固井质量评价.ppt

江汉石油管理局测录井工程公司江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 讲课人：仲艳华讲课人：仲艳华江汉石油管理局测录井工程公司江汉石油管理局测录井工程公司Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC 2009 2009 年年年年 07 07 月月月月 1010 日日日日 概述概述 固井质量评价技术固井质量评价技术 固井质量评价现状固井质量评价现状 固井质量评价难点固井质量评价难点 对策对策 声声波波变变密密度度测测井井属属于于生生产产测测井井中中的的工工程程测测井井项项目目，主主要要用用于于检检测测套套管管与与水水泥泥（一一界界面面）、水水泥泥与与地地层层（二二界界面面）的的胶胶结结情情况况，同同时时，还还可可以以在在生生产产测测井井的的其其它它方方面面发发挥挥作作用用。这这里里结结合合江江汉汉油油田田的的情情况况对对该该方方法作一介绍。法作一介绍。概概 述述 声声声声波波波波变变变变密密密密度度度度测测测测井井井井 在在江江汉汉油油田田的的首首次次测测量量始始于于2000年年4月月，2001年年2月月开开始始全全面面技技术术攻攻关关，研研制制了了数数据据格格式式转转换换软软件件，并并引引进进了了测测井井解解释释软软件件。2002年年2月月全全面面投投入入生生产产。声声波波变变密密度度测测井井不不仅仅记记录录了了首首波波，而而且且还还记记录录了了包包括括套套管管波波、水水泥泥环环波波、地地层层波波、泥泥浆浆波波在在内内的后续波，信息量非常丰富。的后续波，信息量非常丰富。通通过过对对这这些些波波的的分分析析，尤尤其其是是对对地地层层波波和和套套管管波波的的分分析析，可可以以确确定定一一、二二界界面面的的固固井井质质量量。同同时时通通过过前前后后两两次次不不同同时时间间测测量量的的变变密密度度资资料料可可以以检检查查诸诸如如压压裂裂效效果果，判判断断出出砂砂、串串槽槽层层位位，分分析析储储集集层层孔孔隙隙结结构构的变化等等。的变化等等。概述概述 固井质量评价技术固井质量评价技术 固井质量评价现状固井质量评价现状 固井质量评价难点固井质量评价难点 对策对策1 固井质量评价技术固井质量评价技术 目目前前江江汉汉油油田田固固井井质质量量评评价价以以声声波波变变密密度度（VDL）为为主主，声声幅幅（CBL）为为幅幅，新新引引进进的的声声波波成成像像测测井井仪仪（CAST-V）只只进进行行了了套套管管井井测测井井模模式式的的试试验验。从从全全面面投投产产到到目目前前，先先后后测测量量、解解释了上千井次，资料质量均较好。释了上千井次，资料质量均较好。1.1 CBL测井评价测井评价 目前江汉油田只有少数井的固井质量评价仍目前江汉油田只有少数井的固井质量评价仍采用采用CBL测井。测井。CBL测井评价仍沿用老标准：相测井评价仍沿用老标准：相对声幅值小于对声幅值小于15%定为优质，在定为优质，在15%和和30%之间之间定为合格，大于定为合格，大于30%定为不合格。定为不合格。CBL测井还不测井还不能完全真实地评价固井质量，特别是第二界面的能完全真实地评价固井质量，特别是第二界面的水泥胶结质量。水泥胶结质量。CBL固井质量评价固井质量评价 CBL测测井井评评价价已已跟跟不不上上国国际际标标准准。在在国国外外，固固井井工工艺艺、固固井井装装备备等等方方面面发发展展很很快快，但但测测井井评评价价固固井井质质量量合合格格率率只只有有80%左左右右；而而我我国国的的固固井井工工艺艺技技术术、固固井井工工具具、固固井井装装备备等等方方面面相相对对落落后后，但但测测井井评评价价固固井井质质量量合合格格率率已已达达到到99%以以上上。