空間。由于套管波的傳播方向與界面平行，微環(huán)空間使聲耦合變差，降低了固井測井的靈敏度【5】。3.2儀器偏心的影響儀器偏心有兩方面的影響，一是反射波到達(dá)換能器的時間發(fā)生變化；二是換能器離套管壁過近，換能器和套管之間形成屢次反射，與測量波形成疊加，影響測量結(jié)果。3.3快速地層或雙套管的影響所謂快速地層就是指地層的縱波速度接近鋼套管的縱波速度?？焖俚貙拥奶坠芫校琁界面膠結(jié)差的套管波和完全膠結(jié)良好情況的地層波的到時根本一樣，因此在時域很難區(qū)分是那種膠結(jié)情況。套管波和快速地層的地層波到時根本一致，波形特征相似，而慢速地層中地層波到時較晚很容易與套管波區(qū)分【5】。快地層或雙套管中，水泥環(huán)外邊界光滑且邊界兩側(cè)介質(zhì)存在明顯聲阻抗差異時，在邊界上會出現(xiàn)較強的反射回波，影響測量結(jié)果。4、水泥膠結(jié)測井解釋與應(yīng)用實例4.1固井聲波幅度解釋利用相對幅度來檢查固井質(zhì)量，相對幅度越大，說明固井質(zhì)量越差。第一界面水泥膠結(jié)程度的解釋標(biāo)準(zhǔn)【6】：水泥膠結(jié)程度: 水泥膠結(jié)指數(shù)〔BI〕聲幅水泥膠結(jié)良好: >0.6 <10%水泥膠結(jié)中等: 0.6—0.3 10-30%水泥膠結(jié)差: <0.3>30%4.2聲波變密度解釋：第一界面膠結(jié)好的前提下才可以進(jìn)展第二界面的解釋。相線越黑，表示聲波幅度越大，白色代表無信號。在變密度測井圖上，明暗相見線的位置由左向右表示聲波信號到達(dá)時間的增加，圖像土灰黑程度的變壓表示聲波幅度的變化。〔1〕聲波變密度的“自由套管〞特征通常在整口井的上部有一段未固井，我們稱為自由套管井段，該井段不影響油、水井正常生產(chǎn)，主要用于刻度儀器、制定評價標(biāo)準(zhǔn)等【7】。當(dāng)聲波幅度很高，接近100%；套管節(jié)箍清晰，VDL出現(xiàn)“人〞字紋；變密度顯示的套管波很強VDL沒有地層波，時為自由套管段。〔2〕第一、第二界面膠結(jié)都好當(dāng)聲波幅度很低，接近0；初至波傳播時間長；變密度顯示套管波很弱且變密度的地層波很強，且具有連續(xù)性，灰度大的層段為第一、第二叫界面都良好。〔3〕第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)中等當(dāng)聲波幅度很低，接近0；變密度顯示套管波很弱；變密度的地層波幅度中等偏弱，連續(xù)性差的情況則為第一界面膠結(jié)好，第二界面膠結(jié)中等。〔4〕第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)不好當(dāng)聲波幅度很低，接近0；變密度顯示套管波很弱；變密度的地層波幅度不可分辨或者沒有則為第一界面膠結(jié)好、第二界面膠結(jié)不好?！?〕第一界面膠結(jié)中等、第二界面膠結(jié)好當(dāng)聲波幅度很大；但是，和臨層比擬變密度顯示套管波強度中等；變密度的地層波幅度強，連續(xù)性好，反差大為第一界面膠結(jié)中等、第二界面膠結(jié)好?！?〕第一界面中等、第二界面膠結(jié)中等當(dāng)聲波幅度中等偏上；變密度顯示套管波強度中等；變密度的地層波幅度中等，連續(xù)性差，為第一界面、第二界面膠結(jié)中等?！?〕第一界面膠結(jié)差，第二界面不評價當(dāng)聲波幅度顯示一界面膠結(jié)差；變密度顯示套管波強度很大；變密度的地層波幅度不可識別的情況