水泥胶结测井精品文稿.ppt

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1、水泥胶结测井第1页，本讲稿共23页 目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测井，有的油田还可能仅使用声幅测井。井，有的油田还可能仅使用声幅测井。井，有的油田还可能仅使用声幅测井。井，有的油田还可能仅使用声幅测井。声幅声幅声幅声幅-变密度测井由磁定位（变密度测井由磁定位（变密度测井由磁定位（变密度测井由磁定位（CCLCCL）、自然伽马）、自然伽马）、自然伽马）、自然伽马（GRGR）和声幅）和声幅）和声幅）和声幅-变密度仪（变密度仪（变密度仪（变密度仪（CBL-VDLCBL-VDL）组成

2、，能）组成，能）组成，能）组成，能实现一次下井，测出实现一次下井，测出实现一次下井，测出实现一次下井，测出CCLCCL、GRGR、CBL-VDLCBL-VDL等多条等多条等多条等多条组合曲线。组合曲线。组合曲线。组合曲线。变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质量开辟了广阔的前景。量开辟了广阔的前景。量

3、开辟了广阔的前景。量开辟了广阔的前景。第2页，本讲稿共23页测测量量原原理理示示意意图图第3页，本讲稿共23页声波传播路径有四条：声波传播路径有四条：声波传播路径有四条：声波传播路径有四条：泥浆直达波泥浆直达波泥浆直达波泥浆直达波 主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播 主要沿水泥传播主要沿水泥传播主要沿水泥传播主要沿水泥传播 主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播 由于水泥含微孔隙，

4、声波衰减严重，传播速度也慢，因此，由于水泥含微孔隙，声波衰减严重，传播速度也慢，因此，由于水泥含微孔隙，声波衰减严重，传播速度也慢，因此，由于水泥含微孔隙，声波衰减严重，传播速度也慢，因此，主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。第4页，本讲稿共23页 仪器在井中居中测量，通过合理选择仪器在井中居中测量，通过合理选择源距，在源距，在R1上记录纵波首波的幅度，而上记录纵波首波的幅度，而在在R2上记录全波列。上记录全波列。通

5、过全波列信号处理，以黑白相间的通过全波列信号处理，以黑白相间的条纹显示全波列信号。条纹显示全波列信号。波列正相用灰度表示，深色表示信号波列正相用灰度表示，深色表示信号强，浅色表示信号弱。强，浅色表示信号弱。第5页，本讲稿共23页 在井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但决定一个波是在井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但决定一个波是在井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但决定一个波是在井中轴向传播速度最大的是滑行纵波，但决定一个波是否能最早达到接收器而成为首波应视其传播时间是否最小。否能最早达到接收器而成为首波应视其传播时间是否最小。否能最早达到接收器而成为首波应视其传播时间是否最小。否能最早达到接

6、收器而成为首波应视其传播时间是否最小。换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路换句话说，由于纵波的传播路径比井内液体直达波的传播路径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波径长，如果对源距不加选择，很可能使波速小的液体直达波首先到达接收器而成为首波。由此可推出源距首先到达接收器而成为首波。由此可推出源距首先到达接收器而成为首波。由此可推出源距首先到达接收器而成为首波。

7、由此可推出源距z z 0 0需大于一定需大于一定需大于一定需大于一定的值，即下限值的选择。同样，源距还要考虑上限值的问题，并的值，即下限值的选择。同样，源距还要考虑上限值的问题，并的值，即下限值的选择。同样，源距还要考虑上限值的问题，并的值，即下限值的选择。同样，源距还要考虑上限值的问题，并不是取得越大越好。因为声源的强度总是有限的，而套管波在传不是取得越大越好。因为声源的强度总是有限的，而套管波在传不是取得越大越好。因为声源的强度总是有限的，而套管波在传不是取得越大越好。因为声源的强度总是有限的，而套管波在传播过程中，由于通过阻抗边界向两侧介质辐射能量会引起衰减。播过程中，由于通过阻抗边界向

8、两侧介质辐射能量会引起衰减。播过程中，由于通过阻抗边界向两侧介质辐射能量会引起衰减。播过程中，由于通过阻抗边界向两侧介质辐射能量会引起衰减。第6页，本讲稿共23页 当套管外层介质的声阻抗与钢管相同时，当套管外层介质的声阻抗与钢管相同时，套管波向管外辐射的能量最多，当外层介套管波向管外辐射的能量最多，当外层介质沿径向无限延伸，这就相当钢质裸眼井质沿径向无限延伸，这就相当钢质裸眼井情况，套管滑行纵波按（情况，套管滑行纵波按（z0 ln2z0）-1的规律的规律衰减。衰减。第7页，本讲稿共23页 变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取变密度测井时，

