固井质量测井原理

固井质量测井原理及解释应用华东石油局测井公司解释中心二零一零年三月固井质量测井原理及解释应用汇报提纲一、CBL-VDL测井原理二、CBL-VDL测井资料的解释三、CBL-VDL测井资料应用效果分析固井质量测井原理及解释应用固井质量评价的重要性固井质量的检查主要是水泥环胶结质量的检查，即检查套管与水泥环（第一界面）、水泥环与地层（第二界面）的胶结情况。过去我们对固井质量好坏的判断往往只强调水泥和套管之间的胶结程度（第一界面），而忽视了水泥和地层之间的胶结程度（第二界面）。无论是第一界面还是第二界面水泥胶结质量不好都很容易引起水层的上、下窜槽，给油井的试油、投产等工作会带来很大的麻烦，因此评价固井质量是一项重要的工作。另外准确掌握油气水井固井质量状况，可以优化新井投产与老井增产增注措施，提高固井质量，延长油气水井使用寿命，对油田勘探开发有重要作用。几十年来，人们开发研制了诸如声幅测井仪（CBL）、变密度测井仪（VDL）、超声脉冲反射法测井仪，贴井壁分扇形区水泥胶结评价测井仪等多种用于固井质量评价的测井仪器。目前国内的固井质量的测井评价方法主要是声波测井中的声幅变密度测井（CBL/VDL），水泥胶结测井（SBT）。CBL-VDL测井原理CBL-VDL测井技术采用单发双收声系，测井时，声源发出的声脉冲在井内各个方向传播，当声波传播到两种介质的交界面时会发生声波的反射和折射。反射波和折射波的能量取决于界面处两种介质的声阻抗，若管外水泥环胶结好，则其密度大和声速高，波阻抗高，它与套管波阻抗差别变小，反射系数小，声幅很低；反之，若水泥胶结不好，混有泥浆或空气，反射系数增大，声幅变高，胶结质量愈差声幅愈高。测量两个参数，一个是前面提到的声幅（套管滑行波首波幅度），另一个是套管、水泥环、地层、流体等波列即全波列，经灰度处理后称作声波变密度，这就是油田常用的简称为声幅变密度的测井技术。由于变密度测井的引入和CBL测井解释的改进，使固井质量评价测井解释从仅仅评价Ⅰ界面，发展到可评价Ⅱ界面，同时对测井质量的控制、资料解释的符合率都得到了相应的提高。固井质量测井原理及解释应用声波发射器发射声脉冲，5英尺源距接收器接收声波全波列（套管波、地层波、泥浆）；电子线路把信号转换为与其幅度成正比的电信号，经电缆传至地面；电信号在显像管上被调制为光点亮度，根据其波幅大小在测井图上显示成黑白相间的条带，成为变密度资料；测井图黑（灰）白相间的条带，以其颜色的深浅表示接收到信号的强弱，通过对全波列分析，确定套管与水泥环、水泥环与地层的胶结质量，原理见图。CBL-VDL测井原理固井质量测井原理及解释应用CBL-VDL测井各种波的成份及特点套管井中与变密度测井相关的主要有四种波，传播路径见图，这四种波分别是套管波、水泥环波、地层波、泥浆波，各自成份及特点如下：a、套管波。分为套管滑行波（还可以细化为滑行纵波、滑行横波）、套管－水泥界面一次反射波、多次反射波。其中多次反射波经多次放射后到达接收器时能量已经很弱，可以忽略不计，而一次反射波和套管滑行波只差0.2μs，从变密度测井的角度可以认为是同时到达的。这两种波的声强与套管－水泥环的胶结好坏直接相关，胶结越好，声强越差。固井质量测井原理及解释应用固井质量测井原理及解释应用CBL-VDL测井各种波的成份及特点b、水泥环波。在波列上紧随套管波出现，当由于水泥环中存在微裂隙或胶结不致密，水泥环波衰减很快，而且水泥环波和套管波有相位差，容易发生干涉后被掩盖，识别相当困难，一般可以忽略不计。固井质量测井原理及解释应用CBL-VDL测井各种波的成份及特点c、地层波。在水泥波之后出现，是沿井壁传播的滑行波，也分为滑行纵波和滑行横波，首先到达的是滑行纵波，纵波到达1.5~1.8倍时间范围内可以找到横波。只有水泥环与套管、地层都胶结良好的情况下才能出现较强的地层波，任一界面胶结不好，中间都会出现声耦合较差的环形流体层，造成很大的声阻抗，穿透流体层的声波很少，进入地层的就更少，造成地层波很弱。