落落后后的的固固井井手手段段与优良的测井结果，这是矛盾的。与优良的测井结果，这是矛盾的。1.2 VDL测井评价测井评价 VDL可以定性评价第一界面、第二界面的水泥可以定性评价第一界面、第二界面的水泥胶结情况。目前的声波变密度图多采用调辉记录，胶结情况。目前的声波变密度图多采用调辉记录，即以颜色深浅变化反映声波能量（幅度）的变化，即以颜色深浅变化反映声波能量（幅度）的变化，能量强的声信号用深色表示，能量弱的声信号用相能量强的声信号用深色表示，能量弱的声信号用相对浅的颜色表示。在套管井中，套管与水泥环、水对浅的颜色表示。在套管井中，套管与水泥环、水泥环与地层间胶结状况变化会引起声波波形变化，泥环与地层间胶结状况变化会引起声波波形变化，通过对声波波形特征分析，可以判别水泥胶结情况。通过对声波波形特征分析，可以判别水泥胶结情况。自由套管：自由套管：自由套管：自由套管：因套管与地层间无水泥胶结，大部分声因套管与地层间无水泥胶结，大部分声能不能耦合到地层中去，主要沿套管传播，故套管波能不能耦合到地层中去，主要沿套管传播，故套管波很强，地层波很弱或完全没有。变密度图上自由套管很强，地层波很弱或完全没有。变密度图上自由套管波的相线几乎为平行的直线。波的相线几乎为平行的直线。完全胶结：完全胶结：完全胶结：完全胶结：当套管与水泥环、水泥环与地层间完全当套管与水泥环、水泥环与地层间完全胶结良好时，由于声耦合好，声波能量大部分进入地胶结良好时，由于声耦合好，声波能量大部分进入地层中，地层波变得明显。变密度图上表现为套管波弱层中，地层波变得明显。变密度图上表现为套管波弱甚至消失，地层波清晰，且波形变化能反映地层变化。甚至消失，地层波清晰，且波形变化能反映地层变化。仅一界面完全胶结：仅一界面完全胶结：由由于于水水泥泥环环与与套套管管间间声声耦耦合合好好，大大部部分分能能量量进进入入水水泥泥环环，套套管管波波变变得得很很弱弱，传传到到水水泥泥环环中中的的声声波波能能量量由由于于水水泥泥与与地地层层声声耦耦合合差差，进进入入地地层层的的声声波波能能量量是是很很微微小小的的，大大部部分分在在水水泥泥环环中中衰衰减减掉掉了了。声声波波变变密密度图上表现为套管波和地层波都很弱甚至没有。度图上表现为套管波和地层波都很弱甚至没有。一一一一、二二二二界界界界面面面面均均均均部部部部分分分分胶胶胶胶结结结结：声声波波能能量量一一部部分分进进入入地地层层，一一部部分分沿沿套套管管传传播播，在在变变密密度度图图上上表表现现为为存存在在部部分分套套管管波波和和不不明明显显的的地地层层波波，往往往往套套管管波波首首波波缺缺失失或或相相线线颜颜色色较较浅浅，不不明明显显的的地地层层波波与与较较弱弱的的套套管管波波叠叠加加在在一一起起，所所以以在在地地层层波波时时间间段段，相相线颜色仍较深。线颜色仍较深。一界面未胶结：一界面未胶结：一界面未胶结：一界面未胶结：当套管与水泥环间存在微间隙时，当套管与水泥环间存在微间隙时，随着间隙宽度增大，套管波幅度增大，当间隙宽随着间隙宽度增大，套管波幅度增大，当间隙宽度超过度超过10mm时，套管波幅度变化很小，相当于时，套管波幅度变化很小，相当于自由套管的情形。而且由于介质对声波的衰减，自由套管的情形。而且由于介质对声波的衰减，噪声等不利影响相应增加，并不利于固井质量检噪声等不利影响相应增加，并不利于固井质量检测。测。综上所述，几种典型胶结情况的波形图和波综上所述，几种典型胶结情况的波形图和波形幅度特征分别见图形幅度特征分别见图1、表、表1。