固井质量检测、评价及问题分析

摘要：声波测井是根据声波（或弹性波）在介质中传播原理，通过测量井壁介质的声学性质（声波传播速度、幅度等）来判断井壁地层的地质特性及其井眼工程状况的一类测井方法，分为声波幅度测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。随油田勘探开发的进一步深入，除了单层套管，双层套管的井也越来越多。由于介质增多，评价难度也有所增加。在现场测试中遇到了各种问题，我们进行了认真分析，寻找原因和解决办法。

关键词：固井质量;声波幅度测井;声波变密度测井;双层套管固井质量的评价

引言

变密度测井能够有效检查水泥环胶结质量，对油田勘探开发起着重要的作用。固井质量检测方法和后期资料的解释、评价和应用则是重中之重，只有合理的应用到实际中才能有效服务地质的后期开发。

1 固井质量检测方法

1.1 声波幅度测井（CBL）

声波幅度测井是通过测量声波幅度的衰减来认识地层性质和水泥胶结情况的一种测井方法。测试时发射换能器发出声波，若套管与水泥（第一界面）胶结良好，这时套管与水泥环的声耦合好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播，因此套管波能量有较大衰减。记录到的水泥胶结测井值就很小。反之，套管波能量衰减较小。记录到的水泥胶结测井值就很大。利用测井曲线值就可以判断固井质量。接收探头只记录首波（套管波）的幅值，这个幅值只能反映第一界面的胶结情况，不能反映第二胶结面的情况。

1.2 声波变密度测井（VDL）

变密度测井是为了解决二界面胶结情况而提出的。其井下仪器为单发单收系统，当发射器以固有（20KHZ）频率发射声脉冲时，接收器接收一个时间轴上从200～ 1200μs这一组约12～17个声脉冲信号，测井系统把其正半周（或负半周）的幅度转变成正比的灰度信号，那么连续测量就可以记录到整条变密度曲线。从而实现对水泥胶结情况进行评价。当井下仪器工作时，声波信号可以沿4个途径传播，接收器依次得到波有：套管波、地层波、水泥环波、泥浆波。

2 测井资料的解释评价

2.1 单层套管的资料解释

（1）、自由套管（一界面胶结差）

大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入地层中。全波列波形中套管波幅度很大，地层波非常弱或没有。变密度曲线左端套管波为黑白反差明显呈整齐直线条;没有地层波，为套管波后续波，右端呈灰白间隔的直线条，是泥浆波。声幅曲线为高幅值。（图1）

（2）、仅一界面胶结好

大部分能量通过套管透射到水泥环中，很少进入地层中。全波列波形中套管波幅度弱，地层波也非常弱或没有。变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失;套管波后为水泥环波，衰减无规则，幅度小，有时无显示，泥浆波呈灰白间隔的直线条。声幅曲线为低幅值。（图2）

（3）、部分胶结

一部分能量在套管中传播，也有相当大能量透射到地层中。全波列波形中套管波幅度中等，地层波也呈中等强度。变密度曲线左端套管波为灰白间隔直线条;右端地层波为灰白间隔的曲线条。声幅曲线为中等幅值。（图3）

（4）、两个界面都胶结好

套管、水泥和地层连成一体，大部分能量通过套管透射水泥，再透射到地层中。全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强。变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线条或缺失;右端地层波为黑白反差明显的曲线条。声幅曲线为低幅值。（图4）

2.2 双层套管固井质量的评价

（1）一界面（内套管和内水泥环）胶结差

内层套管直径139.7mm，计算内层套管首波到时为347μs，实测第一相线到时350μs，为内层套管首波。套管波不延迟，比自由套管弱，在内层套管接箍处出现人字形变化，评价为一界面胶结差，二三四界面无法判断。（图5）

