第3卷第2期2006年4月工程地球物理学报CHIN ESE JO U RN A L O F EN GI NEERIN G G EOP HY SICSV ol 3,N o 2Apr ,2006文章编号:1672 7940(2006)02 0103 05作者简介:李维彦(1965 ),男,湖北荆门人,在长江大学地球物理与石油资源学院从事教学与研究工作。
E -m ail:liw eiyan@yangtz 影响固井质量评价效果的因素分析李维彦1,章成广1,江万哲1,李国利2,柳建华3,贺铎华3,马 勇3(1 长江大学地球物理与石油资源学院,湖北荆州,434023;2 中国石油集团测井有限公司技术中心,西安,710021;3 中石化西北局勘探开发研究院,乌鲁木齐,830000)摘 要:现在我国绝大部分油田利用声波信号(声幅/变密度)评价固井质量,但声波信号受井眼状况、岩性、套管性质等诸多因素的影响,评价结果难以令人满意。
本文根据大量测井资料和实验研究详细分析套管井中影响声波信号的一些因素以及对固井质量评价产生的影响,指出在利用声波信号(声幅/变密度)评价固井质量时,必须充分考虑这些影响因素,才能得到有效评价结果。
关键词:影响因素;固井质量;评价效果;声波中图分类号:P6318文献标识码:A 收稿日期:2006 02 15ANALYSIS OF INFLUENCING FACTORS OFCEMENTING QUALITY EVALUATIONLI We-i yan 1,ZHANG Cheng -g uang 1,JIANG Wan -zhe 1,LI Guo -li 2,LIU Jian -hua 3,H E Duo -hua 3,M A Yong 3(1 Yang tz e Univer sity ,J ingz hou H ubei ;434023,China2 T echnology Center ,China Petroleum Log ging ,L T D.,X i an 710021,China;3 A cademe of N or thwest Oil Bur eau of S inop ec,Ur umqi 83000,China)Abstract:Now acoustic sig nal is o ften used to ev aluate cementing quality in mo st domestic oil field H ow ev er,aco ustic signal is affected by many factors ,such as bo reho le shape,litho logic section,casing character etc,and the ev aluating result is often disappointed .In this paper,som e influencing facto rs are analyzed deeply to find how they influence cementing quality on the basis of log ging data analysis and ex perim ent study This paper po ints out that tho se influ -encing factor s must be co nsidered so as to g et effective result w hen aco ustic signal is used to e -v aluate cementing quality.Key words:influencing factor;cementing quality;evaluating effect;acoustic w ave1 引 言固井质量检查主要是水泥环胶结质量评价,即评价套管与水泥环(第一界面)、水泥环与地层(第二界面)的胶结情况。
现在我国绝大部分油田利用水泥胶结测井CBL/VDL (DBLcem entbo nd lo gging,VDL variation density log ging)仪器评价固井质量[1,2],该仪器一般采用单发双收结构,源距分别为0 9144m 和1 524m,发射频率为20kH z 左右的声波,记录其通过井内流体沿套管管壁的传播时间和衰减。
源距为0 9144m 的接收器记录套管波幅度(CBL)和传播时间,幅度衰减的程度取决于套管与水泥环的剪切耦合情况,胶结好时套管波的幅度较小,套管外是流体时波的幅度较大,由此可计算出套管外水泥胶结状况[3]。
源距为1 524m 的接收器记录变密度波形(VDL),以便更好地识别套管波和地层波。
普通水泥胶结测井仪器所提供的测量都是沿套管周边平均的结果,因此仪器是否居中、井眼内套管的状况以及地层岩性都对结果有影响。
2 仪器偏心仪器居中时通过不同方向套管波到达接收器的时间和相位一致,仪器记录的幅度是不同方向、同相位套管波幅度的集合,而仪器偏心时套管波通过不同方向到达接收器的路程和时间不一致,这样相位也不相同,因此仪器记录套管波幅度要比仪器不偏心时小,这种套管波幅度的变小不是由固井质量引起的,套管波的幅度难以反映第一界面的胶结质量。
仪器是否偏心主要由井眼状况和井场测井施工确定,而仪器无法记录和标示,用CBL/VDL 资料评价固井质量无法消除其影响。