d、泥浆波。沿泥浆传播，在波列中最后到达，特点是到达仪器的时间不变，当地层为低速地层时常叠加在地层波上。CBL-VDL测井各种波的成份及特点固井质量测井原理及解释应用固井质量测井原理及解释应用汇报提纲一、CBL-VDL测井原理二、CBL-VDL测井资料的解释三、CBL-VDL测井资料应用效果分析刻度标准：CBL测井资料固井质量评价标准：•胶结良好—相对幅度小于20%；•胶结中等—相对幅度20—30%；•胶结差----相对幅度大于30%。（候凝时间48-72小时）候凝时间超过72小时解释标准提高。相对幅度=A/A0*100A:目的层段的套管波首波幅度值，MVA0:自由套管段套管首波幅度值，MVCBL测井定量解释标准固井质量测井原理及解释应用变密度资料与声幅测井相比，优势在于可以直观地反映套管－水泥环、水泥环－地层（即第一、第二界面）的胶结情况，劣势在于难以进行精确定量分析。如果二者结合，可以更好的识别井周水泥胶结情况。下表是对不同胶结情况下声幅、变密度资料可能的测井响应特征进行的分析。固井质量检查图上增加VDL波形后，使用者借助变密度资料可以更直观地对水泥胶结情况进行定性评价。VDL测井资料的应用定性分析解释固井质量测井原理及解释应用声幅-变密度测井响应特征固井质量情况声幅曲线响应特征变密度曲线(VDL)响应特征1、自由套管，大部分声能将通过套管传到接收器，很少透射到地层中去。（如下图）幅度高且较稳定，可清晰分辩出套管接箍。套管波很强，为平行的黑白相间的直条带，如波形摆动则说明仪器居中不佳。地层波没有或被完全覆盖，套管接箍清晰可辩。2、第一、第二胶结面都很好，声能有效地由套管传到水泥环再传到地层。（如下图）低副度，较为平直。套管波弱，甚至缺失；地层波较强，呈现清晰地黑白相间地波状条带，可反映声波时差曲线相关性良好。固井质量测井原理及解释应用固井质量情况声幅曲线响应特征变密度曲线(VDL)响应特征3、快速地层胶结，即水泥与套管和地层胶结都好，只是地层波传播速度快。（如下图）低副度，较为平直。缺少套管波，地层波传播快，在快慢速地层界面发生绕射，形成较弱的人字型条带状的地层波，造成二界面胶结不良的假相。4、套管与水泥胶结良好，而水泥与地层胶结不好。(即第一界面胶结好，第二界面胶结差)（如下图）幅度低。套管波微弱或缺失，地层波极弱或根本没有，最右边出现直条带的泥浆直达波。固井质量测井原理及解释应用固井质量情况声幅曲线响应特征变密度曲线(VDL)响应特征5、微环胶结，即一界面胶结良好，套管和水泥之间存在微小空隙。能封住液体运移，但气体能通过。（如下图）幅度低到中等幅度。显示出套管波，地层波也较明显。6、局部胶结，即一、二界面层相都只有一部分扇区胶结，而一部分没有胶结（如下图）幅度比自由套管幅度值稍低，且不稳定。套管波比自由套管时显示的弱，能显示出一些地层波信息。固井质量测井原理及解释应用除了上面归纳的6种胶结情况外，理论和实际上还存在第一胶结面胶结差，第二交接面胶结好的情况。这种情况在目前的测井资料上还难以识别，因为如果第一胶结面不好，套管与水泥环中间会存在环状流体层，声耦合较差，声波很少能进入水泥环，进入地层的就更少，地层波会很弱，较难辨认，而大部分沿套管传播的声能会使套管波很强，尤其是连续的后继波会叠加到地层波上，使其更加难以识别，这就给测井资料的解释工作带来很大的困难。但是从另一个角度讲，只要套管与水泥胶结不好，就已经直接造成上下段串槽，无论第二界面胶结是否良好都不会改变该井段整体胶结情况差的结论。固井质量测井原理及解释应用固井质量测井原理及解释应用声幅-变密度测井响应特征图固井质量测井原理及解释应用汇报提纲一、CBL-VDL测井原理二、CBL-VDL测井资料的解释三、CBL-VDL测井资料应用效果分析固井质量测井资料应用效果分析声幅-变密度测井已经在华东分公司各个油田得到广泛的应用，VDL测井资料所包含丰富的信息量使得我们可以更直观、准确地对水泥胶结情况（包括第一、二界面）进行定性评价。