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1、SWPI-中海油技术服务中海油技术服务固井质量评估检测方法固井质量评估检测方法 Welcome to Discuss This Topic together Welcome to Discuss This Topic together ! ! 2003 2003 年年 2 2 月月测井评价固井质量的方法与技术测井评价固井质量的方法与技术1 1首先请同志们思考下列两个问题首先请同志们思考下列两个问题：1)1)目前油田现场在利用测井手段评价固井目前油田现场在利用测井手段评价固井质量时有哪些常规方法或新方法？有哪些质量时有哪些常规方法或新方法？有哪些比较流行的评价软件？比较流行的评价软件？如何确定窜
2、槽位置如何确定窜槽位置( (挤水泥）？挤水泥）？2)2)固井质量好的井段固井质量好的井段声波幅度声波幅度值值 ? ? , , 固井质固井质量差的井段声波幅度值量差的井段声波幅度值 ? ? , ,在调辉记录的在调辉记录的VDLVDL图图上，左边套管波条纹清晰、右边地层波条纹消上，左边套管波条纹清晰、右边地层波条纹消失，则意味着第一胶结面胶结失，则意味着第一胶结面胶结？，第二胶结面，第二胶结面胶结胶结？，SBTSBT是什么测井？是什么测井？2 2汇汇 报报 内内 容容固井质量测井评价方法的种类及固井质量测井评价方法的种类及发展状况发展状况水泥胶结测井水泥胶结测井( (CBL)CBL)方法原理及应用
3、方法原理及应用声波变密度测井声波变密度测井( (VDL)VDL)方法原理及应用方法原理及应用水泥评价测井水泥评价测井( (CET)CET)的方法原理及应用的方法原理及应用超声成象测井超声成象测井( (USI)USI)同位素示踪同位素示踪( (RTS)RTS)测井方法及应用测井方法及应用WATCHWATCH软件演示及现场应用分析软件演示及现场应用分析结论与建议结论与建议3 3关于工程测井概念关于工程测井概念(Engineering Well LoggingEngineering Well Logging) 工程测井是套管井工程技术测井的简称，工程测井是套管井工程技术测井的简称，主要目的是对套管井
4、的工程技术状况和管外主要目的是对套管井的工程技术状况和管外水泥胶结进行检测和评价；工程作业效果检水泥胶结进行检测和评价；工程作业效果检测和评价有时也被归入工程技术测井的范畴。测和评价有时也被归入工程技术测井的范畴。 当前的主要工程测井技术有井径类测井、当前的主要工程测井技术有井径类测井、声幅测井、声波变密度测井、长源距声波测声幅测井、声波变密度测井、长源距声波测井、扇区水泥胶结测井、电磁测井、井下电井、扇区水泥胶结测井、电磁测井、井下电视测井、躁声测井、井温测井、放射性示踪视测井、躁声测井、井温测井、放射性示踪测井等测井等.4 4 支撑固定套管柱、防止层间串通和通过套管支撑固定套管柱、防止层间
5、串通和通过套管外环形空间流动、防止地层污染和套管腐蚀、外环形空间流动、防止地层污染和套管腐蚀、有效地进行挤水泥作业、为优化储层的生产建有效地进行挤水泥作业、为优化储层的生产建立层间流体隔离！立层间流体隔离！ 当环形空间内存在压缩强度很大的低渗当环形空间内存在压缩强度很大的低渗透性物质时，就可起到流体的隔离作用。透性物质时，就可起到流体的隔离作用。水泥就是这样一种理想物质水泥就是这样一种理想物质( (低渗、强压低渗、强压缩度缩度) )，其声阻抗能指示水泥的存在和质，其声阻抗能指示水泥的存在和质量。量。有很多原因需要确定套管水泥胶结质量有很多原因需要确定套管水泥胶结质量5 5常见物质常见物质(固井
6、时井下介质固井时井下介质)的声学参数的声学参数物质物质 密度密度 声速声速(Km/s) (Km/s) 声阻抗声阻抗( (Mrayl)Mrayl)空气空气 0.0013-0.13 0.33 0.0004-0.040.0013-0.13 0.33 0.0004-0.04淡淡/ /盐水盐水 1 1.5 1.5 1 1.5 1.5钻井液钻井液 1-2 1.3-1.8 1.5-3 1-2 1.3-1.8 1.5-3水泥浆水泥浆 1-2 1.5-1.8 1.8-3 1-2 1.5-1.8 1.8-3水泥水泥/G/G级级1.9 2.7-3.7 5.0-7.0 1.9 2.7-3.7 5.0-7.0 泥泥 岩
