大直径水泥密度测井评价方法及应用

王天雨　(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)

蒋兴才　(辽河油田裕隆实业集团有限公司，辽宁 盘锦 124011)

宫一傲　(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710300)

牟牮，王遂华，邹琼英

钟伟，王劲松

(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)



大直径水泥密度测井评价方法及应用

王天雨(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)

蒋兴才(辽河油田裕隆实业集团有限公司，辽宁 盘锦 124011)

宫一傲(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710300)

牟牮，王遂华，邹琼英

钟伟，王劲松

(中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011)

[摘要]随着国内各地区对深层油气勘探开发力度的加大，大量采用外径在8in以上的套管进行中完固井，造成目前国内所常用的固井评价技术无法准确评价其固井质量。大直径水泥密度测井能够较好地解决大直径套管固井评价的问题。通过模拟对固定条件下不同水泥密度、不同套管壁厚与计数率比值的关系进行分析，建立了水泥密度和套管壁厚的响应关系，并制定了相应的评价方法。该方法应用于辽河油田的生产井、探井中，解释结论与固井情况相符。

[关键词]大直径；水泥密度；固井；套管壁厚度；微环隙

图1　大直径水泥密度仪器结构示意图

1测井响应特征及评价方法

大直径水泥密度仪器在测井时，仪器在井筒内居中，伽马源向周围发射0.662MeV的伽马射线，射线被井内的泥浆、套管、水泥、地层等物质吸收和散射，接收探头接收经过散射的伽马射线并记录。壁厚探头源距较短，对套管壁厚的变化较敏感。水泥密度探头源距较大，径向探测范围也较大，可以用来计算管外环形空间内充填介质密度和套管偏心率[2～8]。

水泥密度测井与通常的密度测井相似，密度和厚度探测器所接收到的散射伽马射线计数率主要与仪器周围电子密度的分布有关。射线计数率与探测距离和物质密度的基本关系如下[1～7]：

ln(I/Io)=cρcX

(1)

式中：I和Io分别为计数率和标准计数率，imp/min(imp为脉冲)；c为系数；ρc为物质密度，g/cm3；X为探测距离，m。

套管井是一复杂多层介质，在套管井中进行核密度测井时，探测器计数率主要受水泥密度、套管壁厚度、地层密度、井径等因素影响。

1.1水泥密度响应分析

根据上述关系，在固定地层密度、井径、套管壁厚的环境下，分别模拟标准水泥密度为1.6、1.8、1.9g/cm3的响应特征并进行回归分析，建立套管外水泥密度与密度探测器计数率比的关系(如图2所示)。

图2　水泥密度响应关系图版

图3　套管壁厚度响应关系图版

通过数据回归方法，建立水泥密度与计数率比的关系式为：

ρ=4.5773-

(2)

式中：ρ为水泥密度，g/cm3；Ji、Jo分别为密度计数率和密度标准计数率，imp/min。

1.2套管壁厚度响应分析

同样，在固定地层密度、井径、水泥密度的环境下，分别模拟套管壁厚度为5、8、11、11.99mm的响应特征并进行回归分析，建立套管壁厚度与套管壁厚度探测器计数率比的关系(如图3所示)。

通过数据回归方法，建立套管壁厚度与计数率比的关系式为：

dt=42.307-

(3)