下面我们有针对性的选择已经投产的几口井对声幅-变密度测井资料的实际应用效果做简单的分析。固井质量测井原理及解释应用1.主要油层段第一、二胶结面固井质量都好：测试情况：该井射开第32、33层（差油层、油层）后，日产油21.86吨，基本不含水，与测井解释结论相符。从测试结果来看产油情况基本没有受底水或者边水的影响，说明良好的固井质量对油层段上下地层的封隔作用明显。由图可以看出陶6B井主要油层段(第32－36层)声幅曲线数值均低于胶结好的门坎值，反映第一胶结面固井质量好；变密度曲线显示地层波波形清楚且连续完整，反映第二胶结面固井质量好。而且砂体上、下部泥岩段水泥胶结也良好，封隔效果明显。固井质量测井原理及解释应用2.主要油层段第二胶结面固井质量中等或差:由图可以看出陶7井主要油层段(第2－8层)下部发育一大套水层，因此固井质量的好坏直接影响到油层的开采情况，而从声幅、变密度曲线可以看出该套砂体固井质量有较大的差别。从图中我们可以看出声幅和变密度曲线具有较好的相关性：声幅曲线低幅度处对应的套管波微弱；而声幅较高处对应的套管波清晰。第2、3、7、8、11、12以及第13层部分地层声幅曲线幅度较低，且较为平直，反映这些地层第一胶结面固井质量好，而变密度曲线反映套管波很强，为平行的黑白相间的直条带，地层波微弱甚至没有，因此可以定性判断整个砂体第二界面胶结情况都很差，这样在射开上部的油层时底水很容易通过第一、二界面水泥胶结不好形成的通道上窜，直接影响到油层的开采。测试情况：该井射开第2、3、4层，日产水46吨，无油，进行封堵后再次射开第4层，日产油10.74吨，无水，与测井解释结论相符。从两次测试结果分析第一次测试出的水是底水上窜所致。固井质量测井原理及解释应用图所示是草26井主要油层段固井质量检查图，从图中我们可以看出第一胶结面固井质量级别在中等－好，而第4层及第5层上部的第二界面胶结中等、第5层下部及第6、7层胶结差，因此主要油层第4、5层（油层、油水同层）和其下部的第7层(含油水层)之间没有形成良好的水泥封隔段，底水很容易通过第二界面胶结不好形成的孔隙通道上窜。测试情况：对第4、5层分别进行了测试。射开第4层，日产油0.28吨，水27.8吨；射开第5层，日产油0.21吨，水20.91吨。进行封堵后再次射开第4层，日产油9.68吨，水0.18吨，与测井解释结论相符，从两次测试结果分析，第一次测试出水是因为第二界面胶结不好底水上窜所致，经封堵后使得油层和水层之间形成了较好的封隔段。固井质量测井原理及解释应用通过以上几口井的实例分析，我们可以看出虽然这几口井的第一界面水泥胶结都良好，但是第二界面胶结程度的好坏也将直接影响到油层的开采，特别是对于底水活跃的油层影响更大，因此我们应该越来越重视VDL测井的作用，通过CBL和VDL测井曲线相结合使得我们可以更直观、准确的定性判断套管和水泥以及水泥与地层之间的胶结程度，为油井的后期开采方案提供一个准确、可靠的依据。固井质量测井原理及解释应用结束语虽然VDL对水泥胶结程度不能做定量的解释，但是我们可以依据其包含的各种波形对地层或者水泥胶结程度做准确的定性分析和评价。目前对VDL测井资料的利用率还比较低，一般仅局限在对水泥胶结（第一、二界面）情况做定性分析和判断，而实际VDL测井资料包含着丰富的信息量，在生产过程中有着广泛的应用，比如对地层裂缝发育情况的定性分析；地层压裂改造后压裂效果的评估；确定套管井窜槽的位置等等都有着较好的分析判断依据。因此我们应该不断提高VDL测井资料的利用率，争取逐渐从定性解释发展到半定量、定量解释，这也是当前VDL测井解释技术发展的主要方向，也是我们在以后的工作中努力探索、研究的方向。固井质量测井原理及解释应用