9、仪器的源距通常比声幅测井的源距取变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取得大，一般选为得大，一般选为得大，一般选为得大，一般选为5 5英尺或英尺或英尺或英尺或1.51.5米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多

10、度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来代替它，其中短源距（代替它，其中短源距（代替它，其中短源距（代替它，其中短源距（3 3英尺）测量用于声幅测井，长英尺）测量用于声幅测井，长英尺）测量用于声幅测井，长英尺）测量用于声幅测井，长源距（源距（源距（源距（5 5英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。第8页，本讲稿共23页 在声幅变密度

11、测井图中，有对自由套管测井在声幅变密度测井图中，有对自由套管测井在声幅变密度测井图中，有对自由套管测井在声幅变密度测井图中，有对自由套管测井资料，在自由套管段当套管外径资料，在自由套管段当套管外径资料，在自由套管段当套管外径资料，在自由套管段当套管外径13.97cm13.97cm时的声波时的声波时的声波时的声波幅度为幅度为幅度为幅度为696972mV72mV，在变密度灰度图上左侧套管波位，在变密度灰度图上左侧套管波位，在变密度灰度图上左侧套管波位，在变密度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差清楚，由此检查声幅置为黑白相间的直条带，反差清楚，由此检查声幅置为黑白相间的直条带，反差清楚，

12、由此检查声幅置为黑白相间的直条带，反差清楚，由此检查声幅变密度测井资料的质量。变密度测井资料的质量。变密度测井资料的质量。变密度测井资料的质量。第9页，本讲稿共23页 声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第二界面（水泥与地层胶结）的胶结状况用变密度定性二界面（水泥与地层胶结）的

13、胶结状况用变密度定性二界面（水泥与地层胶结）的胶结状况用变密度定性二界面（水泥与地层胶结）的胶结状况用变密度定性进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度评价固井质量要比仅用声幅效果好得多。评价固井质量要比仅用声幅效果好得多。评价固井质量要比仅用声幅效果好得多。评价固井质量要比仅用声幅效果好得多。第10页，本讲稿共23页 变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源

14、距取变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取得大，一般选为得大，一般选为得大，一般选为得大，一般选为5 5英尺或英尺或英尺或英尺或1.51.5米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整米，目的是将地层波从整个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很

15、多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来代替它，其中短源距（波测井仪来代替它，其中短源距（波测井仪来代替它，其中短源距（波测井仪来代替它，其中短源距（3 3英尺）测量用英尺）测量用英尺）测量用英尺）测量用于声幅测井，长源距（于声幅测井，长源距（于声幅测井，长源距（于声幅测井，长源距（5 5英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。英尺）测量用于变密度测井。第11页，本讲稿共23页 1 1、资料的定性解释、资料的定性解释

16、、资料的定性解释、资料的定性解释（1 1）自由套管）自由套管）自由套管）自由套管 这这这这种种种种情情情情况况况况出出出出现现现现在在在在水水水水泥泥泥泥返返返返高高高高以以以以上上上上的的的的井井井井段段段段，大大大大部部部部分分分分声声声声能能能能将将将将通通通通过过过过套管传到接收器，而很少渗射到地层中去。套管传到接收器，而很少渗射到地层中去。套管传到接收器，而很少渗射到地层中去。套管传到接收器，而很少渗射到地层中去。特征：声幅数值高且较稳定，套管接箍显示清楚；变密特征：声幅数值高且较稳定，套管接箍显示清楚；变密特征：声幅数值高且较稳定，套管接箍显示清楚；变密特征：声幅数值高且较稳定，套

17、管接箍显示清楚；变密度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差度灰度图上左侧套管波位置为黑白相间的直条带，反差清楚，黑白线条是平行的，如显示摆动则说明仪器居中清楚，黑白线条是平行的，如显示摆动则说明仪器居中清楚，黑白线条是平行的，如显示摆动则说明仪器居中清楚，黑白线条是平行的，如显示摆动则说明仪器居中不佳，套管接箍处出现人字纹。不佳，套管接箍处出现人字纹。不佳，套管接箍处出现人字纹。不佳，套管接箍处出现人字纹。第12页，本讲稿共23页 （2 2）第一、二界面胶结都好）第一、二界面胶结都好）第一

