固井质量评价测井影响因素分析

潜晓晨

（中海油服油田技术事业部塘沽作业公司，天津 300450）

油气井建设的最主要环节就是固井，其可保障油气井生产寿命的正常化，固井质量极大程度对油田的产能建设及开发效益产生着影响，固井质量评价过程中，一般情况下依靠水泥胶结形式开展测井，也包括声幅变密度或者声幅测井，此外，扇区水泥胶结测井及井周超声波成像测井也属于常见的测井方式。尽管对套管各个方位水泥胶结情况进行准确评估的方式为井周超声波成像或者扇区水泥胶结测井，但是当前国内并未普及相关仪器，当前主要应用的仪器为声幅及声幅变密度测井形式，其属于固井质量评估的关键。本文就固井质量评价测井影响因素展开论述分析。

1 固井质量的用途及优缺点

水力封隔系统主要由地层、水泥环及套管构成，固井质量测井工作开展中，主要为对系统水力封隔能力开展检查，涵盖水泥环的抗压强度、周向均匀性以及结合面。声幅测井形式主要以单发单收声系为主，声波变密度测井过程中，还需要开展全波列信息的测量，以单发双收声系为主，源距分别在3ft和5ft。声波变密度图测井图属于黑白相间的条带，所接收信号的强弱可以由颜色深浅进行彰显，以此为依据可以判定第一及第二界面的固井质量。变密度记录前几个波之中，套管与前三个波之间关联紧密，地层与第4～6 个波之间关联紧密。声幅测量中，仅可以对第一界面胶结情况开展测量，且无法对差胶结和微环进行区分，也无法对孔洞和窜槽进行区分，无法对高速地层开展评估，测井结果会极大程度受到仪器偏心的影响。声波变密度测量中，不仅可以对第一界面胶结状况开展检查，在一定条件的情况下，还有利于对第二界面的胶结情况开展检查，但是无法对差胶结与微环开展区分，也无法识别孔洞和窜槽，其可以对高速地层进行评价，仪器偏心也会影响测井结果[1]。

2 测井的影响因素

依据现场经验研究显示，应用声幅及声幅变密度测井形式对固井质量开展评估具有一定的多解性，在大部分情况下，测井响应也会受到各种因素的影响，总体分析，对声幅变密度测井评价固井质量及声幅评价固井质量的主要因素涵盖天然气气侵、水泥微环隙、水泥浆配方、地层岩性、套管型号、测井时间、仪器偏心及仪器刻度等，其中对测井质量产生最主要影响的因素为最佳测井时间、仪器偏心及仪器刻度。

2.1 气侵

若是水泥段为高压气层的情况下，极易导致水泥气侵问题的形成，会增大声幅，在声幅变密度图形上的地层波十分模糊。

2.2 水泥微环隙

在水泥固化的过程中，水会与水泥熟料产生化学反应，相对于水化前，总体积会随之缩小，水泥石自身体积的收缩，将导致水泥石与井壁及水泥石与套管这两部分界面胶结程度缩减，生成微环隙，与此同时，在新套管位置上的油漆或者套管位置的油脂，也会导致水泥与套管之间形成微小的间隙，其会增加声幅值，使得声幅变密度图形上无法准确地对地层波进行识别[2]。

2.3 水泥浆配方

缓凝剂、消泡剂、降失水剂、减阻剂、减轻剂、加重剂、水泥及水等均属于水泥浆的配方材料，水泥浆配方设计中，设计方案不同，对结晶形态及材料硬化程度并不会产生显著的影响，其会对声波的传播速度产生影响，抗剪强度及抗压强度也会随时间的改变而改变。水泥浆配方对固井质量评价的影响主要从以下两个方面体现：第一为评价标准的影响，第二为候凝时间的影响。低密度与高密度的水泥浆不可以应用与正常密度水泥浆体系相关的评估标准。

