固井质量评价技术及标准的讨论.ppt

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1、 固井质量评价技术一、固井质量评价方法n固井水泥胶结质量评价测井是油井完井过程中一项重要的测井技术，是检查水泥与套管之间(通常所称的第一界面)、水泥与地层之间（第二界面）的胶结情况的测井方法。 1、井温测井n主要应用于确定管外水泥返高，也可作为水泥充填程度的补充解释。水泥凝固产生的热量将使其在正常温度基础上升高几度。利用井温测井可以确定水泥面位置及检查水泥窜槽。 n2、水力测试n水力测试可以检测邻近层的油、水或气、水窜槽位置及检查射孔井段的封堵效果。目前最常用的方法是耐压试验和排液试验。n （1）耐压试验。耐压试验就是在井口加一定的压力，观察压力下降的情况，以检查套管柱的密封性或挤水泥质量。n

2、（2）排空试验。就是用气举或提捞等方法，部分或全部掏空井内液体，并关井一段时间，观察井内变化。 3、 声波幅度测井（CBL）技术n声 波 幅 度 测 井 （ CBL） 只 记 录 声 波波 列 中 的 首 波 幅 度 ， 因 而 只 能 提 供水 泥 环 与 套 管 之 间 （ 第 一 界 面 ） 的封 固 情 况 。n若 水 泥 环 与 地 层 之 间 （ 第 二 界 面 ）封 固 不 好 ， 而 形 成 窜 槽 ， 用 声 波 幅度 测 井 资 料 就 不 能 判 断 。nCBL/VDL测 井 解 决 了 这 一 问 题 。 4、声波变密度测井技术n声 波 变 密 度 测 井 仪 （ CB

3、L/VDL） ， 除 记 录 首 波 外 ， 还 记 录 到后 继 波 ， 不 仅 可 以 评 价 第 一 界面 的 水 泥 胶 结 质 量 ， 还 能 较 好地 评 价 第 二 界 面 的 水 泥 结 质 量。n在 现 场 推 广 应 用 中 ， 见 到 了 较好 效 果 。 序号 水 泥 胶 结 类 型 声 波 幅 度（ CBL） 声 波 变 密 度（ VDL） 幅 度 套 管 波 地 层波1 “ 自 由 套 管 ” 居 中 或 偏 心 高 强 无 或强2 第 一 界 面 胶 结 好 ， 第 二 界 面 胶 结 好 低 弱 强3 第 一 界 面 胶 结 好 ， 第 二 界 面 胶 结 中

4、等 低 弱 中 强4 第 一 界 面 胶 结 好 ， 第 二 界 面 胶 结 差 低 弱 弱 或无5 第 一 界 面 胶 结 中 等 ， 第 二 界 面 胶 结 好 中 低 中 强 强6 第 一 界 面 胶 结 中 等 ， 第 二 界 面 胶 结 中等 中 低 中 强 中 强7 第 一 界 面 胶 结 中 等 ， 第 二 界 面 胶 结 差 中 低 中 强 弱 或 无8 第 一 界 面 胶 结 差 ， 第 二 界 面 胶 结 差 高 强 无 声波变密度的解释标准（水泥胶结类型与CBL/VDL的对应关系） 5、扇区水泥胶结测井（SBT） 它主要从纵向和横向（沿套管圆周）两个方向测量水泥胶结质量

5、二、国内外现状nSclumberger公 司 水 泥 评 价 测 井 仪 （CET）n是 一 种 用 于 检 查 水 泥 胶 结 质 量 的 测 井 仪器 。n利 用 反 射 声 波 来 确 定 套 管 的 平 均 直 径 、椭 圆 度 、 偏 心 度 及 反 映 水 泥 胶 结 质 量 的水 泥 抗 压 强 度 等 。n弥 补 了 声 幅 测 井 仪 和 声 波 全 波 列 测 井 仪的 不 足 。 n西 方 阿 特 拉 斯 公 司 的 扇 区 水 泥 胶 结 测 井仪 （ SBT）n利 用 推 靠 臂 把 六 个 极 板 推 靠 到 套 管 内 壁 上去 ， 相 临 四 个 滑 板 构 成

