基于超声Lamb波的固井质量评价新技术与应用

为了解决传统的CBL/VDL声波测井、扇区水泥胶结测井以及超声脉冲回波测井均不能准确评价轻质水泥固井质量的难题,提高低密度轻质水泥固井质量评价的准确性,基于超声“脉冲-回波”检测原理,研制超声Lamb波固井质量评价测井仪,建立弯曲型Lamb波衰减率、垂直回波共振效率与套管外介质声阻抗之间的关系模型,构建固液气三相介质评价图版,结合轻质水泥刻度井测试,建立了基于超声Lamb波的固井质量评价新方法。该方法可有效评价低密度轻质水泥固井质量和检测确定水泥返高位置,解决了轻质水泥固井质量评价难题。应用表明,该技术为低密度轻质水泥固井质量检测与评价提供了新思路,同时超声Lamb波固井质量评价测井仪还可以实现套管居中度和套损检测评价,可为固井质量评价和井筒完整性检测提供依据,应用前景广阔。     

一种改进的综合利用常规水泥胶结测井和超声成象进行水泥胶结评价的新方法

目前,普通水泥胶结评价一般利用常规水尼胶结测井（CBL）的波开形及音波幅度和超声成象测井的声阻抗资料来分析套管与水泥（第一界面）水泥与地层（第二界面）的胶结状况。在用普通水泥进行固井作业的井中,这种评价方法是适宜的。但是,当套管外为多元复合水泥、轻质水泥或泡沫水泥时,常规水泥胶结评价方法常给出错误的解释结果。主要原因为：（1）超声测井仪通常只有在套管外水泥的声阻抗大于流体的声阻抗时,才能区分二者。而泡沫水泥或多元复合水泥的声阻抗可能低于水、钻井泥浆或隔离液的声阻抗、甚至接近游离气的声阻抗,即使在层位封隔完好处,超声成象测井资料也可能解释为在套管外为流体而不是水泥。（2）在CBL资料中,对于普遍水泥,在第一界面胶结良好处,其首波幅度低于10mV;而对于泡沫水泥,在第一界面胶结良好处,其首波幅度高达15mV-40mV,依据普遍水泥胶结评价方法,将解释为胶结中等到胶结较差。为此,我们推出了一种新的解释方法。它直接计算CBL和超声成象测井（UST）数据的偏差。在由UST资料得到的偏差图像中,水泥或流体成分的细微变化能清楚的显示出来,这有助于解释套管与水泥的胶结情况。依照这种解释方法,会得到多条新的超声波水尼胶结曲线。当把它们与CBL声幅资料综合起来进行评价套管与水泥胶结情况时,解释精度会更高。在CBL偏差图像中,能够很容易地判别出自由套管以及套管与水泥部分胶结、完全胶结等情况,因此这种解释方法在评价多重套管井的水泥胶结时将显出巨大优势。此外,这种方法不需要增加测井次数,其成本消耗与普通评价方法的费用相差无几。给出的实例表明这种新方法从时间和成本角度看都是切实可行的。在这些实例中资料解释的目标集中在回答这样一个问题：“是应该进行补挤水泥作业,还是应该射孔进行采油”。     

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。     

用中子测井资料提高泡沫水泥固井质量的评价

本文描述了利用裸眼井和套管井中子测井对比评价泡沫水泥固井质量，完善了现有用声波评价固井质量的技术，同时，还能识别套管外的纯水泥，泡沫水泥，流体和空气，无论水泥环与地层的胶结或与较大套管环的胶结，这种评价技术已取得了良好的效果。     

多功能超声成像测井仪在套损及固井质量评价中的应用

基于超声脉冲反射法测量原理,设计了一种多功能超声成像测井(MUIL)仪器。该仪器在裸眼井中可完成井眼内壁高分辨率成像测量;在套管井中可同时完成套损检测及固井质量评价测量。应用该仪器在实际套管井中进行了测量,并与哈里伯顿公司的同类仪器CAST-V的测量结果进行了对比分析,表明MUIL与CAST-V仪器测量的套管厚度成像结果符合很好;水泥声阻抗成像曲线也基本一致,固井质量与声波幅度测井(CBL)及变密度测井(VDL)曲线有很好的相关性。MUIL仪器的功能水平达到了国际同类仪器的测量水平。     