（2）一界面胶结好，二界面（内水泥环和外套管）胶结差

解释井段套管首波无，套管波后续波比较明显，节箍显示为内层套管节箍，无地层波。评价为一界面胶结好，二界面胶结不好。三、四界面无法解释。（图6）

（3）一、二界面胶结中等以上、第三界面（外套管和外水泥环）胶结差

声波的传播途径为内层套管一内层水泥环一外层套管。由于声波传到外层套管，CBL及VDL均能显示外层套管接箍信息，变密度显示第1、第2条相线套管波消失，后续波为明显的套管波顯示，说明第一、二界面胶结为中等以上，声波能传播到外层套管，但因第三界面胶结差致没有地层波出现。（图7）

（4、一二三界面胶结好，四界面（外水泥环和地层）胶结不好。

声波的传播途径为内层套管一内层水泥环一外层套管一外层水泥环。测井资料显示：CBL曲线数值低且基本稳定，VDL前3条相线套管波基本消失，全波列出现强、弱不等的套管波，且与胶结好的井段相比后续波较弱，无地层波出现。评价为一二三界面胶结好，四界面胶结不好。（图8）

（5）四个界面胶结均好

解释井段地层波明显且连续，无套管首波，套管波的后续波很弱，声波几乎只沿地层传播，评价为四个界面均胶结好。

3 遇到的问题、原因分析及解决办法

3.1 测试中遇到的问题

（1）测试资料显示在第一界面胶结好或中等的情况下，变密度波列显示的干扰比较多;（个别稀油井和水井，大部分为油特别稠的稠油井）。

（2）地层波不明显（主要集中在稠油井和双套管井）。

3.2、原因分析

（1）仪器发射能量和探头接收灵敏度的影响

由于探头本身或者探头被死油污染等原因，发射能量不够，接受灵敏度不够，在稠油介质中衰减过大，声波不能传播到地层。

（2）仪器的信噪比影响，信噪比差，有用信号比率小，容易受滑环的影响。

（3）稠油胶质含量高、粘度高流动性差;其中介质的粘度大而造成质点间内摩擦增大，使一部分能量转成热能，稠油相对稀油而言对声波的吸收衰减大。

（4）稠油井介质均匀性差，分布不均;

稠油井长期高温开采后，井内的死油和颗粒状的油块很多，呈现固液混合而且分布不均匀，导致声波的散射衰减大，另外相当一部分死油长期附着在套管内壁上，影响声波的正常传输途径，造成声波的干扰。

（5）高温高压蒸汽对地层、套管有直接的破坏作用;

长期的蒸汽吞吐开发方式，对地层的石英、粘土矿物具有溶蚀作用，也使水泥环产生钙化现象，这种作用和现象是不均匀的，对测试结果有很大干扰。同时由于套管、水泥环、地层三者的热膨胀系数不同，容易产生套变、二界面的裂缝和微环，声波在该界面上可能由于空隙使能量衰减，无法进入地层，显示不出地层的信息。

3.3、建议解决方法

（1）、选择灵敏度高的发射、接收压电陶瓷环的探头;

（2）、提高电路的发射电压、增强声波的发射能量;

（3）、降低井下仪器电源模块的噪声，提高整体的信噪比;更换掉使用年限较长的滑环，减少对信号的影响;

（4）、测试井（特别是稠油井）有条件尽量刮管（通井）、热水洗井后进行测试，尽可能减少死油对测试结果的影响。

（5）、测井过程中降低测速、匀速上提测试，根据现场情况，合理调节扶正器的大小，避免探头挂井壁造成干扰。稠油测试后，对仪器探头进行清洗，减少附着在探头上的死油对探头灵敏度的影响。

参考文献：

[1]薛 梅，对固井质量解释评价若干问题的探讨，测井技术，2000;

[2]于 兰，声波变密度水泥胶结测井解释及固井质量评价方法，国外测井技术，2008;

[3]盘宗业，固井质量检测与评价，测井公司资料解释研究中心，2010;

[4]聂建山，双层套管固井水泥胶结波形特征分析，大庆石油地质与开发，2012

作者简介：

唐明新（1985-），男，中级工程师，2008年毕业于长安大学资源勘查工程专业，现从事油田地质研究工作。