6、 螺 旋 状 双 发 双 收 声衰 减 测 量 系 统n把 管 外 环 形 空 间 六 等 分 ， 分 别 考 察 水 泥 胶结 质 量 ， 实 现 测 量 的 高 分 辨 率 360 全 方位 覆 盖n用 相 对 方 位 资 料 确 定 水 泥 沟 槽 的 相 对 方 位 n 康 普 乐 公 司 的 扇 区 水 泥 胶 结 测 井 仪 （ SBT）n采 用 两 组 相 连 的 压 电 陶 磁 晶 体 作 为 全 方 位发 射 器 ， 一 组 用 于 CBL/VDL的 声 波 发 射 ，另 一 组 用 于 SBT的 发 射 。nSBT声 系 由 处 于 同 截 面 的 八 个 发 射 探 头

7、和处 于 另 一 同 截 面 的 八 个 接 收 探 头 组 成 ， 两 截面 相 距 2英 尺 ,每 个 发 射 探 头 和 处 于 另 一 截 面的 接 收 探 头 组 成 一 组 ， 分 别 探 测 截 面 45角 范 围 内 的 套 管 外 水 泥 胶 结 质 量 。n8组 探 头 组 合 就 能 探 测 套 管 外 360 的 水 泥胶 结 质 量 ， 实 现 了 测 量 的 高 分 辨 率 360 全方 位 覆 盖 。 n俄 罗 斯 的 MAK2声 波 测 井 仪 和C THB伽 马 密 度 厚 度 测 井 仪n其 中 的 C THB是 一 种 用 放 射 性 方 法对 固 井 质

8、 量 监 测 的 复 合 型 仪 器n二 种 测 井 资 料 综 合 解 释 ， 可 解 决 由 于 水 泥上 返 地 面 和 挂 尾 管 完 井 水 泥 上 返 喇 叭 口 的井 ， 测 井 时 没 有 可 供 刻 度 的 纯 浆 段 ， 以 及微 间 隙 对 声 波 幅 度 测 井 资 料 的 影 响 。 n国 内 各 油 田 固 井 质 量 评 价 测 井 ，以 声 波 变 密 度 测 井 （ CBL/VDL）为 主 ， 国 外 先 进 的 测 井 技 术 各 有引 进 。n测 井 资 料 解 释 评 价 依 据 企 业 标 准进 行 ， 至 今 未 见 行 业 技 术 标 准 。 应

9、用 （ S126井 ） 本 井 22-24号 油 层 与 上临 水 层 间 ，封 固 较 好 。 射 开 22、23、 24号 油层 合 试 ， 日产 油 10.1t， 不 含 水 。水 层 w116井 7号 油 层与 上 临 水层 间 ， 封固 不 好 ， 易发 生 窜 槽 。 射 开 7号 油层 试 油 ，结 果 日 产水 3.5t， 不产 油 。水 层水 层 L90X1 固 井 质 量 成 果 图 L90X1 同 位 素 验 窜 成 果 图 L103井 固 井 水 泥 浆 28方 ， 侯 凝 27小 时 后 测 井 油 2.73,无 水 KD401井 固 井 质 量 评 价 图 油 27

10、.4， 无 水 n 从上面的实例可以看出，即使在第一界面（水泥环和套管之间）固井质量较好的情况下，第二界面（水泥环和地层之间）的固井质量不一定好。n第二界面的固井质量不好，可能形成窜槽，影响井的正常使用。n必须用声波变密度测井资料代替声幅测井资料评价固井水泥胶结质量。小结 3、扇区水泥胶结(成像)测井（SBT）n 为 探 测 水 泥 沟 槽 和 空 隙 ， 更 好 的 评价 由 于 水 泥 上 返 地 面 和 挂 尾 管 完 井水 泥 上 返 喇 叭 口 而 没 有 可 供 刻 度 的纯 浆 段 及 有 微 间 隙 的 井 的 固 井 水 泥胶 结 情 况 ， 又 引 进 了 西 方 阿 特

11、拉 斯公 司 和 康 普 乐 公 司 的 水 泥 胶 结 评 价测 井 仪 扇 区 水 泥 胶 结 成 像 测 井仪 （ SBT） 。 阿 特 拉 斯 扇 区 水 泥 胶 结 测 井 仪 (SBT) n6个独立的60补偿衰减测量，可以探测出水泥沟槽及环向水泥不均匀胶结。n水泥成像图显示详细、直观。n相对方位能确定水泥沟槽相对位置。n利用5ft源距的变密度评价水泥环与地层的胶结状况。 康 普 乐 扇 区 水 泥 胶 结 测 井（ AT+-SBT） AT+SBT声 系 由 处 于 同截 面 的 八 个 发 射 探 头 和 处 于另 一 同 截 面 的 八 个 接 收 探 头组 成 ， 两 截 面