斯伦贝谢IBC成像测井在固井评价中的应用

常规CBL与VDL测井能定量评价固井质量第一界面的胶结情况及定性评价第二界面的胶结情况,但不能评价套管偏心、壁厚、窜槽、套管磨损及双层套管固井质量。斯伦贝谢最新一代用于套管及固井质量评价的IBC仪器能评价固井质量水泥返高、混浆带、套管偏心、壁厚、窜槽、微间隙及双层套管固井质量。     

超声兰姆波测井技术在渤海油田的应用研究

针对现有声波测井和扇区水泥胶结测井技术在低密度水泥浆固井质量评价、套管居中度测试及套损检测等方面存在的应用局限和难题,基于脉冲回波和挠曲波成像技术研制了超声兰姆波成像测井仪,建立了套损评价、固井质量评价及套管偏心率计算等测井解释理论模型并进行了现场应用。研究结果表明:超声兰姆波成像测井技术较常规测井手段具有更高的分辨率和更直观的测井结果;渤海油田应用测井解释成果符合率为96%。该项技术可有效判断套管环空介质和水泥返高,可准确评价低密度水泥浆固井质量、套损情况和套管偏心率,可为油田射孔、弃井作业及套管处理等作业方案提供决策依据,具有广阔的推广应用前景。     

扇区水泥胶结测井仪器及应用效果分析

扇区水泥胶结测井仪器除具备常规水泥胶结测井仪器CBL/VDL的功能外,而且能够识别出水泥环周向的局部缺失、微间隙等固井质量问题,还能判别套管周围全方位的水泥胶结状况,可以更好地满足固井质量评价需要。阐述了自行研制的扇区水泥胶结测井仪的技术原理及现场资料应用情况。现场测井资料与刻度井测井结果分析表明,该仪器能准确地识别第一界面45°以上水泥局部缺失的大小及分布情况,该项技术是准确评价固井质量的有效方法之一。     

声幅测井评价泡沫水泥固井质量研究

本文在介绍新疆油田泡沫水泥固井声幅测井评价情况的基础上,经过室内模拟试验和现场测试表明,泡沫水泥声幅值高于普通水泥声幅值,但幅值相差不大。模拟井筒水泥胶结试验证实,在常温常压养护下,泡沫水泥胶结强度比普通水泥低,但仍具有较大的承压能力。因此,采用国产声幅CBL测井仪在不改变原测井方法的前提下,通过调整声幅解释曲线,可以对泡沫水泥固井质量进行测井评价。     

声波水泥胶结测井解释方法评述

本文综述常规声幅测井、CBL—VDL方法、CET(或PET)及与之类似的方法评价固井水泥胶结质量的物理依据。分析不同方法评价固井质量的评价指标、效果及其差异。在用CET及与之相类似的声波脉冲反射法进行固井质量检查时,提出一种将现有记录变换为定量评价指标的方法。讨论了声幅测井与CBL方法评价指标的关系。     

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。     

声波水泥胶结测井仪器频率对水泥石声学特性的影响

声波水泥胶结测井仪器频率是影响测井结果的关键因素之一。文章以多组分水泥石为主要研究对象,利用超声测试与微观电镜实验手段,探索了声波探头频率对多组分水泥石声学特征的影响。研究结果表明:常规密度与铁矿粉加重类高密度水泥石的声阻抗随声波探头频率的升高而升高;而对空心漂珠类低密度水泥石进行微观扫描电镜实验分析,发现其内部为中空的粗晶粒,在较高频率段时其声阻抗值随声波探头频率的升高而降低,固井后CBL首波幅度将随之增加。因此,声波水泥胶结测井时,需对测井仪器进行声波探头频率校正,否则可能导致测井解释的误判     