7、岩 2.55 1.83-3.962 2.55 1.83-3.962砂砂 岩岩 2.65 5.5 2.65 5.5 石灰岩石灰岩 2.71 6.4-7.0 12-16.6 2.71 6.4-7.0 12-16.6 钢钢 7.89 5.9 46 7.89 5.9 46 6 6评价固井质量的声测井目前有评价固井质量的声测井目前有 水泥胶结测井水泥胶结测井(CBL) 声波变密度测声波变密度测井井(VDL) 水泥评价测井水泥评价测井(CET,SBT) 超声超声成像测井成像测井(USI，UBI,CBIL) 井温测井井温测井(TL)、放射性同位素示综测井、放射性同位素示综测井(RTS)和中子和中子寿命测井寿
8、命测井(TDT). 从最早的从最早的CBLCBL到目前先进的到目前先进的USI,USI,记录了记录了评价固井质量的声测井方法和仪器的发展评价固井质量的声测井方法和仪器的发展历程历程 ！CBLCBL VDL VDLCET/SBTCET/SBT USI,CBIL,UBIUSI,CBIL,UBI7 7 传统的水泥胶结评价采用声幅法传统的水泥胶结评价采用声幅法传统的水泥胶结评价采用声幅法传统的水泥胶结评价采用声幅法(CBL)(CBL)(CBL)(CBL)和声波变密和声波变密和声波变密和声波变密度法度法度法度法(VDL)(VDL)(VDL)(VDL)。CBLCBLCBLCBL只能对第只能对第只能对第只能
9、对第I I I I界面情况进行检测，界面情况进行检测，界面情况进行检测，界面情况进行检测，VDLVDLVDLVDL能对能对能对能对第第第第I,III,III,III,II界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。另外另外另外另外CBLCBLCBLCBL和和和和VDLVDLVDLVDL只是圆周向的平均测量效果，难以区分井只是圆周向的平均测量效果，难以区分井只是圆周向的平均测量效果，难以区分井只是圆周向的平均测量效果，难以区分井周不同方向的条形欠胶结处。周不同方向的
10、条形欠胶结处。周不同方向的条形欠胶结处。周不同方向的条形欠胶结处。 进入进入进入进入80808080年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原理的水泥胶结评价测井仪器，例如理的水泥胶结评价测井仪器，例如理的水泥胶结评价测井仪器，例如理的水泥胶结评价测井仪器，例如CET,SBT,CBILCET,SBT,CBILCET,SBT,CBILCET,SBT,CBIL等，这等，这等，这等，这些仪器可准确判断第些仪器可准确判断第些仪器可准确判断第些仪器可准确判断第I I I I界面是否胶结好，测量情
11、况能说界面是否胶结好，测量情况能说界面是否胶结好，测量情况能说界面是否胶结好，测量情况能说明圆周向的胶结情况，结合明圆周向的胶结情况，结合明圆周向的胶结情况，结合明圆周向的胶结情况，结合VDLVDLVDLVDL可进行第可进行第可进行第可进行第IIIIIIII界面评价，界面评价，界面评价，界面评价，但这些仪器本身尚不能准确地判断第但这些仪器本身尚不能准确地判断第但这些仪器本身尚不能准确地判断第但这些仪器本身尚不能准确地判断第IIIIIIII界面胶结的好坏。界面胶结的好坏。界面胶结的好坏。界面胶结的好坏。已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第已有模拟实
12、验证明这些仪器不能单独用于评价第已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第IIIIIIII界面界面界面界面的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第IIIIIIII界界界界面的胶结状态面的胶结状态面的胶结状态面的胶结状态（石油大学乔文孝等）。（石油大学乔文孝等）。（石油大学乔文孝等）。（石油大学乔文孝等）。8 8一一、CBL水泥胶结测井水泥胶结测井 is Cement Evaluation Tool1、基本原理、基本原理水泥水泥套管套管套套管管波波V泥浆泥浆 V
13、套管套管地面仪地面仪TR地层地层 套套管管和和水水泥泥环环胶胶结结好好，R接接收收到到信信号号幅幅度度低低(套套管管与与水水泥泥环环差差别别小小，界界面面上上的的声声耦耦合合好好，当当套套管管波波在在C上上传传播播时时，大大部部分分E被被偶偶合合到到水水泥泥环环中中去去了了，仅仅有有小小E折折回回井井中中被被记记录录）；反反之之，R接收到信号幅度高。接收到信号幅度高。R收到的声信收到的声信号为滑行纵波号为滑行纵波（套管波）其（套管波）其幅度与套管内幅度与套管内外介质的性质外介质的性质及分布有关及分布有关9 91)测井时，由接收探头接收由套管波引起的折射波的幅度测井时，由接收探头接收由套管波引起
