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1、固井质量综合评价(二)10. 水泥胶结测井固井质量综合评价11. 反射回波测井固井质量评价简介12. 固井质量工程判别技术致谢主要内容10. 水泥胶结测井固井质量综合评价 国外有专家指出：“水泥胶结测井是一种最常用、最滥用和最错用的测井技术。” 这体现在两个方面：1.数据采集； 2. 资料解释。又有专家指出： 利用水泥胶结测井技术，可以得到很高的评价符合率。 （一）固井质量测井响应存在多解性（一）固井质量测井响应存在多解性（一）固井质量测井响应存在多解性 人人人们们们总总总是是是期期期望望望利利利用用用一一一条条条声声声幅幅幅测测测井井井曲曲曲线线线和和和一一一成成成不不不变变变的的的评评评价
2、价价指指指标标标，就就就能能能简简简简简简单单单单单单地地地评评评价价价固固固井井井质质质量量量。可可可是是是，固固固井井井质质质量量量测测测井井井存存存在在在地地地球球球物物物理理理探探探测测测的的的共共共同同同弱弱弱点点点多多多解解解性性性。确确确实实实，在在在理理理想想想条条条件件件下下下，只只只要要要有有有了了了CBLCBLCBL曲曲曲线线线就就就可可可以以以正正正确确确评评评价价价固固固井井井质质质量量量。但但但多多多数数数情情情况况况下下下，固固固井井井质质质量量量测测测井井井信信信息息息受受受固固固井井井质质质量量量以以以外外外的的的其其其它它它因因因素素素（仪仪仪器器器偏偏偏心
3、心心、套套套管管管壁壁壁厚厚厚、水水水泥泥泥环环环厚厚厚度度度、快快快速速速地地地层层层、测测测量量量源源源距距距、水水水泥泥泥浆浆浆性性性能能能、固固固井井井作作作业业业以以以及及及水水水泥泥泥候候候凝凝凝方方方式式式等等等）的的的影影影响响响或或或干干干扰扰扰。水水水泥泥泥环环环层层层间间间封封封隔隔隔性性性能能能评评评价价价与与与有有有效效效封封封隔隔隔长长长度度度、层间压差层间压差层间压差、地层流体性质和管外环空尺寸等因素有关。地层流体性质和管外环空尺寸等因素有关。地层流体性质和管外环空尺寸等因素有关。 10.1 10.1 10.1 综合评价的重要性综合评价的重要性综合评价的重要性（二
4、）水泥环层间封隔性能受多种因素影响 要要进进行行油油田田勘勘探探开开发发部部门门最最为为关关注注的的水水泥泥环环层层间间封封隔隔性性能能评评价价，就就要要分分析析简简介介反反映映第第一一界界面面、第第二二界界面面胶胶结结质质量量的的水水泥泥环环有效渗透率和和层间有效封隔长度，还还要要设设法法了了解解并并考考虑虑层间压差、地层流体性质和和管外环空尺寸等等。限限于于目目前前固固井井质质量量测测井井探探测测能能力力，更更由由于于测测井井信信息息的的多多解解性性以以及及处处于于动动态态变变化化中中的的相相邻邻地地层层间间压压差差和和水水泥泥胶胶结结状状况况等等因因素素，使使得得层层间间封封隔隔性性能能
5、精精确确评评价价相当困难。相当困难。 （三）解决测井响应多解性的唯一方法是固井质量综合评价 利利用用作作为为地地球球物物理理测测井井方方法法之之一一的的固固井井质质量量测测井井所所采采集集的的资资料料评评价价固固井井质质量量，要要想想符符合合客客观观情情况况，避避免免误误评评价价，不不能能仅仅根根据据某某一一种种测测井井信信息息（不不管管它它多多么么重重要要）来来评评价价，而而应应以以固固井井质质量量测测井井为为主主，参参考考固固井井作作业业、钻钻井井、地地质质和和其其它它测测井井资资料料等等方方面面的的有有关关信信息息，走走综综合合评评价价之之路路性性。利利用用固固井井质质量量测测井所采集的
6、资料评价固井质量，也必须走综合评价之路。井所采集的资料评价固井质量，也必须走综合评价之路。收集有关资料 根据固井质量测井响应所受影响的程度收集有关资料： 钻井资料固井资料常规测井资料常规测井解释成果表外层套管固井质量测井资料钻井和固井等有关资料VDL、SRT、常规测井资料等测井仪器工作状态良好、刻度正确，且测井资料显示典型的水泥胶结特征:可直接根据固井质量测井资料进行固井质量评价和水泥环层间封隔性能评价测井资料显示水泥胶结特征不典型，或者CBL或衰减率曲线与VDL不一致:在进行水泥胶结评价和水泥环层间封隔性能评价时，应参考固井质量测井的其它曲线（通常在同一次测井中，明显的影响因素可能只有一两个