18、、二界面胶结都好）第一、二界面胶结都好 特特特特征征征征：声声声声幅幅幅幅低低低低，变变变变密密密密度度度度灰灰灰灰度度度度图图图图上上上上套套套套管管管管波波波波很很很很弱弱弱弱或或或或消消消消失失失失，地地地地层层层层波波波波很很很很强强强强，呈呈呈呈现现现现清清清清晰晰晰晰的的的的黑黑黑黑白白白白相相相相间间间间的的的的波波波波状状状状条条条条带带带带，说说说说明明明明第一、二界面胶结都好。第一、二界面胶结都好。第一、二界面胶结都好。第一、二界面胶结都好。（3 3）第一界面胶结好、第二界面不好）第一界面胶结好、第二界面不好）第一界面胶结好、第二界面不好）第一界面胶结好、第二界面不好 特征

19、：声幅低，变密度灰度图上套管波弱或消失，说特征：声幅低，变密度灰度图上套管波弱或消失，说特征：声幅低，变密度灰度图上套管波弱或消失，说特征：声幅低，变密度灰度图上套管波弱或消失，说明第一界面胶结好，而地层波也弱，说明第二界面胶结明第一界面胶结好，而地层波也弱，说明第二界面胶结明第一界面胶结好，而地层波也弱，说明第二界面胶结明第一界面胶结好，而地层波也弱，说明第二界面胶结不好。不好。不好。不好。第13页，本讲稿共23页 （4 4）局部胶结）局部胶结）局部胶结）局部胶结 特特特特征征征征：声声声声幅幅幅幅较较较较高高高高且且且且不不不不稳稳稳稳定定定定；变变变变密密密密度度度度灰灰灰灰度度度度图图

20、图图上上上上套套套套管管管管波波波波比比比比自自自自由由由由套套套套管管管管时显示弱，能显示出一些地层波信息，但波状条带较模糊。时显示弱，能显示出一些地层波信息，但波状条带较模糊。时显示弱，能显示出一些地层波信息，但波状条带较模糊。时显示弱，能显示出一些地层波信息，但波状条带较模糊。（5 5）第一界面胶结不好、第二界面好）第一界面胶结不好、第二界面好）第一界面胶结不好、第二界面好）第一界面胶结不好、第二界面好 由由由由于于于于第第第第一一一一胶胶胶胶结结结结面面面面胶胶胶胶结结结结不不不不好好好好，大大大大部部部部分分分分声声声声能能能能在在在在套套套套管管管管中中中中传传传传播播播播后后后后

21、被被被被接接接接收收收收，透透透透射射射射到到到到地地地地层层层层的的的的能能能能量量量量很很很很少少少少，地地地地层层层层波波波波信信信信号号号号弱弱弱弱，因因因因此此此此，目目目目前前前前的的的的测测测测井井井井资资资资料料料料对对对对这时的第二界面不能作出评价。这时的第二界面不能作出评价。这时的第二界面不能作出评价。这时的第二界面不能作出评价。特征：声幅为高值；变密度灰度图上显示明显的套管波，而地层特征：声幅为高值；变密度灰度图上显示明显的套管波，而地层特征：声幅为高值；变密度灰度图上显示明显的套管波，而地层特征：声幅为高值；变密度灰度图上显示明显的套管波，而地层波呈现出较难辨认的现象。

22、波呈现出较难辨认的现象。波呈现出较难辨认的现象。波呈现出较难辨认的现象。第14页，本讲稿共23页 2 2、资料的定量解释、资料的定量解释、资料的定量解释、资料的定量解释 定量解释目前主要是针对第一胶结面而言，第二胶定量解释目前主要是针对第一胶结面而言，第二胶定量解释目前主要是针对第一胶结面而言，第二胶定量解释目前主要是针对第一胶结面而言，第二胶结面的定量解释已有研究成果，但现场应用有限。结面的定量解释已有研究成果，但现场应用有限。结面的定量解释已有研究成果，但现场应用有限。结面的定量解释已有研究成果，但现场应用有限。第15页，本讲稿共23页 （1 1）采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量）采