14、的折射波的幅度(通常是测量其第一个波峰的幅度通常是测量其第一个波峰的幅度)，由测量线路把声波幅，由测量线路把声波幅度转换成与之成正比的电压大小，并由地面照相记录仪记度转换成与之成正比的电压大小，并由地面照相记录仪记录。测量是在井内自下而上连续进行，便得到一条随不同录。测量是在井内自下而上连续进行，便得到一条随不同深度的固井质量而变化的声幅曲线。深度的固井质量而变化的声幅曲线。 2)测量井段从井底到水泥面以上测量井段从井底到水泥面以上50-100m50-100m处，测井时把井处，测井时把井下仪器放到预计水泥上返高度之上下仪器放到预计水泥上返高度之上200-300m处的纯泥浆段处的纯泥浆段(自由套
15、管井段自由套管井段),调节仪器调节仪器(检流计光点检流计光点),使曲线偏转使曲线偏转8-10cm,这是全井段最大值，然后下到井底，上提测井！这是全井段最大值，然后下到井底，上提测井！3)CBL曲线的横向比例为曲线的横向比例为50mv/Cm,深度比例为深度比例为1:200。4)具体解释时在参考具体解释时在参考GR,CAL曲线时，首先确定纯泥浆段，曲线时，首先确定纯泥浆段，然后确定混浆带，最后根据相对幅度来判定固井质量。然后确定混浆带，最后根据相对幅度来判定固井质量。CBLCBL具体的测井过程及曲线解释具体的测井过程及曲线解释1010C CB BL L测测井井解解释释实实例例0_500mv1111
16、固固井井声声幅幅C CB BL L测测井井曲曲线线实实例例CBL固固井剖面井剖面解释时解释时尽量结尽量结合合CAL和和GR曲曲线线1212固固井井声声幅幅C CB BL L测测井井曲曲线线实实例例1313固固井井声声幅幅C CB BL L测测井井曲曲线线实实例例固井声幅测井曲线固井声幅测井曲线自然电位测井曲线自然电位测井曲线1414 CBL测井测得声幅曲线测井测得声幅曲线(首波滑行纵波的幅度）首波滑行纵波的幅度） 声幅固井评价。由于首波幅度对套管井中套声幅固井评价。由于首波幅度对套管井中套管与水泥胶结情况反应比较明显，因此只能评价第管与水泥胶结情况反应比较明显，因此只能评价第一界面一界面(套管
17、与水泥界面套管与水泥界面)的胶结程度的胶结程度(对第二界面无能对第二界面无能为力为力)。 国内对利用国内对利用CBL资料判断固井质量采用相对幅资料判断固井质量采用相对幅度度A和归一化值和归一化值CBL3两个概念两个概念( (评价指标评价指标）：）：A=目的井段曲线幅度目的井段曲线幅度/ /自由套管曲线幅度自由套管曲线幅度*100% A 20% 胶结好；胶结好； 20% A 40% 胶结差胶结差1515 各地区的固井质量评价标各地区的固井质量评价标准差别较大。例如固井质量差准差别较大。例如固井质量差的相对幅度的相对幅度(A)，江汉油，江汉油田定为大于田定为大于40%，四川地，四川地区定为大于区定
18、为大于70%，而在南，而在南海湛江一般定为多大呢？海湛江一般定为多大呢？ 利用利用CBL曲线时确定固井曲线时确定固井质量时，还应参考井径曲质量时，还应参考井径曲线和自然伽马曲线或自然线和自然伽马曲线或自然电位曲线电位曲线(用于确定用于确定h)，此，此外务必了解固井施工情况。外务必了解固井施工情况。1616 CBL3胶结指数胶结指数评价指标是利用评价指标是利用CBLCBL所测得的声幅曲线所测得的声幅曲线进行归一化处理，从而得到套管井中水泥胶结情况的评价进行归一化处理，从而得到套管井中水泥胶结情况的评价结论结论(CBL3(CBL3越小越小, ,第一界面的胶结程度越高第一界面的胶结程度越高, ,固井
19、质量越好固井质量越好) )。 CBL3=1 CBL*Lmax/Cmax式中式中 Cmax-自由套管的最大声幅值；自由套管的最大声幅值； CBL-目的井段声幅曲线值；目的井段声幅曲线值； Lmax-计算得到计算得到的胶结好的的胶结好的最大值最大值(常取为常取为1）；）； CBL3-归一化后的胶结指数值；归一化后的胶结指数值；Note 当当CBL31时，则时，则CBL3=1; 当当CBL3 2cm，对套管波衰减为定值；，对套管波衰减为定值； h2cm，水泥环越薄，水泥环越薄(h越小越小)对套管波的衰减越小，对套管波的衰减越小，测得的声幅值越高，有时容易把胶结好的井段判断为测得的声幅值越高，有时容易