图图1 几种典型胶结情况的波形图几种典型胶结情况的波形图表表1 几种典型胶结情况的波形幅度特征几种典型胶结情况的波形幅度特征水泥胶结状况水泥胶结状况VDL波形特征波形特征一界面胶结状况一界面胶结状况二界面胶结状况二界面胶结状况套管波特征套管波特征地层波特征地层波特征无水泥胶结无水泥胶结无水泥胶结无水泥胶结很强很强无无良好良好良好良好很弱或无很弱或无地层波清晰地层波清晰良好良好差差很弱或无很弱或无无或地层波弱无或地层波弱差差良好良好强强弱弱部分胶结部分胶结部分胶结部分胶结较弱较弱较弱较弱 CAST-V采用旋转式超声换能器，对井眼周围进采用旋转式超声换能器，对井眼周围进行扫描，并记录回波波形信号。水泥声阻抗的变化引行扫描，并记录回波波形信号。水泥声阻抗的变化引起回波幅度的变化，将测量的回波幅度按井眼起回波幅度的变化，将测量的回波幅度按井眼360 方位显示成图像，可以提供具有方位分辨能力的测量方位显示成图像，可以提供具有方位分辨能力的测量结果，因而能准确评价各方位上的水泥胶结质量。水结果，因而能准确评价各方位上的水泥胶结质量。水泥胶结成像图（见图泥胶结成像图（见图2）用不同颜色对套管外的胶结）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量，一情况进行评价，分析出套管外物质的性质及含量，一般深颜色代表胶结良好，颜色变浅代表胶结质量变差。般深颜色代表胶结良好，颜色变浅代表胶结质量变差。CAST-V还可用于低密度水泥胶结评价。还可用于低密度水泥胶结评价。1.3 CAST-V测井评价测井评价图图2 CAST-V水泥胶结评价成像图水泥胶结评价成像图 概述概述 固井质量评价技术固井质量评价技术 固井质量评价现状固井质量评价现状 固井质量评价难点固井质量评价难点 对策对策 目前江汉油田仍采用中国石油天然气总公司目前江汉油田仍采用中国石油天然气总公司1990年建议的固井质量声幅评价标准，对一界面进行固年建议的固井质量声幅评价标准，对一界面进行固井质量评价。评价标准：相对声幅井质量评价。评价标准：相对声幅15%，固井质量，固井质量为为“优优”；相对声幅；相对声幅=15%30%，固井质量为，固井质量为“合合格格”；相对声幅；相对声幅30%，固井质量为，固井质量为“不合格不合格”。对二界面，主要根据变密度图上地层波的强、弱对二界面，主要根据变密度图上地层波的强、弱并结合完井声波曲线，进行人工定性解释，综合评并结合完井声波曲线，进行人工定性解释，综合评价二界面的固井质量，评价标准分优、合格、差三价二界面的固井质量，评价标准分优、合格、差三种。种。2 固井质量评价现状固井质量评价现状 江汉油田常用油层套管为江汉油田常用油层套管为5/5，但在一些特殊井，但在一些特殊井，存在大、小套管，以及根据后期开采需要，需要把水存在大、小套管，以及根据后期开采需要，需要把水泥返到地面无自套管现象。对这三种特殊井，由于声泥返到地面无自套管现象。对这三种特殊井，由于声波首波到时的差异，固井评价不能采用常规井固井评波首波到时的差异，固井评价不能采用常规井固井评价首波到时解释，应先将价首波到时解释，应先将CBL/VDL测井仪器在与目测井仪器在与目的层同尺寸的自由套管井段进行刻度，确保不同外径的层同尺寸的自由套管井段进行刻度，确保不同外径的套管的自由套管声幅值必须符合该仪器规定的理论的套管的自由套管声幅值必须符合该仪器规定的理论值。见图值。见图3、图、图4、图、图5。现采用的固井评价标准基本能对固井质量做出正现采用的固井评价标准基本能对固井质量做出正确评价，变密度资料能有效指导射孔层位。