孤岛油田工程测井技术

1.固井质量评价测井技术 1.1 声波变密度测井 固井声幅测井仅能测井套管波波幅大小,只能解释水泥环与套管(第一界面)的胶结好坏。若水泥环与地层封固不好,而形成窜槽,用固井声幅测井就难以判断。为了解决第二界面的胶结质量问题,研制了声波变密度测井。 声波变密度测井是应用声波发射和接收技术测量沿套管传播的套管波和通过水泥环沿地层传播的地层波及泥浆波,根据套管波和地层波的强弱用来判断套管外水泥胶结     

ANALYSIS OF WAVEFORM CHARACTERISTICS OF DUAL-CASING WELL CEMENTATION

双层套管每个界面的固井质量都影响着油气井的正常生产,而常规的固井解释仅评价第一、第二界面的水泥胶结质量,因此根据声幅-变密度测井原理并通过分析各界面不同胶结状况的波形特征,提出了双层套管固井质量评价方法:用套管波的首波缺失和声幅数值评价第一界面,以套管首波的滞后程度、后续套管波的强弱及声波在外层套管接箍上的显示特征评价第二、第三界面,由全波列显示的地层波(快地层除外)评价第四界面.该方法在实际应用中取得了良好效果.     

套管井声波测井中首波幅度衰减研究

讨论了套管波首波幅度关于源距衰减变化随着激发声源中心频率的变化而变化的关系.通过考察套管波首波幅度衰减快慢随声源中心频率变化规律,在理论上利用这些规律区分套管井第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好和自由套管井2种情况,为实际固井质量定量解释提供一定的参考依据.对在不同声源中心频率作用下的套管首波的不同波峰幅值、不同波谷幅值和波峰-波谷峰峰值进行计算研究,为分析实际测井波形,以合适的幅度为更加准确地表征首波衰减提供了基础参数.认为当声源中心频率从低到高变化时,第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好的套管井中首波幅度随源距的衰减系数的变化相差不大,但是在自由套管井中首波幅度随源距的衰减其系数有着明显的变化.     

水泥浆性能对声波水泥胶结测井结果的影响

基于声波水泥胶结测井评价解释结果受被测介质声阻抗的影响，采用超声波测试方法探讨了常规水泥浆性能及其对水泥石声阻抗特性的影响规律。实验发现，不稳定的水泥浆体系，因固相颗粒沉降堆积、水泥浆水化不充分及凝固后体积收缩，严重影响了水泥环的层间封隔质量，但因其堆积后水泥石声阻抗值增加，声波水泥胶结测井时首波幅度降低，测井解释结果却较好。此外，空心漂珠低密度水泥石声阻抗值明显低于常规密度水泥石声阻抗值，固井后CBL首波幅度明显高于用常规密度水泥固井后测得的CBL首波幅度，常导致固井评价解释结果偏离实际封隔情况。研究结果表明，在评价固井质量时，应充分考虑水泥浆混合材质特性及水泥浆沉降稳定性对水泥石声阻抗的影响，以真实、合理地反映水泥环层间封隔质量。     

双层套管CBL-VDL测井首波误判对固井质量评价的影响

基于包含双层套管井孔中的声传播理论,采用曲线回放的方法获得套第2道波声幅变密度测井资料,与套首波测井资料进行对比,分析套第2道波测井对测井资料和固井质量评价的影响。结果表明,进行双层套管CBLVDL测井,因套管波的叠加效应,套第2道波测井会影响声幅曲线值和固井质量的评价,准确套首波测井是取得可靠、高质量资料的关键。     

声波变密度测井技术及其应用

目前,胜利油田固井质量检查的主要方法是声波幅度测井和声波变密度测井。声波变密度测井是由声幅测井发展而来的,其原理是利用水泥和泥浆（或水）声阻抗的较大差异对沿套管轴向传播的声波的衰减影响,来反映水泥与套管间、套管与地层的胶结质量。井下仪器主要包括声系和电子线路两部分。声系的功能是为了进行声波测井,它包括发射探头和接收探头,仪器的源距有两种,     

利用声幅曲线预测储层产能

在声波幅度测井曲线上,与储层相对应井段的声幅度值与储层流体压力系数或储层生产能力之间存在着线性关系。把数据输入计算机中进行线性回归处理,得到了储层流体压力系数R_p。储层流体压力系数R_p越大,储层声幅度值T越大,生产能力也越大;反之,T越小,R_p也越小,储层生产能力就越小。运用固井后套管内声波幅度测井曲线,可以判断储层生产能力。提出的方法已在生产中应用,并获得了较高的经济效益。     