20、把胶结好的井段判断为胶结差！解释时应参考井径曲线，对泥饼相对较厚胶结差！解释时应参考井径曲线，对泥饼相对较厚(h越小越小)的井段要注意！此外，水泥环较薄时，硬地层的的井段要注意！此外，水泥环较薄时，硬地层的地层波地层波(信号较强信号较强)将掩盖套管波，造成误解释。将掩盖套管波，造成误解释。18183)气侵泥浆气侵泥浆: 使声波的衰减很大，声幅测值降低使声波的衰减很大，声幅测值降低；4)套管厚度套管厚度 hcase：6-18mm, 套管越薄，对声波衰套管越薄，对声波衰减越大，声幅低值；对应套管接箍处减越大，声幅低值；对应套管接箍处低低CBL值。值。5)微环微环: 套管与水泥之间出现的微小环形间隙
21、，一套管与水泥之间出现的微小环形间隙，一般厚度般厚度 V V泥浆泥浆 ；V V套管套管 V V水泥水泥 ； V V地层地层 V V水泥水泥（VmVcVp)VmVcVp)=全波列波形识别全波列波形识别套管波套管波 地层波（纵波、横地层波（纵波、横波、视瑞利波组合而成，幅度值波、视瑞利波组合而成，幅度值较高）较高） 泥浆波（到达时间最泥浆波（到达时间最晚，稳定，频率低，幅度变化不晚，稳定，频率低，幅度变化不大）大）STST斯通利波（仅随泥浆波斯通利波（仅随泥浆波之后）之后） 地面仪地面仪TR水泥水泥套管套管地层地层泥泥浆浆波波2222调调辉辉记记录录的的变变密密度度全全波波列列波波形形图图2323
22、 VDL是是现场检查固井质量的常用方法，其优现场检查固井质量的常用方法，其优点是简单、信息量大，它在每一深度采样点上输点是简单、信息量大，它在每一深度采样点上输出一个反映该点所在层段的声波全波列图，该波出一个反映该点所在层段的声波全波列图，该波列图上既有反映第列图上既有反映第I界面的套管波，还有反映第界面的套管波，还有反映第II界面的水泥环波及地层波。界面的水泥环波及地层波。 在处理在处理VDL资料时，通常将地层波的幅度作资料时，通常将地层波的幅度作为判断为判断第第II界面界面胶结状况的标准。在对地层波解胶结状况的标准。在对地层波解释时，最好应用谱分析法，在时间域和频率域内释时，最好应用谱分析
23、法，在时间域和频率域内从相当速度、幅度方面综合解释。从相当速度、幅度方面综合解释。 记录方式：记录方式：调辉记录和调宽记录调辉记录和调宽记录调辉记录调辉记录:以颜色深浅变化反映声波能量的变化以颜色深浅变化反映声波能量的变化( (主要使用主要使用) )；调宽记录调宽记录:以记录条带宽度的变化反映声波能量的变化；以记录条带宽度的变化反映声波能量的变化；2424 经模拟实验和现场表明，在各种水泥胶结情况下，套经模拟实验和现场表明，在各种水泥胶结情况下，套管波与地层波的幅度变化有一定的规律：管波与地层波的幅度变化有一定的规律： 1)自由套管时，套管信号强，地层信号弱自由套管时，套管信号强，地层信号弱(
24、如图如图a); 2)固井质量好时，套管信号弱，地层信号强固井质量好时，套管信号弱，地层信号强(如图如图b); 3)水泥与套管胶结好，水泥与地层胶结不好时，套管水泥与套管胶结好，水泥与地层胶结不好时，套管与地层信号都弱与地层信号都弱(如图如图c)。 不同固井情况下的套管波与地层波如下不同固井情况下的套管波与地层波如下2525地面仪地面仪TR水泥水泥套管套管地层地层2、声波变密度、声波变密度VDL图解释图解释:条纹粗细或消失或变形条纹粗细或消失或变形条纹粗细或消失或变形条纹粗细或消失或变形（1）自由套管波）自由套管波套管外无水泥而是泥浆套管外无水泥而是泥浆泥泥浆浆波波V泥浆泥浆 V泥浆泥浆 ，V套
25、管套管 V水泥水泥 V地层地层 V水泥水泥（VmVcVp)=在全波列波形如何判断：在全波列波形如何判断： 套管波弱，地层波强，套管波弱，地层波强，在在VDLVDL密度上左边的条纹模密度上左边的条纹模糊或几乎消失，与右边的糊或几乎消失，与右边的条纹条纹即地层波即地层波反差大，反差大，地地层波象裸眼井测的一样层波象裸眼井测的一样 ！泥泥浆浆波波2828（2 2）第）第I I界界面和面和第第IIII界面界面胶结胶结都好都好地地层层波波29293）第第I界面胶结好，第界面胶结好，第II界面胶结差界面胶结差：套管波很弱，套管波很弱，地层波也弱或消失；套管波和地层波左右条纹模糊、信号地层波也弱或消失；套管