12、相 距 为 2ft， 每个 发 射 探 头 和 处 于 另 一 同 柱面 的 接 收 探 头 组 成 一 组 分 别探 测 截 面 45 范 围 内 的 套 管 外水 泥 胶 结 质 量 的 好 坏 ， 8组 探头 组 合 就 能 探 测 环 套 管 外 周围 360 的 水 泥 胶 结 质 量 康 普 乐 公 司 扇 区 水 泥 胶 结 测 井 （ SBT） 的 主要 特 点n可以探测出水泥沟槽及环向水泥不均匀胶结。n扇区水泥成像图显示直观、清楚。n能识别套管外的孔洞、孔道。n与CBL/VDL相比，SBT受薄水泥环和快速地层的影响小。 n利用5ft源距的变密度评价水泥环与地层的胶结状况。 E

13、CLIPS-5700 扇 区 水 泥 成 像 测 井 图 L602井 固 井 质 量 评 价 图 L602井 固 井 质 量 评 价 图 L602井 SBT反 映 水 泥 沟 槽 三、存在的主要问题n 在 固 井 水 泥 胶 结 评 价 测 井 资 料 解 释 中 ， 声 波 变 密 度 测 井 资 料 评 价 仍 以半 定 量 分 析 为 主 ， 人 为 影 响 较 大 ， 需 要 探 讨 测 井 资 料 自 动 处 理 解 释 方法 和 定 量 解 释 方 法 ， 提 高 资 料 解 释 精 度 。n 水 泥 上 返 地 面 和 挂 尾 管 完 井 水 泥 上 返 喇 叭 口 的 井 ，

14、由 于 测 井 时 没 有 可供 刻 度 的 纯 浆 段 ， 影 响 声 波 幅 度 测 井 资 料 的 解 释 评 价 。 四、声波测井的影响因素n 双 层 套 管 的 影 响 。 双 层 套 管 井 段 的 介 质 界 面 多 ， 影 响 因 素 较 多 ，只 有 在 所 有 界 面 都 胶 结 较 好 的 情 况 下 ， 才 可 望 获 得 较 为 可 靠 的 测井 解 释 结 果 。n 完 井 固 井 、 水 泥 侯 凝 期 间 ， 周 边 地 区 油 水 井 的 生 产 、 注 水 ， 使 生产 层 位 活 跃 ， 导 致 固 井 水 泥 与 地 层 胶 结 不 好 。n 钻 井 过

15、 程 中 形 成 的 泥 饼 ， 影 响 第 二 界 面 固 井 质 量 评 价 。 n 快 速 地 层 的 影 响 。 当 声 波 在 地 层 中 的 传 播 速 度 接 近 和 大 于 在 套 管中 的 传 播 速 度 时 ， 对 岩 性 稳 定 的 井 段 ， 难 以 区 分 地 层 波 信 号 与 套管 波 信 号 。n 微 间 隙 的 影 响 。 由 于 水 泥 石 体 积 的 收 缩 、 通 井 钻 水 泥 塞 等 原 因 的造 成 微 间 隙 ， 对 固 井 水 泥 胶 结 评 价 测 井 产 生 不 利 影 响 ， 使 CBL呈高 值 响 应 ， VDL地 层 波 显 示 弱

16、， 影 响 了 测 井 资 料 的 解 释 评 价 。 n微间隙一般不会造成窜槽，但却使声波测井无法真实反映实际的固井质量。n微间隙的识别，目前除了加压测井进行验证外，还没有较为简单的方法。 CG207井 （ 快 速 地 层 影 响 ） X158井 （ 通 钻 前 ） 微 间 隙 影 响 （ 通 钻 后 ） Y924井 （ 微 间 隙 影 响 ） （ 加 压 15MPa测 井 ） n水泥环的厚度 厚度大于2cm的水泥环对套管波的衰减是一个定值；厚度小于2cm时，水泥环越薄，对套管波的衰减越小，CBL值越高，容易把胶结好的井段判断为胶结差。 此外，水泥环较薄时，快速地层的影响则更为显著。 n仪器

17、偏心 当仪器偏心距离为1/4 in时，声波幅度将下降50%，偏心1 in时，则幅度下降75%，易将胶结不好的井段误判为胶结良好。n水泥候凝时间 注水泥后，水泥的声学性质是变化的。应该等水泥充分凝固后才测井。否则会造成错误解释。 五 、 建 议n建 立 固 井 水 泥 胶 结 质 量 检 测 刻 度 井 群 （模 拟 水 泥 与 套 管 、 水 泥 与 地 层 之 间 的 各种 胶 结 情 况 ） ， 刻 度 、 标 定 固 井 水 泥 胶结 质 量 检 查 测 井 仪 器 ， 完 善 固 井 水 泥 胶结 质 量 评 价 测 井 技 术 。 n探 井 、 重 点 井 、 大 斜 度 井 及 有

