RIB八扇区测井影响因素分析

王春 马茂源

【摘要】常规的变密度测井只是记录自然伽马、磁定位、三英尺声幅衰减、五英尺全波列变密度测井等4条曲线，这种测井方法对固井中的窜槽、微环等特殊现象的分辨能力较低。RIB八扇区水泥胶结测井仪是目前国内外水泥胶结固井质量测井的常用仪器之一，与常规变密度测井仪器相比，该仪器增加了八个接收探头，源距为1.5ft，每个接收探头相隔45°，分8个扇区记录井周的水泥分布状况，可以有效识别管外窜槽。RIB仪器在测井时会受到井斜、套管偏心，不同水泥密度等因素的影响，本文分析这些因素对测井资料造成的影响，并提出相应的改善方法。

【关键词】八扇区测井 声幅衰减 影响因素

RIB（Radius Incremented Bond）径向扇区水泥胶结测井仪产自美国TITIAN公司，是以其稳定性好和耐高温性能而著称。该仪器在传统的声波变密度测井的基础上，增加了8个扇区的发射测量探头，不仅囊括了传统项目（即3ft声幅，5ft变密度），还可以对套管外水泥环进行分区评价，更加直观清晰反映水泥环的分布情况，在评价管外窜槽方面效果明显，代表当今国际水平，该仪器在江苏油田得到广泛应用，是江苏油田用于固井质量评价的主要仪器。该仪器测量结果不受井内流体类型或比重的影响，快地层基本不干扰套管波，温度和压力变化影响小，可测小到10°的窜槽，适用于大直径套管井和水平井等。

1 RIB八扇区测井仪使用特点1.1 仪器组合方便快捷

RIB仪器串是由磁定位+扶正器+声系+扶正器+自然伽玛组成，仪器分段连接，方便快捷，如图1所示。最大外径70mm，长度2.74m，耐温204°，耐压140Mpa，仪器具有可靠性高、维护要求低的特点。

1.2 RIB仪器兼容性能优越

RIB井下仪可以很好的和美国SDS公司生产的WARRIOR地面进行接配，同时也可以和国产的一些地面仪器进行接配，使用方便，兼容性好。在WARRIOR操作系统中可以快捷调整RIB仪器的零长、信号增益、滤波等参数。

2 RIB八扇区测井影响因素

RIB仪器在测井中会收到一些因素的干扰，造成测井困难，所测资料存在偏差，这些影响因素主要有：现场刻度、仪器旋转、仪器偏心、波形跳动、水泥密度等。

2.1 现场刻度的影响

RIB仪器刻度要求较高，现场刻度的好坏直接影响测井资料的质量，刻度关键需要将波形调整到合适的状态，监测下井过程，何时进入井液，何时有自由套管，选择自由套管并且非接箍处刻度。使用Sonic Gain将同步信号放大或缩小，例如在外径为139.7mm的套管中，声波全波列信号应接近2.5V，八扇区信号不小于1V，同时在自由套管处三英尺峰值信号达到2V是比较理想的响应（见图1）。

图1 八扇区信号图

三英尺刻度需要调整合适的门宽一般为30us，卡主首波第一正峰进行峰值刻度（见图2），对于五寸半的套管，首波峰值到达时间在227.5us左右，八扇区刻度也是如此。

图2 三英尺信号图

刻度时需要调整合适的增益，使波形信号大小正好在波形窗口显示范围以内是比较理想的状态。下面是WARRIOR信号增益调节窗口，左边粗调，右边是微调（见图3），增益太大或太小对五英尺资料会产生较为明显的影响，为同样一口井，使用的是普通的变密度测井仪器，右侧的资料波形增益较大，五英尺曲线反应比较深，对固井质量评价会产生影响（见图4），RIB仪器使用中也存在同样的问题。

图7 TX33-2井仪器偏心测井曲线

同时仪器偏心也会造成三英尺记录存在很大误差，如H26-12井，在800米位置自由套管段，刻度三英尺高值为72mv（见图8），此时八扇区曲线大小均匀，仪器相对居中。但在测量水泥返高位置约1950米处，三英尺出现约83mv的高值（见图9），且八扇区曲线差异较大，可以判断这种情况是因为仪器偏心造成的。图9 H26-12井水泥返高段测井曲线