26、波和地层波左右条纹模糊、信号很弱很弱（CBLCBL曲线低值，对此无能为力甚至误判。油田不少曲线低值，对此无能为力甚至误判。油田不少井因水泥环与地层胶结不好而发生串槽）井因水泥环与地层胶结不好而发生串槽）30304)I界面胶结差，界面胶结差，IIII界面胶结好：界面胶结好：套管波很强，地层信套管波很强，地层信号中等显示；左边条纹明显号中等显示；左边条纹明显, ,右边也有显示。右边也有显示。注意注意( (地层疏地层疏松或井眼很大或水泥与套管空隙很大，使地层波信号变弱。松或井眼很大或水泥与套管空隙很大，使地层波信号变弱。31315)第第I界面和第界面和第II界面胶结都差：界面胶结都差：套管波明显，条
27、纹、套管波明显，条纹、多幅度大，有的井段套管信号占据了地层波或泥浆多幅度大，有的井段套管信号占据了地层波或泥浆波的位置，与自由套管时的套管波类似！地层波微波的位置，与自由套管时的套管波类似！地层波微弱甚至消失，泥浆波条纹由于受套管波的影响而出弱甚至消失，泥浆波条纹由于受套管波的影响而出现波浪形！现波浪形！ 关于第关于第I和和第第II界面胶结质量在界面胶结质量在VDLVDL图的特点总结图的特点总结： 1)第一界面胶结好时，第一界面胶结好时，在在VDL图上，图上，其套管波其套管波一般为弱信号，条纹模糊或消失。一般为弱信号，条纹模糊或消失。反之亦然。反之亦然。 2)第二界面胶结好时第二界面胶结好时，
28、在，在VDL图上，图上，其地层波其地层波一般都为强到中等信号显示，条纹粗而明显，颜色一般都为强到中等信号显示，条纹粗而明显，颜色深。深。反之亦然。注意特殊情况！反之亦然。注意特殊情况！3232 3)VDL资料判别胶结好坏的资料判别胶结好坏的一般规则一般规则:好好好好弱弱强强 , 好差好差弱弱，差好弱弱，差好强强强强, 差差差差强弱强弱/强强强强 4)通常将通常将套管波的套管波的幅度作为判别第幅度作为判别第I界面胶结状界面胶结状况的标准况的标准(套管波与第套管波与第I界面偶合状况的关系较简单界面偶合状况的关系较简单)，而将而将地层波的幅度作为判别第地层波的幅度作为判别第II界面胶结状况的标界面胶
29、结状况的标准准(井内记录到的地层波与井内流体的声速及密度，套管井内记录到的地层波与井内流体的声速及密度，套管及水泥环的厚度、声速和密度及地层的声学特性及水泥环的厚度、声速和密度及地层的声学特性有关有关)！ 5)波列上按传播时间区分套管波、地层波、泥波列上按传播时间区分套管波、地层波、泥浆波：浆波：例如在例如在7ft的长源距声波全波列测井图中的长源距声波全波列测井图中: 378400392us , 928 1088us, 1728us 56us/ft , 135 155us/ft ，247us/ft5ftVDL的的地层波到达时间地层波到达时间：Tb=180+5*0.3048*tc3333讨论讨论
30、:图图a第第I+II界面胶结差，图界面胶结差，图b第第I+II界面胶结好界面胶结好100 s 1000100 s 100034341) 普通声幅普通声幅普通声幅普通声幅CBLCBL测井仅对测井仅对测井仅对测井仅对I I界面评价效果好，普通变密度界面评价效果好，普通变密度界面评价效果好，普通变密度界面评价效果好，普通变密度VDLVDL测井测井测井测井( (源距为源距为源距为源距为4-5ft4-5ft全波列测井全波列测井全波列测井全波列测井) )难以区分套管波和地难以区分套管波和地难以区分套管波和地难以区分套管波和地层波以及波列的特征不明显而使两个界面的胶结情况都难层波以及波列的特征不明显而使两个
31、界面的胶结情况都难层波以及波列的特征不明显而使两个界面的胶结情况都难层波以及波列的特征不明显而使两个界面的胶结情况都难以判断。以判断。以判断。以判断。为此建议，尽量采用长源距为此建议，尽量采用长源距(7 10ft)全波全波列测井资料的列测井资料的VDL变密度图以及提取套管波首波幅变密度图以及提取套管波首波幅度值综合判断水泥环两个界面的胶结情况。已有大度值综合判断水泥环两个界面的胶结情况。已有大量应用证明，结果可靠，效果明显。实例量应用证明，结果可靠，效果明显。实例(云南陆云南陆良盆地砂泥岩剖面和贵州赤水碳酸岩盐剖面测了良盆地砂泥岩剖面和贵州赤水碳酸岩盐剖面测了3口套管井口套管井)。2)双层套管
