浅谈水泥胶结测井中的“微环”现象

微环是指在套管被水泥胶结良好的情况下出现的套管与水泥间的小空间。本文利用国内外有关资料结合油田开发实际比较系统地对水泥胶结测井中微环现象进行了剖析；提出了检查、识别以及消除微环的技术原理，通过调查研究认为：水泥胶结测井中普遍存在“微环”现象，通过给井内加压进行测试可以减少或消除微环影响；进行水泥胶结测井时应尽可能实现加压测井在清水中测井时，加压值应确定为7Mpa，在泥浆井中测井时，考虑到泥浆产生的挤压作用较强，可适当调低加压值，一般可定为4-5Mpa。本论文得出的结论对以后进一步开展此方面研究具有一定指导意义。     

微环空对水泥胶结测井的影响

简单介绍了水泥胶结测井及胶结质量评价，微环空及形成原因。通过一口典型井分析了微环空对水泥胶结测井的影响。     

水泥胶结质量及水泥环厚度评价

本文介绍了中俄思创地球物理技术服务公司的地面测井系统和几种主要井下仪器的技术性能，并给出了在油水井井下技术状况检测和动态分析中的应用实例。     

水泥胶结质量和套管技术状况：评价组合仪“BAPTA”

在建井和油水井大修后，必须评价水泥胶结质量和套管技术状况。通常使用以下地球物理测井方法(1)。     

套管井水泥胶结测井实验模拟

针对套管井短源距全波测井方法进行了缩小模型井的实验模拟。采用石英砂和水泥等配制出具有一定速度和密度的地层试块，按照相似性准则制作了缩小模型井和换能器。测试结果表明：实验波形与理论波形具有一致的规律性；声源的频率特性对全波波形具有显著影响；当套管与地层之间存在间隙时，导波存在明显的持续振荡现象，该特征对于采用短源距全波测井方法进行固井水泥胶结质量的评价具有重要意义。     

套管与水泥环微间隙的计算

根据弹性力学原理，计算了固井施工作业后浮鞋、浮箍失灵需井口施压时套管和水泥环界面（即第一界面）的微间隙。计算结果和现场试验均表明，大庆地区调整井固井后井口施压高于平衡压力２．０～３．０ＭＰａ对固井声幅检测结果没有影响     

水泥胶结测井在玻璃钢套管中的响应

本文介绍用特殊结构的脉冲回声仪(PET)来评价玻璃钢套管的水泥胶结测井，仪器响应的数学模型表示出自由套管中和胶结良好的套管中的回声波形有明显差别，为证实模拟结果所作的实验室工作和现场实验，在现场测量的波形中，从玻璃钢套管的内部和外部的反射波和地层一界面的反射波是相当清楚的，并和预测的幅度，极性相一致，用这些资料可评价套管周围的水泥环范围及玻璃钢套管与水泥界面，能够评价水泥与地层的胶结情况。信号处理使用了Hilben数据变换，用数学方法推导出管外反射波的相位和幅度，可获得现场测井实时处理的玻璃钢套管与水泥的胶结情况。     

用扇区水泥胶结测井技术研究压裂工艺对水泥环的影响

本文通过对比研究压裂作业前后水泥胶结测井资料，揭示了压裂对水泥环所造成的破坏程度：根据压裂前后胶结测井资料给出的胶结指数(BI值)、八扇区胶结图象以及变密度图象的变化特征，剖析了压裂作业对于固井胶结质量的影响规律，这无疑会进一步促进压裂作业的优化设计。研究表明：压裂作业不仅使得压裂层段本身固井胶结质量趋向变差，而且会对其邻层水泥环也造成一定程度造成破坏；压裂作业增大了层间窜槽的可能性和危险性；油水井固井胶结质量差的层段比固井质量好的层段更容易受到压裂破坏。     

热采井套管与水泥环胶结质量监测评价技术研究应用

通过研究热采井注汽后套管、水泥环的损坏程度,综合理论模拟,建立了一套热采井套管与水泥环胶结质量监测评价系统,为热采井套管与水泥环质量预防、监测、修复提供技术保障。     

声波水泥胶结测井的的计算机定量解释及评价

声波水泥胶结测井是通过测量管井中水泥胶结面的声学系数，用计算机定量处理，评价水泥胶结质量。本文就声波水泥胶结测井原理，计算机定量处理方法，评价指标及定量解释效果进行了讨论。     

扇区水泥胶结测井仪及在套管井的应用

扇区水泥胶结测井仪(SBT)是一种检测套管水泥胶结质量及探测孔穴孔道的声波测井仪器.一次下井可测量8个扇区套管水泥分布图、3 ft声幅曲线、5 ft密度图.介绍了仪器的工作原理、现场刻度、地面操作方法.通过实际测井,该仪器具有很好的识别套管外的孔穴孔道、探测范围较大、受薄泥浆环影响小、不受重泥浆、油基泥浆、井内套管厚度影响等特点,目前是检测固井质量和管外窜槽的一种新的有效的测井仪器之一.     