18、 快 速地 层 、 微 间 隙 和 水 泥 上 返 地 面 的 井， 可 尝 试 使 用 扇 区 成 像 水 泥 胶 结 测井 （ SBT） 。 以 直 观 、 准 确 地 反 映水 泥 沟 槽 和 空 隙 ， 识 别 微 环 空 ， 更好 地 评 价 水 泥 环 与 套 管 、 水 泥 环 与地 层 之 间 的 两 个 界 面 的 固 井 水 泥 胶结 质 量 。 n随 着 固 井 质 量 评 价 测 井 技 术 的快 速 发 展 ， 应 尽 快 组 织 制 订 权威 、 科 学 的 “ 固 井 质 量 评 价 ”行 业 标 准 。 减 少 甲 乙 方 在 固 井质 量 方 面 的 争 议

19、。 固井质量评价标准的讨论一、目前执行标准的现状及标准的不足n固井质量评价：大部分油田都推广使用CBL/VDL测井评价技术n固井质量评价标准执行本油田的企业标准或固井质量管理规定 n 中国石油天然气总公司钻井手册(甲方)提出如下标淮：CBL15%，固井质量良好；CBL15% 30%，固井质量合格；CBL30%，固井质量差。n 这个标准忽视了不同套管尺寸和测量源据对CBL测井的影响，而理论、实践和现场经验都证明，这个影响是不容忽视的。 n常规密度水泥浆体系在我国乃至世界油田的固井作业中，使用最普遍，使用时间最长，因而常见的固井质量评价标准一般都是针对常规密度水泥浆体系的。n目前在国内外油田广泛使

20、用了低密度和高密度水泥浆体系。但是，有关低密度和高密度水泥浆体系的固井质量测井响应规律和固井质量评价的研究还很少，因而质量评价对他们的规定显得十分粗略。 n没有给出层间封隔的要求。 60年代国外进行了多次固井质量测井和层间验窜野外实验，得到水泥环最小封隔长度与套管尺寸的经验关系。例如：177.8mm套管最小封隔长度为3m， 127.0mm套管最小封隔长度为0.9m。外 层 套 管 的 影 响 没 有 考 虑 测井资料的定量解释问题n目前国内外针对CBL/VDL 测井资料定量解释的相关研究较少，主要停留在定性解释的水平。n在解释过程中存在较大的人为因素，造成解释标准难以统一及资料多解性强的问题。

21、 n对测井仪器的操作规定，包括： 测井仪器的居中； 测量源距； 测量速度； 测井仪器刻度，指测井仪器应在与目的层同尺寸的自由套管井段进行刻度。二、新标准应包含的内容 n对水泥候凝时间不足的判别。n套管外水泥微间隙的判断。n声幅曲线受快速地层的识别。n声幅曲线受外层套管影响的识别。n考虑水泥环厚度的影响（19.525mm）。n测井解释资料应尽量定量化。 在没有进行水泥胶结测井的条件下，可以根据 固井施工纪录来评估固井施工质量。在已经进行了水泥胶结测井的条件下，根据固井施工纪录对固井施工质量评估的结论，可以作为分析水泥是否候凝不足或者是否出现微间隙的参考。 根 据 固 井 施 工 纪 录 评 估

22、固 井 施 工 质 量 国外固井质量评价的模式n目前，美国、加拿大和海上外方投资区块一般是采用CBL和VDL测井方法来评价固井质量，有时也采用超声波测井。n其方式与国内有较大差别： 1、水泥浆配方由油公司提供； 2、固井服务公司只提供现场施工服务， 但必须严格按设计要求施工。 3、固井质量检测不是每口井都进行，只是对一些特殊井、出问题井及采用新的水泥浆体系所固的井，而且其结果也不用于考核固井服务公司。 结论n固井是高风险作业，固井质量除了取决于固井设计和固井施工外，还取决于井眼条件和地质条件。n固井质量评价结论受到固井质量测井技术、工程判别技术和测井解释人员的固井质量综合评价水平等多种因素的影响。n应根据测井资料和固井施工记录等进行综合评价固井质量。 n科学的固井质量评价标准对固井技术的发展十分重要。n随着测井技术、钻井技术和固井技术的发展，固井质量评价标准应及时进行修订。n应重视固井施工过程的控制，而不是固井结果。 谢 谢 大 家