32、时如何判断胶结质量？双层套管时如何判断胶结质量？CBL+CBL+长源距长源距(7ft)(7ft)全波列测井资料的变密度图全波列测井资料的变密度图VDL特殊情况分析特殊情况分析：3535For Example:For Example: 某井段下了双层套管，外层套管下某井段下了双层套管，外层套管下深为深为121.45121.45米，在长源距的米，在长源距的VDLVDL图上，套图上，套管波很强，看不见地层波，但套管波中管波很强，看不见地层波，但套管波中的第的第1 1，第，第2 2两个黑色条纹两个黑色条纹( (相线相线) )缺失，缺失，表明内层套管外有水泥而外层套管外无表明内层套管外有水泥而外层套管外
33、无水泥，内层套管水泥胶结好，外层套管水泥，内层套管水泥胶结好，外层套管外水泥胶结差。外水泥胶结差。3636 目前国内对目前国内对CBLCBL和和VDLVDL资料的解释主要停资料的解释主要停留在定性半定量解释的水平上留在定性半定量解释的水平上( (存在存在存在存在人为因素、解人为因素、解人为因素、解人为因素、解释标准难以统一、资料多解性强等），释标准难以统一、资料多解性强等），释标准难以统一、资料多解性强等），释标准难以统一、资料多解性强等），所以所以提出提出4)CBL+VDL4)CBL+VDL定量定量评价固井质量新方法：评价固井质量新方法： 根据相关分析及大量的变密度数据与波形根据相关分析及大
34、量的变密度数据与波形对比，提出了利用能量分析法来计算套管波对比，提出了利用能量分析法来计算套管波和地层波能量参数和地层波能量参数E EI I,E,EIIII，并进行相应的归一，并进行相应的归一化处理，使计算得到的化处理，使计算得到的I I、IIII界面胶结参数标界面胶结参数标准化，并制定相应的评价标准准化，并制定相应的评价标准(CBL(CBL、BIIBII、RIRI、RII)RII)来确定来确定I I、IIII界面的胶结状态。界面的胶结状态。3737 表表1 高密度水泥固井质量定量评价标准高密度水泥固井质量定量评价标准 I界面定量评价标准界面定量评价标准 II界面定量评价标准界面定量评价标准
35、胶结情况胶结情况CBL测井测井 BII(环空胶结率环空胶结率) EI (能量参数能量参数) EII(能量参数能量参数) 评价结评价结论论80% 8% 30% 25% 80% 差差 表表2 低密度水泥固井低密度水泥固井 I 界面定量评价标准界面定量评价标准CBL测井测井 BII(环空胶结率环空胶结率) EI (能量参数能量参数) 胶结情况胶结情况评价结评价结论论70% 40% 35% 差差38383939声幅曲线与平均能量法计算套管波能量对比声幅曲线与平均能量法计算套管波能量对比4040第第I-III-II界面胶结都好时的声幅变密度处理成果图界面胶结都好时的声幅变密度处理成果图4141第第I-I
36、II-II界面胶结都好时的声幅变密度处理成果图界面胶结都好时的声幅变密度处理成果图42424343444445454646三、三、CET扇区扇区水泥胶结测井水泥胶结测井 CementEvaluationTool CBL和和VDL两种测井的测量值是一平均概念，两种测井的测量值是一平均概念，局限性在于不能显示某方位水泥胶结质量，而局限性在于不能显示某方位水泥胶结质量，而CET不仅反映套管井中不仅反映套管井中2个声学界面的胶结情况，个声学界面的胶结情况，而且对管外水泥具有圆周而且对管外水泥具有圆周(径向径向)分辨率和纵向分辨分辨率和纵向分辨率，提供水泥抗压强度的测量，以高灵敏度声波井率，提供水泥抗压
37、强度的测量，以高灵敏度声波井径反映各方位的套管内径，指示套管变形、腐蚀及径反映各方位的套管内径，指示套管变形、腐蚀及磨损情况等。提高了定量评价水泥胶结的精度，且磨损情况等。提高了定量评价水泥胶结的精度，且容易解释！容易解释！4747 1)CET/SBT下井仪器由下井仪器由8个声波换能器和一个个声波换能器和一个参考换能器组成。参考换能器组成。8个换能器个换能器(高垂直分辨率的传高垂直分辨率的传感器感器)是逐个测量的，按螺旋形排列是逐个测量的，按螺旋形排列(相邻两个之相邻两个之间夹角为间夹角为45。),各探测套管的各探测套管的45度空间，即可以度空间，即可以探测井周的探测井周的8个不同方位上的扇形
38、空间的胶结质量。个不同方位上的扇形空间的胶结质量。它们纵向排列长度大约为它们纵向排列长度大约为2ft ( 0.6米）。米）。 2)每个换能器采用脉冲每个换能器采用脉冲- -回波方式工作，既是回波方式工作，既是声波发射器又是声波接收器，对着套管壁的方向声波发射器又是声波接收器，对着套管壁的方向发射声脉冲，脉冲在套管内外界面之间反射谐振，发射声脉冲，脉冲在套管内外界面之间反射谐振，此时换能器可得到衰减形式的谐振回波信号。此时换能器可得到衰减形式的谐振回波信号。4848CET测井图显示为三道：测井图显示为三道： 第第 1道：道：平均井径平均井径MDIAMDIA曲线曲线( (4 4 4 4条声波井径套
