八扇区声波测井仪及在大庆油田的应用

宋宝伟 杨 波

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

八扇区声波测井仪及在大庆油田的应用

宋宝伟 杨 波

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

八扇区声波测井仪是目前评价水泥固井质量中较有效的仪器,是一种检测套管水泥胶结质量及探测孔穴孔道的测井仪器。一次下井可测量8个扇区套管水泥分布图、3 ft(1 ft=304.8 mm)声幅曲线、5 ft密度图。通过实际测井,可以发现该仪器具有很好的识别套管外的孔穴孔道、探测范围较大、受薄泥浆环影响小、不受重泥浆、油基泥浆、井内套管厚度影响等特点,在大庆使用中取得了很好的效果。

八扇区;水泥胶结测井;声波;固井质量

0 引 言

固井作业是一次性工程,如果出现失误一般难以补救,即使补救也无法达到固定合格[1]。对套管井水泥固井质量评价的主要仪器是声幅—变密度测井(CBL—VDL)等传统仪器。八扇区声波测井仪是目前国内外水泥胶结测井中比较先进方法之一,相比传统的水泥胶结测井技术,八扇区声波测井仪对水泥胶结状况的评价更为详细准确。它克服了声幅测井和声幅～声波变密度测井不能识别套管周边未胶结的缺点,以套管滑行首波为测量对像,对套管周边水泥固井质量进行评价。扇形水泥胶结测井仪对于评价套管井层间封堵效果起着非常重要的作用。该仪器除具有常规的水泥胶结测井提供的参数外,还为用户提供套管外水泥胶结情况的直观图象。

1 仪器结构及工作原理

SBT扇区探头包括8个压电晶体发射器(安装在CBL发射器上部)和8个压电晶体接受器,其发射器和接受器以2 ft(1 ft=304.8 mm)间距一一对应。每组发射—接收覆盖45°范围,中心频率80 kHz～120 kHz。八扇区声波测井仪除具有常规的水泥胶结测井提供的参数外,还提供套管外水泥胶结情况的直观图象,该图象将井周360°分成8个扇区,根据这8个扇区声幅可求取平均声幅、衰减系数及胶结指数。同时仪器将声波传感器嵌于不锈钢外筒内,通过特种波纹管、液压活塞进行压力补偿,确保了声波信号的最佳耦合。

八扇区声波测井仪器包括电子线路和声系两大部分,其中声系包括2 ft源距的八个独立扇区以及一个发射器和两个接收器,源距分别为3 ft和5 ft。井下仪器机械结构示意图如图1所示。八扇区声波测井仪由于采用径向8个独立发射和接收探头,分别覆盖45°的范围,所以能输出45°范围内的胶结情况,且8个扇区满足了360°的全角度覆盖,因此在固井质量评价上有其独特的优势:

1)与传统井测仪相比覆盖面宽,受薄水泥环影响小,受套管壁厚影响小。

2)在小井眼中,受仪器偏心影响小。

3)受快速地层影响小,因其采用的收发间距仅2 ft能径向评价水泥胶结,识别径向窜通,区分低抗压强度的水泥胶结和径向窜通。

图1 井下仪器结构示意图

2 仪器的波形与固井质量的关系[2]

1)自由套管(套管外无水泥)第一、第二界面均未胶结的情况下,大部分声能通过套管传到接收换能器而很少耦合到地层中去,所以套管波很强,地层波很弱或完全没有,如图2(a)所示。

2)有良好的水泥环,且第一、第二界面均胶结良好的情况下,声波能量很容易传到地层中去,这样套管波很弱,地层波很强,如图2(b)所示。

图2 不同固井情况下的套管波及地层波

3)水泥与套管胶结良好与地层胶结不好(即第一界面胶结良好,第二界面胶结不好)的情况下,声波能量大部分传至水泥环,套管中剩余能量很小。传到水泥环的声波能量由于与地层耦台不好,传入地层的声波能量是程微小的,大部分在水泥环中衰减。因此造成套管波和地层波均很弱,如图2(c)所示。

4)套管与水泥、水泥与地层部分胶结,套管波幅度比自由套管情况下的幅度小,比套管与水泥胶结良好的情况下幅度大,这是因为部分套管是自由振动的,地层波的幅度并不高,这是因为水泥与地层部分胶结良好,只有部分声能在地层中传播的缘故,如图2(d)所示。

3 在大庆油田的应用

对于任何一个油田来说,固井质量都非常重要,八扇区声波测井仪是目前评价水泥固井质量较有效的方法。在大庆应用八扇区声波测井仪测井以来,取得了良好的效果,受到了用户的好评。下面介绍一下测井实例。

某井是2009年6月应用八扇区声波测井仪测的一口井,测井目的是检查完井套后固井质量,图3是截取的固井质量测井解释成果图的一段。从图中可以看出在1 666.93 m～-1 669.33 m井段,水泥胶结显示以差为主,水泥胶结指数主要在0.1～0.4之间,对应变幅度图有白块、灰白块显示。在 1 662.68 m～1 666.93 m,1 666.93 m～1 673.41 m井段,除夹杂的显示为水泥胶结差的小段外,水泥胶结显示为中等,水泥胶结指数在0.4～0.8之间,对应变幅度图有灰白块、灰块显示。其余井段,水泥胶结显示以好为主,水泥胶结指数主要在0.8～1.0之间,对应声波变密度曲线有地层波显示,对应变幅度图有黑块显示[3]。

图3 该井固井质量测井解释成果图

4 结束语

八扇区声波测井仪是目前国内外水泥胶结测井中比较先进方法之一,相比传统的水泥胶结测井技术,八扇区声波测井仪对水泥胶结状况的评价更为详细准确。但八扇区声波测井仪也有其弱点,它对套管-水泥界面以及水泥-地层界面的胶结状态敏感,而对水泥环固结状态不敏感。为了解决这个问题,我们可应用伽马密度测井测量水泥环密度,与固井各胶结面状态无关。如果此两种仪器组合可实现两种测井方法优势互补,资料综合解释,可较全面实现固井质量的综合评价。

[1] 叶志高.固井质量影响因素及对策[J].天然气技术, 2008,2(3)

[2] 乔贺堂.生产测井原理及资料解释[M].北京:石油工业出版社,1992

[3] 张秀梅,孙建孟.扇区水泥胶结测井(SBT)响应的数值模拟[J].测井技术,1004,28(6)

P631.8+1

B

1004-9134(2010)04-0028-02

宋宝伟,男,1978年生,助理工程师,2002年毕业于大庆石油学院应用地球物理专业,现在大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第十一大队从事测井仪器维护工作。邮编:163153

2009-10-17 编辑:高红霞)

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