低密度水泥浆固井质量评价刻度试验研究

为了对低密度水泥浆固井质量进行评价,建造了低密度水泥浆固井质量模型。通过模拟试验研究了水泥浆固结硬化为水泥石的一段时间内,其声波速度、声阻抗及抗压强度、剪切力等参数的变化规律。试验表明,水泥浆中使用了添加剂后,水泥固结时间延长;水泥石的剪切力和抗压强度随水泥浆凝固时间增加而增加。低密度水泥石的抗压强度和剪切力更小,使用低密度水泥浆固井时要求层间封隔的距离比常规水泥浆固井要长才能起到封固作用。进行了低密度水泥浆固井第Ⅰ界面固井评价刻度试验,采用声幅相对值法和胶结比法得到第Ⅰ界面固井质量评价标准。该试验结果为正确评价低密度水泥浆固井质量提供了依据。     

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。     

砂砾岩储集层的地震反演方法

T719井区位于东营凹陷宁海断裂构造带的T94断层和胜北断层文汇区下降盘，沙四段-沙三段沉积期的古地貌沟梁相间，发育了夹于烃源岩内的规模较大的深水浊积扇体，主要储集岩为含砾砂岩和砾岩，其厚度差异较大，横向变化非常快。为研究储集层的变化细节并精细预测其分布，采用经高分辨率处理的纯波带地震数据、以测井资料为约束条件，用神经网络技术建立精细波阻抗初始模型，再利用拟线性方法细微调整，在最终反演出的具有较宽频带的绝对波阻抗剖面上，砂砾岩扇体与波阻抗的对应关系良好，其分布范围与实际钻探结果吻合。图3参5     

基于多测井数据的重构技术在约束反演中的应用

在约束反演中,不同的重构技术已广泛用于测井声波曲线,其中多数方法是基于单一测井曲线,构造一条用于合成地震记录的反演约束曲线,方法上不太合理,没有真正反映储层的特征。为此,提出基于多种测井数据构造波阻抗曲线的重构技术,同时讨论了该技术在不同地区、不同测井曲线的重构加权系数取值范围,分析了不同加权系数获得的反演效果。应用该技术重构的波阻抗曲线能真正反映储层的特点,提高了波阻抗反演剖面的分辨率,显著改善了对储层的描述和预测能力。通过在某区块的实际应用,取得了好的效果,表明该方法是一种简单、实用、有效的曲线重构技术。在井资料丰富的地区,应用该技术能够取得更好的储层描述及预测结果,并为储层约束反演提供了一个值得借鉴的声波曲线重构思路。     

水泥胶结测井刻度方法的改进及基线漂移的克服

文章分析水泥胶结测井刻度位置不易确定的原因，提出了自动刻度方法，并对刻度软件进行了改进，实现了水泥胶结测井刻度一次成功，使水泥胶结测井刻度趋于标准化、自动化，减少了人为因素影响；针对水泥胶结测井中信号基线漂移的问题，采用软件寻找实际信号基线，该方法保证了水泥胶结测井能够真实地反映井身的固井质量。现场应用表明新方法切实有效。     

固井水泥声阻抗对垂直入射超声脉冲反射波的影响

超声脉冲反射技术是指超声脉冲波垂直入射于不同介质表面,对反射脉冲波的到时、幅度等进行成像.基于超声脉冲反射原理,由传递矩阵法数值模拟了水泥环声阻抗的差异对接收到的超声脉冲反射波波形的影响,在此基础上又研究了水泥环声阻抗对回波能量和反射波波谱的影响.数值研究结果表明.水泥环声阻抗大时的反射波后续波列的幅度小、波列的拖尾比...     

水泥胶结测井带压作业技术

在井内加压下进行水泥胶结测井带压作业，其目的是将微环空与串槽区分开。井内加压由泵车提供。采用大通量流管、大直径电缆；重新设计制作了防喷管。对影响大直径电缆动密封的各种因素进行了分析和理论计算，提出了推广应用此项技术应注意的关键因素。对３ 口井的实际应用结果进行了总结。