39、管条声波井径套管条声波井径套管条声波井径套管内径曲线的平均值内径曲线的平均值内径曲线的平均值内径曲线的平均值) ) ) )+ +偏心率偏心率EXCEEXCE曲线曲线(EXCE35mm(EXCE35mm会会影响到测量结果，可用其作质量控制影响到测量结果，可用其作质量控制) )； 第第2道：道：最大、最小抗压强度曲线最大、最小抗压强度曲线CSmx+CSmnCSmx+CSmn以以及仪器的相对方位和倾斜度及仪器的相对方位和倾斜度RB+DEVIRB+DEVI曲线曲线; 第第3道：道：8 8个换能器测得的个换能器测得的8 8个被检测部分的个被检测部分的( (套套管扇形区管扇形区) )水泥强度的变密度显示（
40、每一个换能器水泥强度的变密度显示（每一个换能器的响应值显示的的响应值显示的1/81/8方位，方位，8 8个换能器把套管圆周完个换能器把套管圆周完整地显示出来）整地显示出来）4949CETCET曲线解释方法曲线解释方法： 1 1）可以直观地显示窜槽位置和方位：由）可以直观地显示窜槽位置和方位：由于于 VDL VDL图上阴影的颜色深浅与抗压强度成正图上阴影的颜色深浅与抗压强度成正比，则暗的地方表示胶结良好，明暗不均的比，则暗的地方表示胶结良好，明暗不均的白色区域则说明表示胶结不好、有窜槽白色区域则说明表示胶结不好、有窜槽( (由由CSUCSU软件确定串槽的真方位软件确定串槽的真方位) )； 2 2
41、）4 4条声波井径曲线可反映套管的变形和条声波井径曲线可反映套管的变形和腐蚀情况。腐蚀情况。 3 3）WWWW胶结指数的计算：胶结指数的计算： 4 4）P7fig2-37P7fig2-37最右边的最右边的7 7个小道表示什么个小道表示什么？50505151 超声波成像测井超声波成像测井(USI，UBI, 优于优于BHTV) 1)与与CET工作原理相同，测量沿径向向套管工作原理相同，测量沿径向向套管发射的超声波脉冲的发射的超声波脉冲的回波回波，可提供连续的全井眼，可提供连续的全井眼回波信号；回波信号； 2）由地面的）由地面的MAXIS-500仪器系统执行分析，仪器系统执行分析，产生产生4个参数：
42、个参数：水泥声阻抗水泥声阻抗Z(评价胶结情况评价胶结情况)、套、套管内径和厚度、谐振回波、回波幅度；管内径和厚度、谐振回波、回波幅度；输出输出2种种成果图：成果图：水泥评价图和套管腐蚀评价图。水泥评价图和套管腐蚀评价图。 4 45252超超声声成成像像测测井井( (U US SI I ）测测井井仪仪器器5353 USI有两种操作状态，即标准测量和流体测量。有两种操作状态，即标准测量和流体测量。逆时针旋转为面向套管和井壁的标准测量方式，顺逆时针旋转为面向套管和井壁的标准测量方式，顺时针旋转将使换能器在总成内旋转时针旋转将使换能器在总成内旋转180，这样可以，这样可以测量井内流体的特性。测量井内流
43、体的特性。 USI使用的是不聚焦的换能器，将使用的是不聚焦的换能器，将USI面向平面面向平面的换能器换成高分辨率聚焦的裸眼换能器，的换能器换成高分辨率聚焦的裸眼换能器，USI就就变成了变成了UBI测井仪。测井仪。 为了从为了从USI采集的资料中得到可靠的信息，现采集的资料中得到可靠的信息，现已开发出一种称为已开发出一种称为T3的处理新技术。的处理新技术。USI数据的这数据的这种处理技术为了测出下列参数：套管的内半径，套种处理技术为了测出下列参数：套管的内半径，套管内表面的粗糙度、套管厚度和水泥的声阻抗。可管内表面的粗糙度、套管厚度和水泥的声阻抗。可以直接从基本的谐振响应得到声阻抗。以直接从基本
44、的谐振响应得到声阻抗。5454 水泥胶结评价水泥胶结评价CET的测量原理与的测量原理与USI的测量原理相的测量原理相似，都可以提供具有方位分辨能力的测量结果，以探测似，都可以提供具有方位分辨能力的测量结果，以探测各个方位上的水泥胶结质量。但各个方位上的水泥胶结质量。但CET有有8个换能器，它个换能器，它们呈螺旋状排列，方位上彼此相差们呈螺旋状排列，方位上彼此相差45度，并且每个换能度，并且每个换能器只探测到一小段的套管。器只探测到一小段的套管。 USI测井仪只有一个旋转换能器，它能探测整测井仪只有一个旋转换能器，它能探测整个套管。个套管。 超声波成象测井采用旋转式超声换能超声波成象测井采用旋转