3 水泥候凝时间水泥候凝时间不够时,水泥没有完全凝固,水泥环的性质不稳定,其强度不够使接收到的波形和幅度发生变化而不能反映固井质量的变化。
图1为水泥候凝时间变化时的波形,从图可以看到,随候凝时间增加,波形也在变化,到一定时间后稳定,如果在波形变化时进行固井质量测井,CBL/VDL 不能反映固井质量的变化。
图1 水泥候凝时间变化时的波Fig.1 T he wav e as cement time var ied4 套管或水泥浆性质套管的性质是影响套管波特征(幅度、速度和频率)的一个重要因素,同时它也是水泥环的厚度发生变化的一个因素。
这样使接收到的地层波的特征发生变化,不能反映固井质量,而套管的重量也使套管波的幅度发生变化。
图2为某井套管重量变化时的CBL/VDL 曲线变化图,在6950m 下重量更大的套管,CBL 值突然变大而VDL 图上的全井段地层波同样清晰见,说明6950m 以下井段固井质量和6950m 以上井段一样,同时岩性也没大的变化,因此CBL 值的变化是由套管的重量变大引起的。
因此在用CBL/VDL 资料评价固井质量时要考虑这种影响。
5 地层岩性地层岩性的变化对声波变密度影响也大,图3为一井段井径CAL(Caliber 井径曲线)、固井声波幅度AAMP(AAM P acoustical amplitude)和声波变密度波形。
在CAL 曲线变化较大的层段,声波变密度波形变化也较大,主要反映在地层波的变化。
由于井眼不规则,地层波变得不连续,能量变化剧烈,不能反映二界面固井质量的变化,这时需要对其进行岩性校正。
104工程地球物理学报(Chinese Jour nal of Engineer ing Geo phy sics) 第3卷图2 套管重量突变时的CBL /VDL 曲线图F ig.2 T he CBL\V DL curv es of var iedcase图3 砂泥岩地层CBL 与自然伽马、声波时差对比图F ig.3 Curv es o f CBL 、GR and A C in sand shale for mation(AAM P:声幅曲线;C AL:井径曲线;GR:自然伽马曲线;T C:地层波到达时间曲线;TCAS E:套管波到达时间曲线)图4为快速地层CBL/VDL 图,显示井段CBL 值大部分偏高,而VDL 图上可以看到,首波到达时间是变化的,表明首波可能为地层波。
在套管井中,由于快速地层地层波比套管波先到达,因此仪器记录的幅度可能为地层波幅度,快速地层中的高CBL 值不能说明胶结质量差。
同时在VDL 图上,后续波存在扰动也就是后续波的频率和相位变化较大,这是由快速地层如碳酸岩和石膏中的小裂缝引起的,这种影响与自由套管中的套管接箍对波列的影响相当,因此在快速地层用CBL/VDL 评价固井质量要综合考虑V DL 、波形到达时间和波形的频率。
6 双层或多层套管固井图5为双层套管(管径17.78cm 、22.86cm)固井的CBL 曲线和声波变密度波形。
此图显示在3410m 上、下层段的波形相差半个周期(25 s ),说明它们是来自两个套管的波(17.78cm 、22.86cm 套管波到达时间相差约25 s),在3410m 以上的自由套管为17.78cm 寸的套管波,以下的为22.86cm 的套管波。
多套管105第2期 李维彦等:影响固井质量评价效果的因素分析图4 快速地层对CBL/V DL 的影响Fig.4 T he influence o f CBL/V DL in fast formation图5 多层套管的影响Fig.5 T he influences of sev er al cases固井产生多个界面形成多个套管波,反映不同的界面评价固井质量时必须考虑其影响。
7 结 论1)仪器偏心对套管波幅度具有较大影响,对变密度资料影响较小。
根据变密度波列特征可以识别仪器偏心的影响。
2)水泥候凝时间对固井质量有较大影响,所以测井时间的选择正确与否对评价固井质量有很大影响,过早和过晚对固井质量的正确评价都不利。
3)地层岩性在固井质量较好的情况下,对固井质量评价具有一定的影响,慢速地层和快速地层固井质量的评价应充分考虑地层岩性作用的影响。
总之声波信号受井眼状况、岩性、套管性质等因素的影响,利用声波信号(声幅/变密度)评价固井质量时,必须充分考虑这些影响因素,才能得到有效评价结果。
106工程地球物理学报(Chinese Jour nal of Engineer ing Geo phy sics) 第3卷参考文献:[1]李强,王西荣.声波变密度测井综合解释方法研究及应用[J].测井技术,2004,28(增刊):3941.[2]张兴国,高兴原,冯明,等.固井质量影响因素分析[J].钻采工艺.2002,25(2):1014.[3]T ubam K M ,Chang C H,et al.Full w avefor m A-coust ic L og s in Cased Bor eho le II poo rly Bonded Cas -ing[J] Geop hy sics ,1986,51(4):902913.欢迎订阅《工程地球物理学报》《工程地球物理学报》是由长江勘测规划设计研究院和中国地质大学(武汉)联合主办的面向国内外公开发行的工程、环境地球物理类学术期刊。