确评价，变密度资料能有效指导射孔层位。图图3 大套管固井质量评价图大套管固井质量评价图图图4 小套管固井质量评价图小套管固井质量评价图图图5 水泥返到地面固井质量评价图水泥返到地面固井质量评价图 概述概述 固井质量评价技术固井质量评价技术 固井质量评价现状固井质量评价现状 固井质量评价难点固井质量评价难点 对策对策 3.1快速地层水泥胶结评价快速地层水泥胶结评价 对于快速地层，固井声幅资料显示为水泥胶结质对于快速地层，固井声幅资料显示为水泥胶结质量差，声波变密度图上有较强的地层波信号，显示量差，声波变密度图上有较强的地层波信号，显示水泥胶结质量良好。认为水泥胶结质量良好。认为CBL测井不适于快速地层测井不适于快速地层的固井质量评价，的固井质量评价，VDL评价以人工识别为主、对快评价以人工识别为主、对快速地层的固井质量可作定性评价。评价依照新标，速地层的固井质量可作定性评价。评价依照新标，当声幅测井与声波测井有相关性时评价为合格。当声幅测井与声波测井有相关性时评价为合格。VDL显示套管波很弱地层波清晰时评价为优。显示套管波很弱地层波清晰时评价为优。3、固井质量评价难点、固井质量评价难点建南快速地层固井质量评价图建南快速地层固井质量评价图建建431井裸眼段声波变密度对比图井裸眼段声波变密度对比图新上段快速地层固井质量评价图新上段快速地层固井质量评价图 3.2 声幅与自然伽马曲线同步起伏声幅与自然伽马曲线同步起伏 2002年至今，多次出现声幅曲线同自然伽马曲线同年至今，多次出现声幅曲线同自然伽马曲线同步起伏现象，虽然套管波很强，反映一界面固井质量中等到步起伏现象，虽然套管波很强，反映一界面固井质量中等到差，但同时地层波信号也非常清晰，最初将此类井的二界面差，但同时地层波信号也非常清晰，最初将此类井的二界面固井质量评价为水泥胶结中等至差。但这类井射孔采油后，固井质量评价为水泥胶结中等至差。但这类井射孔采油后，大多数井未出现层间窜槽，试油结果证实水泥胶结良好。分大多数井未出现层间窜槽，试油结果证实水泥胶结良好。分析认为这种情况可能与地层的孔渗性能有关、也可能是套管析认为这种情况可能与地层的孔渗性能有关、也可能是套管及井壁上附有油膜引起。目前对这类井的固井质量评价，主及井壁上附有油膜引起。目前对这类井的固井质量评价，主要依据新标准：当声幅曲线与与要依据新标准：当声幅曲线与与GR、SP等（不能包括井径）等（不能包括井径）具有镜相相关，可评价为合格。具有镜相相关，可评价为合格。图图3 H32X-6井固井质量评价图井固井质量评价图 3.3 水平井水平段水泥胶结评价水平井水平段水泥胶结评价 SH-平平2井是松滋油田的一口水平井，该井水平段井是松滋油田的一口水平井，该井水平段4047.24-4175.86m采用筛管完井，但水平段变密度曲线采用筛管完井，但水平段变密度曲线显示套管波和套管节箍清晰，这与实际情况非常矛盾。因显示套管波和套管节箍清晰，这与实际情况非常矛盾。因为首次出现这种现象，仅对筛管段一界面进行了固井质量为首次出现这种现象，仅对筛管段一界面进行了固井质量评价，二界面未进行固井质量评价。后水平段射孔求产，评价，二界面未进行固井质量评价。后水平段射孔求产，日产油日产油20多吨。多吨。SH-平平2固井质量评价图固井质量评价图 3.4 裂缝层水泥胶结评价裂缝层水泥胶结评价 马马50斜斜-1-7在在1油组油组1690.8-1692.0m解释解释1.2m的裂缝油层。该井段井径扩径，声波时差变大，在钻井过的裂缝油层。该井段井径扩径，声波时差变大，在钻井过程中出现过井涌现象。在变密度曲线上，固井声幅资料显程中出现过井涌现象。