式中：dt为套管壁厚度，mm；T、To分别为壁厚计数率和壁厚标准计数率，imp/min。

1.3评价方法

一般在评价固井质量时需要结合平均密度曲线、充填介质密度曲线和水泥密度成像图来综合分析：

1)若平均密度曲线数值较低，接近泥浆密度时，说明该段水泥量较少，为自由套管段。

2)若平均密度曲线数值较低，低于水泥浆密度允许范围最小值时，说明该段未充满水泥，固井质量较差。

3)若平均密度曲线数值较高，在水泥浆密度允许范围内变化，且水泥密度成像图上颜色较深，没有浅颜色的纵向条带，说明该段水泥充填较满，固井质量好。

4)若平均密度曲线数值较高，在水泥浆密度允许范围内变化，但水泥密度成像图上有浅颜色的纵向条带，说明该段存在水泥沟槽或孔洞。

5)充填介质密度曲线1～3可以分别反映井周各方向的充填介质密度变化情况。在水泥充填均匀井段3条密度曲线应基本重合；当3条密度曲线差异较大时，说明各方向水泥充填的不均匀；如果有1或2条充填介质密度曲线数值较低，且低于水泥浆密度允许范围最小值时，则在该方向上可能存在水泥沟槽。

2应用效果分析

2.1识别水泥缺失

图4　A井大直径水泥密度测井解释成果图

2.2识别水泥沟槽和孔洞

图5　B井大直径水泥密度测井解释成果图

2.3识别微环隙

3结论及认识

通过对大直径水泥密度固井质量评价方法的应用情况进行分析和总结，取得了一定的认识：

2)该方法可反映套管偏心和套管壁厚度变化情况。

3)该方法可反映管外水泥量变化情况，并可显示水泥环孔洞、沟槽情况。

4)单独使用该方法无法评价微环隙，在实际应用中应综合相关声波固井评价测井方法的结论来识别微环隙。

图6　C井大直径水泥密度测井解释成果与变密度对比图

[1]谷团.辽河盆地深层油气成藏条件及勘探前景[J].天然气地球科学，2008，19(5)：597～603.

[2]魏涛.油气井固井质量测井评价 [M].北京：石油工业出版社，2010.

[3]张维平，马贵福.俄罗斯固井质量测井仪及解释方法[M] 北京：石油工业出版社，1998.

[4]周娟，章成广.SGDT固井质量影响因素分析 [J].工程地球物理学报，2011，8(2)：222～227.

[5]何建新.不同密度水泥固井质量评价的实验研究 [J] 测井技术，2009，33(4)：329～332.

[6]谢荣华，刘继生.俄罗斯测井技术在大庆油田的应用和发展[J].测井技术，2003，27(2)：89～94.

[7]何建新.俄罗斯固井质量测井仪器刻度井群实验数据分析[J]. 测井技术，2010，34(2)：120～124.

[8]李强，王西荣.声波-伽马密度测井综合解释方法研究及应用[J].测井技术，2004，28(2)：12～14.

[编辑]龚丹

Evaluation Methods and Application of Cement Density Logging in Large Diameter Wells

Wang Tianyu，Jiang Xingcai，Gon Yiao，Mou Jian，Wang Suihua，Zou Qiongying，Zhong Wei,Wang Jinsong

(FirstAuthor’sAddress：GWDCWirelineLoggingCompanyofCNPC，Panjin124011，Liaoning，China)

Abstract:With the increase of the exploration of deep-buried oil in all areas across the country，casings with outer diameters greater than 8 inches were widely utilized for well cementation in a multiple-completed well，thus the commonly used well cementation evaluation technique could not correctly evaluate the cementation quality of large-diameter casings. While cement density logging in large diameter casing wells could solve the problem of evaluation cementing of large diameter casings. Simulation methods are used to analyze the relationship between cement densities，casing thicknesses，and counting rates under fixed conditions，the responding relationship between cement densities and casings thicknesses is established，and related evaluation method is developed. This method is applied in production wells and exploration wells in Liaohe Oilfield，and the interpretation conclusions are in consistent with that of cementation.

Key words:large diameter；cement density；casing wall thickness；micro annulus

[中图分类号]P631.84

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2016)8-0026-05

[作者简介]王天雨(1976-)，男，工程师，现主要从事测井解释与综合评价工作，263092060@qq.com。

[收稿日期]2015-06-30

[引著格式]王天雨，蒋兴才，宫一傲，等.大直径水泥密度测井评价方法及应用[J].长江大学学报(自科版),2016,13(8):26～30.