针对井斜较大的井，我们可以通过使用滚轮扶正器，加大扶正器的支撑力度，若使用灯笼体的扶正器则应调整扶正器弹片的强度，改善仪器居中情况。

2.4 波形跳动的影响

RIB仪器在井下测量时时常会发生波形跳动的现象，对五英尺资料影响较大（见图10），如果曲线跳动厉害需要对曲线进行补测。曲线产生跳动的因素很多，有可能是地面设备接触不好，或者电缆头绝缘不好，或是因为仪器内部的注脂油存有气泡，对声波信号的传播产生影响，在现场测井时，刻度前将仪器静止十五分钟左右，使仪器内部注脂油与气泡充分耦合，消除这一因素对曲线跳动产生的影响。

2.5 水泥密度的影响

在水泥完全胶结好的情况下，固井所用水泥密度不同，声波响应有所不同，低密度水泥比高密度水泥套管波幅度大，如H133井，上部加4t硅粉井段有1160m，水泥浆密度1.56g/cm3，下部水泥浆密度1.88g/cm3，1610米以下扇区测量值和三英尺测量值明显偏低（见图11），如果低密度水泥固井要按照高密度水泥固井质量标准评价，就需要进行套管波幅度校正。水泥密度越低，校正量也越大。

图11 H133井测井曲线图

2.6 套管尺寸的影响

套管的尺寸（内外径、壁厚）是影响套管波特征（幅度、速度和频率）的一个重要因素，它可以使接收到的地层波的特征发生变化，不能准确反映固井质量。套管与仪器间隙太大时，声波能量衰减严重，表现为CBL值小，VDL地层波信号强度明显降低。

在常规的内径139.7mm的套管中进行RIB八扇区测井，三英尺的行业标准值是72mv，五英尺全波列信号清晰，在大套管例如内径244.48mm的套管中测井时，因为直径变大，声波换能器与套管之间的距离变大，信号幅度变小，三英尺的行业标准值是51mv。同时在直径244.48mm套管的自由套管段，因为声波传播距离远，首播到达时间会变长，变密度图中比直径139.7mm套管中的套管波少三个左右。

更重要的是，仪器在大套管中测井如果井斜稍大，RIB仪器极其容易出现偏心的情况，对测井资料造成较大的影响，尤其是三英尺和扇区曲线，因为仪器在井下晃动，曲线重合性较差。图12、图13为同一口井相同井段的两次测井曲线，该井套管外径为244.48mm。可以看出两次测井五英尺曲线基本相同，但是三英尺和扇区曲线差异较大，图12测量时磁定位接箍信号明显，三英尺值偏低，可以判断此时仪器处于偏心状态，紧贴套管壁。

图13

2.8 固井时间的影响

水泥候凝时间过早、过晚都会造成胶结质量误判。水泥候凝时间不够时，水泥没有完全凝固，水泥环的性质不稳定，其强度不足以使接收到的波形和幅度发生足够变化，从而不能反映固井质量的变化，容易把胶结好的误判为胶结不好；水泥候凝时间过长，在这一情况下的水泥凝固后水泥中存在大量连通孔隙，不具封隔作用，在正常测井时间内，可以确定这些层段为不合格层段，但若测井等待时间过长，这种状态下的水泥基本已经固结，测量得到的声幅曲线明显降低，变密度图上出现地层波特征，此时根据测井资料，会认为该层段具有较好的胶结，造成胶结质量的误判，则容易把胶结差的误判为胶结好。同时，在固井时水泥中可能含有矿渣、速凝剂、缓凝剂，在判断测井时间时需要综合考虑这方面的因素。

3 结语

RIB八扇区水泥胶结测井仪在江苏油田已经使用了两年多，相对于传统变密度测井仪，RIB仪器更容易检测出水泥胶结微环中存在的细小空隙，降低了3英寸声幅测井容易发生的快地层对声幅测量的影响。而且仪器维护性低，可靠性高。但是在测井中易受刻度或是井况的影响，测井资料反映会发生特殊变化，容易对解释造成影响。解决这些影响因素需要完善刻度系列，针对不同井况采取恰当措施，例如使用合适尺寸的扶正器等，最大限度使扇区测井能够真实的反映固井水泥胶结情况。

参考文献

[1] 李青.RIB八扇区测井仪刻度方法和影响因素分析[J].内江科技，2012.1 118-119

[2] 戴月祥.扇区水泥胶结测井（ SBT） 响应的影响因素分析[J].石油天然气学报，2009.10 78-79