7、）测井仪器工作状态良好、刻度正确，但测井资料显示水泥胶结特征不典型：在进行固井质量评价和水泥环层间封隔性能评价时，应当参考反映井眼状况以及反映地层岩性、物性、孔渗性能、地层流体性质、温度和压力的裸眼测井资料，参考固井和水泥候凝方式等资料，进行综合评价固井质量测井主要测井信息综合评价概述综合评价概述10.2 不能用水泥胶结测井资料评价的两种特殊胶结状况判断候凝时间不足：（1）根据某一次水泥胶结测井响应判断（2）根据时间推移水泥胶结测井响应判断（3） 参考当次固井作业的实际水泥浆配方和井眼实际温度微环隙 ：（1） 根据某一次水泥胶结测井响应判断（2） 根据时间推移水泥胶结测井响应判断（3） 参考固
8、井施工记录（4） 参考并分析钻井液类型、套管外壁化学涂层及养护期间的有关信息（5）以较低密度钻井液替换，或进行过井下作业（如钻水泥塞、射孔、起下钻头或仪器及工具等），就可判断套管与水泥环之间出现了微环隙。（6）套管外壁存在化学涂层，或固井前置液未能清洗掉油基钻井液在套管外壁形成的油膜，水泥胶结测井响应也具有微环隙的特征。 候凝时间分别为24小时、31小时和42小时的SBT第一界面胶结状况。可见，随着时间的推移，水泥胶结强度在逐渐提高。这符合实验室水泥试验的强度发展规律。当水泥强度得到充分发展时进行固井质量测井，才能最为真实地反映固井质量。 目前的问题在于，在现场进行固井质量评价的时候，测井操作
9、工程师和测井解释工程师都不知道管外环空的水泥究竟在什么时候才能充分凝固，而固井质量测井一般只进行一次。242424小时小时小时424242小时小时小时313131小时小时小时XSBT测量值及其预测 衰减率 (dB/ft)候凝时间 (小时 ) (预测 ) (预测 )01234567891020406080100120140160180200 (预测) (预测)m) 声波耦合，特别是套管外表面与水泥环之间（第一界面）的声学耦合，是利用声波类固井质量测井资料成功评价固井质量的关键，也是声波类测井的主要缺点。 对于SBT和CBL/VDL测井，套管壁厚内的声波相对于水泥环作剪切运动，管外水泥环是它的负载
10、。套管波声波幅度主要取决于第一界面胶结强度。常规水泥胶结测井主要反映常规水泥胶结测井主要反映水泥环第一界面胶结状况水泥环第一界面胶结状况地层水泥环测井仪器套管水泥环测井仪器TR1R2 解决微间隙条件下固井质量测井的方法是： 加压测井mmmm，一般不能阻止水和轻质油在层间的窜通。一般不能阻止水和轻质油在层间的窜通。mmmm且充满水时，通常能够保持层间封隔。且充满水时，通常能够保持层间封隔。mmmm，也不能阻止层间气体窜通。也不能阻止层间气体窜通。目的层段目的层段目的层段SBTSBTSBT测井图测井图测井图实际DST1：3355-3373米2.2.地地层层孔渗性能孔渗性能对对固井固井质质量量测测井
11、响井响应应的影响的影响 刮管对固井质量测井响应的影响程度，取决于刮管器对刮管对固井质量测井响应的影响程度，取决于刮管器对刮管对固井质量测井响应的影响程度，取决于刮管器对套管的振动力大小，因而与套管内壁上残留水泥的位置、多套管的振动力大小，因而与套管内壁上残留水泥的位置、多套管的振动力大小，因而与套管内壁上残留水泥的位置、多少以及水泥套管内壁之间粘结强度关系密切。少以及水泥套管内壁之间粘结强度关系密切。少以及水泥套管内壁之间粘结强度关系密切。10.3 只能用于定性评价的水泥胶结测井资料所受影响因素识别（1）快速地层影响（2）外层套管影响（3）与地层孔渗性能有关（4）固井质量测井仪器偏心快速地层井
12、段的SBT和CBL测井响应双层套管井段的SBT和CBL测井响应几个几个CBL/VDLCBL/VDL测井实例测井实例DH1-5-6DH1-5-6DH1-5-6井井井CBLCBLCBL泥高砂低泥高砂低泥高砂低A9A9井井 东东东海海海平平平湖湖湖地地地区区区A9A9A9井井井9-5/89-5/89-5/8 管管管外外外环环环空空空g/cmg/cmg/cm3 33的的的水水水泥泥泥浆浆浆固固固井井井。SBTSBTSBT测测测井井井资资资料料料反反反映泥岩井段水泥胶结良好，好储层井段水泥胶结似乎很差。映泥岩井段水泥胶结良好，好储层井段水泥胶结似乎很差。映泥岩井段水泥胶结良好，好储层井段水泥胶结似乎很差