油气井固井水泥混浆段声学特性分析

套管、水泥环、地层3介质的声学特性是影响声波水泥胶结测井结果的关键因素。井下水泥环形成后,分为纯水泥段和水泥浆与隔离液或钻井液的混浆段。以油气井水泥混浆段为主要研究对象,提出利用超声波测试与孔隙度测试等为实验手段,分析了混浆段的声学特性及其形成机理。结果表明:水泥浆含量越低,混浆段凝固时间越长,抗压强度值越小,孔隙度越高,声阻抗值越小,从而CBL声幅曲线值越高;相同测试条件下,相同体积比的水泥浆与钻井液混浆水泥石的孔隙度高于水泥浆与隔离液混浆水泥石的孔隙度,这是前者声速值低于后者声速值的本质因素之一;GYW201隔离液除能更好地改善第一界面与第二界面实际固井质量外,还能得到更好的CBL声幅曲线,具有较好的工程应用前景;掌握混浆段凝固特性、强度特性、声学特性可对工程测井时间的确定和CBL声幅曲线的水泥环声阻抗校正以及固井质量的精细评价提供参考。     

用声波全波列测井资料定量评价固井质量的方法

用声波全波列测井资料回放的变密度图及从套管波首波提取的声幅曲线对套管井进行固井质量检查取得了比较理想的效果。实际资料说明该方法较普通声幅能更准确地鉴定水泥环2个界面胶结质量，而且达到定量化。到目前，吉林油田100多口井进行了声波变密度测井，98%的井的试油、投产结果均与第一、二界面胶结情况相吻合。     

微环隙对声幅测井影响的定量计算及校正

为了消除微环隙对声幅测井曲线的影响,提高固井质量评价精度,在分析声波在介质中传播特性的基础上,分别建立了胶结良好时和微环隙存在时的各界面分层介质模型,并对2种情况下声幅测井接收到的声波强度表达式进行了推导,得到了声幅比值的表达式。该表达式可以量化微环隙对声幅测井的影响,并对声幅测井曲线进行校正。实例应用表明,实例井声幅测井曲线在校正后的最高相对声幅值从57%~59%降至36%~38%,固井质量评价结果由原来的胶结差变为胶结一般。由此可以看出,微环隙对声幅测井评价固井质量的影响是很大的,很容易对固井质量产生错误的评价,因此有必要对其校正,以提高固井质量评价的准确性。      

变密度测井双层套管固井质量评价

简要介绍了双层套管变密度测井时声波传播路径,分析出双层套管不同胶结情况下的首波幅度及波列特征,并通过测井实例得出了变密度测井评价双层套管固井质量的方法。     

套管波首波传播时间在固井质量评价中的应用

目前,固井质量主要采用声幅变密度(CBL/VDL)进行评价。(CBL/VDL)测井中获得的套管波首波传播时间曲线(SRT)作为辅助曲线进行固井质量评价非常有效。文章介绍了套管波首波传播时间的检测、理论计算方法,并做了误差原因分析。利用SRT进行(CBL/VDL)测井质量监控,辅助快速地层进行固井质量评价等方面进行了阐述。     

水泥石渗透率对胶结质量影响的数值模拟

固井胶结质量的好坏直接关系到油井安全、稳产,固井质量评价则是正确使用油井和采取措施保护油井的依据。开展固井胶结质量数值模拟系统的研究,把理论计算与模拟实验紧密结合起来,必将有益于固井胶结质量正确评价。通过数值模拟计算得出固井水泥石不同渗透率时的声波检测结果,找出水泥石渗透率对胶结质量检测结果影响规律。结果表明,随着水泥石的渗透率的增大,首波幅值也随着变大,声波检测结果固井质量变差。即当水泥石为高孔高渗孔隙介质时,即使水泥骨架与套管胶结良好,也会出现与一界面窜槽相似的较强的套管波。同时,在地下动态地层水的淋滤、腐蚀作用下,水泥石渗透率增大,从而影响了延时测井条件下声波检测结果变差。     

固井水泥声阻抗对斜入射超声脉冲波的影响

以Isolation Scanner的工作方式为背景,采用有限差分方法模拟中心频率为250kHz的超声脉冲波自井内流体中斜入射于套管内壁界面时产生的各种模式波的声学特征与水泥环性质之间的关系。研究发现,当水泥环声阻抗不同时,接收波列的各种模式波的幅度有很大的差异,即随着水泥环声阻抗的依次降低,套管中S0模式的Lamb波逐渐增强,A0模式的Lamb波逐渐减弱;A0模式Lamb波的声衰减与水泥环声阻抗的关系是随着水泥环声阻抗的减小其声衰减系数增加。结果表明,根据A0模式Lamb波的幅度和衰减信息可以判断水泥环声阻抗的大小,为评价套管外介质的声阻抗提供了依据。通过接收波列的时域波形直接识别第Ⅱ界面是不现实的,但通过对接收波形的频谱分析有望反演水泥环的厚度。     