水泥胶结评价得到有效改善

随着井眼轨迹和钻遇地层类型的增多，以及水泥浆成分的复杂化（惰性气体、微球体、非常规流体以及许多其他添加剂），水泥胶结测井和解释越来越困难。为了适应这种情况，国外对水泥胶结测井仪器和评价方法进行了不断改进。     

连续变化内压下套管-水泥环-围岩组合体微环隙计算

固井后井筒内压力的变化可能导致水泥环破坏或使水泥环产生塑性变形,从而在第一界面或第二界面处产生微环隙。基于Mohr-Coulomb准则,建立了套管-水泥环-围岩组合体弹塑性分析模型,对套管内压力加载和卸载过程进行分析,以界面拉力大小判定是否产生微环隙,并给出了微环隙大小的计算公式。使用该模型对前人的气窜实验进行模拟,理论结果与实验结果相符。分析结果表明,微环隙的产生由加载和卸载过程共同决定。加载过程可能会使水泥环进入塑性,而卸载时内压降低将导致界面受拉,从而产生微环隙。第一界面、第二界面均可能产生微环隙,取决于界面胶结强度与界面拉力的关系。卸载时,第一界面拉力大于第二界面拉力,当两个界面胶结强度接近时,第一界面更容易产生微环隙。该模型可用于评价水力压裂等过程中水泥环密封失效的风险,为现场施工提供依据,从而降低井筒密封完整性失效的风险。     

一种提高低密度水泥胶结评价进行水泥环厚度成像的超声波技术

当前的水泥胶结评价技术（包括声波和超声波两种）,在遇到低密度或被污染的水泥胶结质量评价时,面临很大挑战。低密度水泥混合物广泛应用于工业,不同程度的泥浆污染也要比人们所了解的更普遍。此时区分液体和固体的困难使水泥胶结评价变得复杂化。本文阐述了用最新的超声波水泥评价技术所做的试验,它把传统的脉冲回波水泥胶结评价技术和最新发展的挠曲波成像技术结合起来。这项新技术能够对套管和地层间的环空或在有双层套管情况下的两个套管间的环空给出很好的描述。最后得到的是一个SLG（固体,液体,气体）分布图,该图能确切描述管外材料的性质而与密度以及受污染程度无关。应用新开发出来的一种称为第三界面回波成像（TIE）技术,还能够进一步给出管外材料的径向延伸范围或者厚度估算值。这种技术还可以提供套管居中度成像图。综合这种新仪器的各单元功能,能够给出套管、水泥环直到地层或第二层套管壁的三维模拟成像图。     

扇区水泥胶结测井(SBT)响应的数值模拟

用有限元素法数值模拟SBT测井贴井壁的点声源激励下套管井中接收到的声压波形.计算模型中包括了几种可能影响套管波波形特征的情况,使用的声源频率为实际的测井频率.分析结果表明:套管波波形特征除了与固井第Ⅰ、Ⅱ界面的胶结情况有关外,还与套管厚度、水泥环厚度、第Ⅰ界面裂缝宽度等测井参数有关;在套管厚度或者水泥环厚度较小的井段,套管波的幅度大小受到后续波的影响.     

工作液密度降低对水泥环界面胶结的影响

固井后工作液密度的降低会造成水泥环与套管和地层脱离胶结,从而形成微环隙,导致水泥环的层间封隔失效。根据厚壁圆筒理论,建立了更符合水泥环受力状况的套管-水泥环-地层力学模型,给出了工作液密度降低对水泥环与套管及地层间所受到的应力位移计算式。模拟计算结果表明,在相同井深处,工作液密度降低值越大,水泥环受到的应力值越大,界面处越容易产生微环隙。对于相同密度降低值,水泥环受到的应力值和产生微环隙的可能性随井深的减小而减小。结合模拟计算值和试验,测试不同水泥浆体系的水泥石与模拟套管的胶结强度值,选择和设计不同的水泥浆体系或降低合理的工作液密度值以防止微环隙产生的新途径。