在变密度曲线上，固井声幅资料显示为水泥胶结质量好，声波变密度图上基本已无地层波信示为水泥胶结质量好，声波变密度图上基本已无地层波信号，显示水泥胶结质量差。后射开此层，日出水号，显示水泥胶结质量差。后射开此层，日出水20多方，多方，无油。无油。马马50斜斜-1-7井固井质量评价图井固井质量评价图 3.5 水泥浆超缓凝水泥浆超缓凝 在固井质量评价中出现水泥浆超缓凝现象。在固井质量评价中出现水泥浆超缓凝现象。L1X7-9井固井候凝近三十小时后声幅测井资料显示为井固井候凝近三十小时后声幅测井资料显示为水泥胶结质量差，时隔一天再测井固井质量仍评价为差，水泥胶结质量差，时隔一天再测井固井质量仍评价为差，导致采油厂认为固井质量不合格而不接井。在停等一个导致采油厂认为固井质量不合格而不接井。在停等一个月后第三次声幅资料测井显示为水泥胶结质量良好，为月后第三次声幅资料测井显示为水泥胶结质量良好，为证实该结论，进行了第四次声幅测井，仍显示为水泥胶证实该结论，进行了第四次声幅测井，仍显示为水泥胶结质量良好。后分析这种现象，认为可能是水泥浆超缓结质量良好。后分析这种现象，认为可能是水泥浆超缓凝所致。对这类井该如何评价其固井质量。凝所致。对这类井该如何评价其固井质量。L1X7-9井三次固井声幅曲线对比图井三次固井声幅曲线对比图 3.6 双重套管水泥胶结评价双重套管水泥胶结评价 王云王云12井井1408.7m以上为双层套管，固井声幅资以上为双层套管，固井声幅资料显示为水泥胶结质量好，地层波受双层套管影响，在料显示为水泥胶结质量好，地层波受双层套管影响，在声波变密度图上地层波信号散乱，影响二界面固井评价。声波变密度图上地层波信号散乱，影响二界面固井评价。图图5 5 王云王云1212井双重套管固井质量评价图井双重套管固井质量评价图 概述概述 1 固井质量评价技术固井质量评价技术2 固井质量评价现状固井质量评价现状3 固井质量评价难点固井质量评价难点4 对策对策 VDL、CBL测井资料可较好地用于常规井、无疑测井资料可较好地用于常规井、无疑问井的固井质量评价，对疑难井的固井质量评价需要依问井的固井质量评价，对疑难井的固井质量评价需要依靠人工解释。靠人工解释。固井质量测井所采集的资料评价固井质量，要想固井质量测井所采集的资料评价固井质量，要想符合客观情况，避免误评价，就不能仅根据某一种测井符合客观情况，避免误评价，就不能仅根据某一种测井信息，而应以固井质量测井资料为主，参考固井作业、信息，而应以固井质量测井资料为主，参考固井作业、钻井、地质、试油和其它测井资料等方面的有关信息，钻井、地质、试油和其它测井资料等方面的有关信息，结合结合固井质量评价方法固井质量评价方法固井质量评价方法固井质量评价方法，走综合评价之路。，走综合评价之路。4 对对 策策 对对于于重重点点井井、疑疑难难井井采采用用声声波波成成像像测测井井仪仪（CAST-V），准准 确确 评评 价价 各各 方方 位位 上上 的的 水水 泥泥 胶胶 结结 质质 量量。引引 进进SBT(Segmented Bond Tool)扇扇区区水水泥泥胶胶结结测测井井，它它有有6个个推推靠靠臂臂，将将水水泥泥环环等等分分成成6个个扇扇区区。每每个个推推靠靠臂臂上上都都安安装装一一个个声声波波发发射射器器和和一一个个声声波波接接收收器器，构构成成螺螺旋旋状状的的声声波波衰衰减减率率测测量量方方式式。可可清清晰晰地地反反映映环环向向水水泥泥胶胶结结不不均均匀匀现现象象，在在重重钻钻井井液液中中同同样样可可获获得得高高质质量量的的测测井井资资料料，且且不不需需要要自自由由套套管管刻刻度度，特特别别适适合合于于检检测测无无自自由由段段套套管管的固井质量。的固井质量。