不同密度水泥石和微环尺寸情况下的套管波特征

利用声波变密度测井评价固井质量时,掌握不同情况下套管波的特征有助于套管波的分析和剔除,提高固井质量评价的精度。利用实轴积分法模拟分析了不同密度水泥石、不同微环尺寸情况下的套管波时域和频谱特征。结果表明:对于正常密度水泥石,第一、二界面完全胶结时,无套管波;第一界面存在不同尺寸微环时,套管波出现且套管波频率相同,但幅度差别不大。对于低密度水泥石,第一、二界面完全胶结时,出现较小幅度套管波,且水泥石密度越低,套管波幅度越大;第一界面存在不同尺寸微环时,套管波出现且各套管波频率相同,但幅度差别不大。对于同一套管,不同密度水泥石、不同微环尺寸情况下套管波具有相同的频率。      

固井水泥胶结声波测井声学机理探讨

当固井质量测井解释结果与实际情况不一致时,常引起油气田施工单位与设计部门的较多争议。针对这一问题,利用声波在两介质分界面上的能量分配及声耦合理论,建立了界面胶结模型,对目前固井质量评价方法进行了声学机理研究。结果表明：水泥环的声阻抗值与水泥胶结测井声波值成反比;声波变密度测井图上,地层波能量强弱与固井质量的关系必须结合地层岩性及其声阻抗来解释分析,例如当地层岩性为泥岩或石灰岩时,地层波强有可能表示的是第二界面胶结质量差。该方法为固井质量的精细评价提供了理论参考。     

声电效应测井模型实验研究

模型井实验表明,在渗透性孔隙地层包围的井中发射声波时,井内不仅可以接收到声波,还可以接收到波动电场,该电场伴随声波行进,在两种不同地层的分界面处,还产生了以电磁波速度传播的电场,这两种转换电场幅度的相对大小,与地层水矿化度及其与井中水矿化度差异有关,在井中激励交变电场时,井内可以接收到声波,在用实际储层砂岩做成的模型井中,也测量了声－电转换波和电－声转换波,随着地层水矿化度增大,声－电转换信号幅度减小,电－声转换信号幅度增大。     

声波水泥胶结测井的定量分析

声波水泥胶结测井实质上就是通过测量石油套管井的水泥胶结面的有关声学参数来判断水泥胶结质量。本文就声波水泥胶结测井原理,接收的首波幅度和套管中的传播时间与套管井水泥胶结质量之间的定量关系,等效声衰减系数的概念和双发双收声幅补偿原理等方面的问题分别进行了分析、推导和讨论,并进行了实验验证。     

固井第一界面微环隙对声波传播规律的影响

为消除微环隙对固井质量评价的影响,研究微环隙对声波传播的影响规律是非常必要的。针对微环隙对声波传播的影响,分别进行了实验室试验和理论计算。试验采用简化的平板模型,用中间挖空填水的超薄塑料薄膜来模拟充水微环隙。根据试验模型的特点,由声波在多层介质平面层的透射理论得到微环隙影响声波传播的理论计算公式。试验结果表明,声波首波幅度随微环隙尺寸的增大而减小,当微环隙尺寸增大至0.1 mm时声波透射幅度减小70%左右,这会造成测井时接收到的反射波声幅的增大,可能将固井质量合格的井解释为不合格。理论计算印证了试验结果,同时也说明声波传播对充气微环隙的敏感程度高于充水微环隙。研究得出,微环隙对声波传播的影响是非常显著的,在声波测井中其影响规律可以应用于对固井质量的评价中。      

利用频谱分析方法评价快速地层固井质量

套管井的快速地层中地层波和套管波经常叠加在一起,时域上难以区分,很难利用声幅/变密度测井准确评价其固井质量.以塔里木油田2口井的碳酸盐岩地层剖面井段的固井质量分析为例,从理论上分析套管波和地层波的频率特征,套管波的频率高于地层波频率,利用频谱分析方法可以有效识别快速地层和砂泥岩地层中的套管波与地层波.利用地层波和套管波的频域不同的特性,通过检测相应频域的幅度或功率值计算第Ⅰ、Ⅱ界面的胶结指数.