2.4 地层岩性

地层岩性对声幅变密度测井及声幅测井的反映主要从三个方面体现，分别为慢速地层、快速地层和孔隙度渗透率差异较大的地层。第一，慢速地层，由于慢速地层的传播速度相对较低，其导致声幅变密度测井图上地层波特点并不显著，在第一界面胶结较好的状况下，极易导致慢速地层段第二界面胶结的质量[3]。第二，快速地层，由于超致密砂石、白云岩及灰岩等快速地层之中，声波的传播速度会远远超过或者与套管的声传播速度相等，在采样中层波首波的到达时间与套管波基本相同的情况下甚至超前的状况下，会导致地层波与套管波之间相互叠加，呈现声幅值增加表现，其极易对第一界面胶结质量产生影响，导致判断错误问题的形成，但是对声幅变密度测井评价并不会产生较大的影响。图1 为快速地层声幅/声幅变密度测井图，其中上部分为砂泥岩地层，在3545m 以下的情况下为白云岩地层，部分白云岩地层段的声幅较高。依据声幅变密度测井图可以得知，首波显著高于砂泥岩段的套管波，并且首波的到达时间为变化性的，其说明地波层为首波，所以固定门之中所记录的声幅就是地层波幅度，这一高声幅值并不能表示胶结的质量较差，所以在快速地层之中，并不能采用声幅对第一界面的固井质量开展评估，而是需要综合声幅变密度测井及声幅测井方式开展评价。

图1 声幅变密度测井/声幅受到快速地层的影响

在声幅变密度测井图之上，后续波存在扰动情况，后续波频率与相位会产生较大的变化，主要由于碳酸盐岩之中的较小裂缝诱发，这一影响与自由套管之中套管接箍所形成的波列影响具有相似性。所以在快速地层之中，可以应用声幅变密度测井及声幅评估固井质量，但是也需要综合分析波形频率、波形到达时间及声幅值。第三，具有较大差异性孔隙渗透率的地层，不同岩性地层由于自身的渗透性能不同，波阻抗各不相同，其与水泥浆之间的作用程度存在差异性，高孔隙度高渗透率地层之中，水泥浆可以透过孔隙向地层之中渗入，并与地层介质相结合，虽然极易导致储层污染，但是却不会形成较小的间隙。低孔隙度的地层及低渗透率的地层，以泥岩地层为例，若是水泥浆水化作用结束，将增加温度变化，在第二界面之中，极易形成较小的间隙，与此同时，这些地层井径会产生较大的改变，水泥环薄厚程度不一，会诱发井内声场的改变，这一变化并不是由于固井质量改变而诱发的，在砂泥岩地层中，开展变密度测井或者声幅测井之中，会受到地层岩性变化影响，也会受到较大的孔隙度渗透率差异的影响[4]。

2.5 套管型号

套管型号极易对套管波的特征产生影响，套管的内外径和壁厚会对速度、幅度及频率产生严重影响，与此同时，其也属于水泥环厚度改变的最主要因素，极易导致所接收的地层波特征改变，从而对固井质量的判定产生影响。仪器间隙与套管间隙较大的情况下，将会产生严重的声波能量衰减，声幅值相对较小，声幅变密度测井地层波信号强度下降，与此同时，间隙过大，也会对仪器的居中性产生影响，导致声幅值过小。套管壁厚度增加，套管波的振幅会提升，声幅值也会提升，但是其并不会对声幅变密度测井产生较大影响。

2.6 仪器偏心

仪器偏心会极大程度影响声幅，偏心时，声幅测量值会相对于仪器居中的数值更小，严重情况下会对声幅评价第一界面固井质量的可靠程度产生影响。仪器偏心所产生的声幅变密度影响主要以套管波极限稳定性不足为主要表现，但是其不会产生较大的波形影响，依然可以借助声幅变密度资料对第一和第二界面固井质量开展评估，所以偏心对声幅变密度测井的影响可以忽略不计。

2.7 仪器刻度

天然气井固井中，为确保气井安全，保障测试中不会窜槽，满足压裂改造需求，固井水泥浆一般情况下会向井口返回，导致井内无自由套管刻度。声幅测井曲线会随深度改变的大小的意义，将对固井质量产生影响。所以可以通过建立声幅刻度经群，变革固井质量评估方式进行改善，以此通过声幅变密度自理哦啊对水泥的胶结率产生影响，可以通过完全胶结套管的地层能量比值评估固井质量。

3 结束语

综上所述，对声幅变密度测井及声幅测井开展固井质量评估之中，影响因素较多，其中仪器是否能够良好居中，仪器刻度及最佳的测井时间属于最主要的影响因素，此外，天然气气侵、水泥微环隙、水泥浆配方、地层岩性、套管型号也属于最主要的影响因素，最佳测井时间中，需要依据不同区块及实际水泥浆的配方进行明确，应采取声幅变密度的主要测井方式，结合声幅测井方式，合理选择套管，以此提升固井质量评价的准确度。