45、式超声换能器对井周进行扫描，并记录回波波形信号，将测器对井周进行扫描，并记录回波波形信号，将测量到的反射波幅度和传播时间等信息进行一系列量到的反射波幅度和传播时间等信息进行一系列处理，把结果按井周处理，把结果按井周360方位显示成象，可以得方位显示成象，可以得到整个井壁的高分辨率成象。到整个井壁的高分辨率成象。5555 USI USI用于水泥评价：用于水泥评价：测速测速 160-320ft/h, 160-320ft/h, 声阻抗范围声阻抗范围 010 010 MRaylMRayl，分辨率，分辨率 0.2 0.2 MRayl, MRayl, 衰减衰减12dB/cm/MHz,12dB/cm/MHz
46、,串槽串槽定量分辨率定量分辨率1.2in(3cm),1.2in(3cm),可与可与GRGR、CBLCBL、CCLCCL、井斜等组、井斜等组合！合！ 5656USI水泥胶结成象图水泥胶结成象图 1 1道道: :仪器偏心指示仪器偏心指示ECCE(in),ECCE(in),还有还有GRGR、TENSTENS、CsCs； 2 2道道: :套管接箍套管接箍(CCL)(CCL)以及用黑色标识的射孔层；以及用黑色标识的射孔层； 3 3道道: :内半径曲线内半径曲线(IRMX,IRMN,IRAV,ERAV),(IRMX,IRMN,IRAV,ERAV),此道显此道显示相当于平均效果示意图，并非全井眼成象；示相当
47、于平均效果示意图，并非全井眼成象； 4 4道道: :原始声阻抗成象；第原始声阻抗成象；第5 5道道: :套管反射套管反射AWBKAWBK图图; ; 6 6道道: :胶结成象综合显示，用不同颜色对套管外的胶结成象综合显示，用不同颜色对套管外的胶结情况进行评价，分析出套管外物质的性质及含胶结情况进行评价，分析出套管外物质的性质及含量，图中显示分别为量，图中显示分别为Blue-Blue-液体；液体；Green-Green-钻井液；钻井液；Yellow-Yellow-已胶结；已胶结；Red-Red-微环形空间；微环形空间； 7 7道道: :带门槛值的声阻抗成象带门槛值的声阻抗成象( (这些值要根据具体
48、这些值要根据具体情况加以改变，例如轻钻井液具有较低的声阻抗，情况加以改变，例如轻钻井液具有较低的声阻抗，则应选低的门槛值，反之则应选低的门槛值，反之.；5757USI水水泥泥胶胶结结成成象象图图5858 套管外的微环形空间对视水泥声阻抗有影响，套管外的微环形空间对视水泥声阻抗有影响，实验表明：实验表明：0.1mm0.1mm的微环形空间将导致视阻抗的微环形空间将导致视阻抗50%50%的的损失。即使极小的充满流体的微环形空间也会引起损失。即使极小的充满流体的微环形空间也会引起横波在水泥中的偶合损失。如果环形空间内液体没横波在水泥中的偶合损失。如果环形空间内液体没有被充分隔离，则需对套管射孔向其中注
49、水泥。决有被充分隔离，则需对套管射孔向其中注水泥。决定是否用挤入法进行水泥胶结质量修复取决于环形定是否用挤入法进行水泥胶结质量修复取决于环形空间中的物质是固体还是液体。空间中的物质是固体还是液体。 多井次进行水泥胶结质量评价，可使我们对不多井次进行水泥胶结质量评价，可使我们对不同的套管结构得出最佳的固井参数，获取以后做好同的套管结构得出最佳的固井参数，获取以后做好固井工作的有用信息，从而通过水泥胶结质量评价固井工作的有用信息，从而通过水泥胶结质量评价获得最佳的固井效果。获得最佳的固井效果。5959一、测量原理一、测量原理 反射波能量，取决于井内流体与井壁介质的声阻抗反射波能量，取决于井内流体与
50、井壁介质的声阻抗 1)1个换能器兼作发射和接收探头；个换能器兼作发射和接收探头； 2)换能器以固定速率旋转换能器以固定速率旋转 测量方式：测量方式：换能器向井壁作螺旋状连续扫描换能器向井壁作螺旋状连续扫描二、测井图特征及应用二、测井图特征及应用 井壁声阻抗大，反射波强；井壁声阻抗小，反射波井壁声阻抗大，反射波强；井壁声阻抗小，反射波弱，颜色暗。弱，颜色暗。 评价井壁介质的状况评价井壁介质的状况1、确定井壁裂缝位置和方位、确定井壁裂缝位置和方位2、鉴别岩性、鉴别岩性; 3、检查套管内壁、检查套管内壁 井下超声电视（井下超声电视（BHTV)6060讲解完毕！讲解完毕！ 敬请各位专家教授敬请各位专家教授与同志们批评指正！与同志们批评指正！6161