23、用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量）采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量）采用相对幅度法评价第一胶结面的固井质量对对对对于于于于声声声声幅幅幅幅测测测测井井井井资资资资料料料料，一一一一般般般般采采采采用用用用相相相相对对对对幅幅幅幅度度度度法法法法评评评评价价价价第第第第一一一一胶胶胶胶结结结结面面面面的的的的固固固固井井井井质质质质量量量量，相对幅度相对幅度相对幅度相对幅度C C定义为：定义为：定义为：定义为：当相对幅度当相对幅度当相对幅度当相对幅度 20%20%时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；当相对幅度在当相对幅度在当相对幅度在当相对幅

24、度在202030%30%时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；当相对幅度当相对幅度当相对幅度当相对幅度 30%30%时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。第16页，本讲稿共23页 （2 2）水泥胶结指数评价第一胶结面的固井质量）水泥胶结指数评价第一胶结面的固井质量）水泥胶结指数评价第一胶结面的固井质量）水泥胶结指数评价第一胶结面的固井质量 由由由由于于于于相相相相对对对对幅幅幅幅度度度度法法法法没没没没有有有有考考考考虑虑虑虑到到到到套套套套管管管管壁壁壁壁厚厚厚厚及及及及水水水水泥泥泥泥抗抗抗抗压压压压强强强强度度度

25、度等等等等因因因因素素素素的的的的影影影影响响响响，评评评评价价价价固固固固井井井井质质质质量量量量的的的的偏偏偏偏差差差差较较较较大大大大。对对对对于于于于声声声声幅幅幅幅-变变变变密度测井资料，可以采用水泥胶结指数来评价固井质量。密度测井资料，可以采用水泥胶结指数来评价固井质量。密度测井资料，可以采用水泥胶结指数来评价固井质量。密度测井资料，可以采用水泥胶结指数来评价固井质量。第17页，本讲稿共23页或或水泥胶结指数水泥胶结指数水泥胶结指数水泥胶结指数BIBI定义为：定义为：定义为：定义为：其中：其中：其中：其中：SATT=-6.64lg(SA)+F(CSIZ)SATT=-6.64lg(S

26、A)+F(CSIZ)X=lg(CSTR),Y=lg(CTHI)X=lg(CSTR),Y=lg(CTHI)A A、B B、C C、D D、E E、F F在不同情况下分别为不同常数。在不同情况下分别为不同常数。在不同情况下分别为不同常数。在不同情况下分别为不同常数。MASATT=-6.64lg(MSA)+F(CSIZ)MASATT=-6.64lg(MSA)+F(CSIZ)式中：式中：式中：式中：CSTRCSTR水泥抗压强度；水泥抗压强度；水泥抗压强度；水泥抗压强度；CTHICTHI套管壁厚；套管壁厚；套管壁厚；套管壁厚；MSAMSA最小声幅；最小声幅；最小声幅；最小声幅；CSIZCSIZ套管尺寸。

27、套管尺寸。套管尺寸。套管尺寸。第18页，本讲稿共23页 判别标准：判别标准：判别标准：判别标准：BI80BI80时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；时，确定为胶结良好；40 40 BIBI80 80 时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；时，确定为胶结中等；BIBI40 40 时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。时，确定为胶结差。第19页，本讲稿共23页 不可否认，声幅变密度测井方法仍存在一些缺陷。这不可否认，声幅变密度测井方法仍存在一些缺陷。这不可否认，声幅变密度测井方法仍存在一些缺陷。这不可否认，声幅变密度测井方法仍存在一些缺

28、陷。这种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测量，如果是微间隙，

29、加压的套管波幅度将降低，地层波量，如果是微间隙，加压的套管波幅度将降低，地层波量，如果是微间隙，加压的套管波幅度将降低，地层波量，如果是微间隙，加压的套管波幅度将降低，地层波更加明显，否则变化不大或没有变化。更加明显，否则变化不大或没有变化。更加明显，否则变化不大或没有变化。更加明显，否则变化不大或没有变化。第20页，本讲稿共23页 为克服这些缺陷，需采用更先进的固井为克服这些缺陷，需采用更先进的固井质量检测方法。质量检测方法。如扇区水泥胶结测井，俄如扇区水泥胶结测井，俄罗斯（九十年代研究）的水泥胶结测井等。罗斯（九十年代研究）的水泥胶结测井等。第21页，本讲稿共23页第22页，本讲稿共23页固固井井质质量量检检测测图图第23页，本讲稿共23页