13、。油验证情况验证情况射开射开mm投入原油生产。投入原油生产。5050天后，仍然没有地层水产出。由天后，仍然没有地层水产出。由此可见，水泥环层间封隔性能良好。此可见，水泥环层间封隔性能良好。验窜实例10.3 薄水泥环的固井质量测井响应CBLBR评价结论20%0.8优20%CBL40%0.5BR0.8中等（合格）40%0.5差（不合格）10.10.4 4 低密度水泥固井质量评价指标低密度水泥固井质量评价指标 （1 1）测井时与验窜时的胶结强度可能不一致）测井时与验窜时的胶结强度可能不一致 通通通常常常，塔塔塔里里里木木木探探探区区区在在在固固固井井井作作作业业业后后后2 2 23 3 3天天天进进
14、进行行行固固固井井井质质质量量量测测测井井井，而而而验验验窜窜窜是是是在在在固固固井井井质质质量量量测测测井井井后后后几几几天天天甚甚甚至至至长长长达达达几几几个个个月月月后后后才才才进进进行行行的的的。随随随着着着水水水化化化反反反应应应的的的深深深入入入进进进行行行，水水水泥泥泥胶胶胶结结结强强强度度度也也也处处处在在在变变变化化化之之之中中中。所所所以以以，测测测井井井时时时的的的水水水泥泥泥强强强度度度可可可能能能与与与验验验窜窜窜时时时不不不一一一样样样，尤尤尤其其其在在在水水水泥泥泥浆浆浆具具具有有有缓缓缓凝凝凝效效效果果果的的的情情情况况况下下下差差差别别别就就就更更更大大大。此
15、此此外外外，井井井内内内流流流体体体密密密度度度变变变化化化和和和井井井下下下作作作业业业也也也可可可能能能对对对水水水泥胶结强度产生不利的影响。泥胶结强度产生不利的影响。泥胶结强度产生不利的影响。 （2 2）井下与实验室的水泥强度可能不一致）井下与实验室的水泥强度可能不一致 实实实验验验室室室在在在模模模拟拟拟井井井下下下温温温度度度、压压压力力力条条条件件件下下下，测测测量量量242424小小小时时时纯纯纯水水水泥泥泥的的的强强强度度度。在在在井井井下下下，水水水泥泥泥浆浆浆密密密度度度和和和由由由外外外加加加剂剂剂决决决定定定的的的性性性能能能都都都可可可能能能与与与实实实验验验室室室大
16、大大相相相径径径庭庭庭，难难难以以以完完完全全全避避避免免免的的的泥泥泥浆浆浆污污污染染染明显降低水泥强度。明显降低水泥强度。明显降低水泥强度。10.10.5 5 固井质量评价应当注意的问题固井质量评价应当注意的问题11. 利用其它资料进行固井质量评价反射系数透过系数泥浆套管水泥主要测井仪器1.CET和PET2. USI和CAST3. 伽马伽马测井USIUSIUSI 套管壁厚内的多次反射波呈指数衰减，且衰减的速度与套管外表面胶结的水泥的声阻抗Z关系密切。由此可反演管外水泥胶结状况。自由自由套管套管胶结胶结良好良好原始图像成果图像水泥液体充气或干的微间隙常规密度水泥低密度水泥02468Z ( M
17、rayl)固/液识别门槛最大声阻抗+/- 0.5 气/液识别门槛处理标志, 偏心, CCL, GR套管截面原始水泥胶结图水泥胶结解释成果图胶结指数声阻抗钻井液污染扩径套管偏心气体侵入环空套管居中射孔后套管磨损各种水泥胶结状况下的USI 测井响应反射波法探测固井质量的优点与不足1. 优点：（1）纵向和环向分辨率高；（2）受微环隙影响比CBL和SBT小。2. 缺点：（1）没有反映第二界面胶结状况的信息；（2）测量效果明显受仪器偏心和钻井液密度影响。USI + CBL/VDL 水泥胶结成果图USIBIVDLUSIBIVDLWith pressureWithout pressureUSI CBL 目的
18、：探测水泥环的密度11.3 伽马密度测井A、GR探头B、密度探头C、厚度探头1、GR计数曲线2、两条水泥密度计数曲线S1、S23、水泥平均密度计数曲线Int4、套管壁厚计数曲线HMev); (2) 一个源距为0.21米的厚度伽马射线探测器; 伽马密度探头; (4)一个源距为0.72米综合伽马射线探头;米米米ABC平均填充介质密度能够反映水泥的胶结程度，数值越高，越接近水泥密度，固井质量越好。平均填充介质密度越低，甚至接近泥浆密度，水泥胶结越差，甚至为自由套管。利用平均填充介质密度资料，并结合声波变密度测井，能够评价第二界面的水泥胶结状况。伽马密度测井的优点1.确定套管相对于井壁的偏心率等。2.
19、可以定性地区别微间隙与水泥缺失，克服了单纯使用声波测井不能识别微环的缺点。自由套管一界面完全胶结，二界面完全胶结MAK-II-测井综合解释成果图 声波-伽马密度测井 一界面部分胶结，二界面不确定MAK-II-测井综合解释成果图若套管外环空中 ave，则在相应井段存在接触类型的胶结问题（即水泥环与套管之间有微间隙存在） 声波-伽马密度测井12. 固井质量工程判别12.1 生产测井用于评价固井质量井温测量井温测量井温测量噪声测井噪声测井噪声测井放射性示踪测井放射性示踪测井放射性示踪测井中子寿命测井中子寿命测井中子寿命测井氧活化测井氧活化测井氧活化测井井温测量 对对于于固固井井后后温温度度测测井井前
20、前没没有有投投入入生生产产的的井井段段，如如果果套套管管井井的的地地温温梯梯度度测测井井曲曲线线与与裸裸眼眼井井的的地地温温梯梯度度测测井井曲曲线线一一致致，表表明明套套管管外外不不存存在在流流体体窜窜通通。如如果果测测井井曲曲线线局局部部明明显显高高于于或或者者低低于于地地温温梯梯度度曲曲线线，则则测测井井曲曲线线峰峰值值点点对对应应与与套套管管外外的的流流体体流流出出或或流流入入深深度度点点。这这表表明，相应井段套管外固井质量存在问题。明，相应井段套管外固井质量存在问题。 这这种种测测井井有有效效性性的的前前提提是是，套套管管外外环环空空不不仅仅存存在在水水泥泥胶胶结结问问题题，而而且且由
21、由于于存存在在层层间间压压差差管管外外环环空空正正在在发生或不久前曾经发生过流体窜流。发生或不久前曾经发生过流体窜流。管管外外环环空空窜窜槽槽条条件件下下的的井井温温测测量量 噪声测井 如果点测的噪声测井曲线响应处于背景噪声水平，表明套管外不存在流体窜通。如果测井曲线明显高于背景噪声水平，则测井曲线峰值点对应于管外的流体流出或流入深度点。这表明，套管外固井质量存在问题。 这种测井有效性的前提是，套管外环空不仅存在水泥胶结问题，而且由于存在层间压差管外环空正在发生流体窜流。SPSPSP放射性示踪测井 在注水的条件下，将混拌有放射性示踪剂的活性液投放在井内目的层上方距目的层100m200m的地方。
22、该距离随注入水流速的增大而增大。放射性示踪剂通过射孔层段进入套管外的窜槽部位。然后，用清水洗去套管内残留的活性液，并进行伽马测井。 如果某个伽马测量井段中，注入活性液后的放射性测井曲线大大高于注入前的伽马测井曲线（本底），则该井段套管外环空存在因水泥胶结缺陷引起的窜槽，即固井质量存在问题。根根根据据据放放放射射射性性性示示示踪踪踪测测测井井井识识识别别别水水水泥泥泥顶顶顶 示踪测井探测射孔井段以上的管外窜示踪测井探测射孔井段以上的管外窜示踪测井探测射孔井段以上的管外窜 中子寿命测井 首先测量一条中子寿命测井参考曲线（本底），然后把加入硼酸等强热中子吸收剂的流体，释放在需要证实是否存在通过水泥环
23、窜流的地层流体进入管外环空的出口处，并再进行一次中子寿命测井。 比较这两次中子寿命测井曲线，如果发现与压入工作液的射孔井段邻近的某个井段，出现注硼后测量曲线大大高于注硼前的现象，则表明该井段套管外水泥环胶结质量存在问题。氧活化测井 在井筒内无流体流动的井段，定点多源距探测被脉冲高能中子（10MeV以上）活化的氧原子所发射的伽马射线强度。若伽马射线计数率明显高于背景计数率，则表明管外存在流体窜通，即该井段固井质量存在问题。 12.2 工程验窜1.封隔器验窜2. 射孔验窜 12.3 根据试油和采油资料分析判断水泥环层间封隔性能排套管与管串之间的海水排侵入地层的泥浆滤液水窜通道逐渐形成，产水率增高水窜通道形成后产水率基本稳定1. 1. 试油试油油射开射开射开m mm投入原油生产。投入原油生产。投入原油生产。505050天后，仍然没有地层水产出。由天后，仍然没有地层水产出。由天后，仍然没有地层水产出。由此可见，水泥环层间封隔性能良好。此可见，水泥环层间封隔性能良好。此可见，水泥环层间封隔性能良好。2. 2. 油气井开采过程油气井开采过程
