宋寶偉 楊 波

(大慶油田有限責任公司測試技術(shù)服務分公司 黑龍江大慶)

八扇區(qū)聲波測井儀及在大慶油田的應用

宋寶偉 楊 波

(大慶油田有限責任公司測試技術(shù)服務分公司 黑龍江大慶)

八扇區(qū)聲波測井儀是目前評價水泥固井質(zhì)量中較有效的儀器,是一種檢測套管水泥膠結(jié)質(zhì)量及探測孔穴孔道的測井儀器。一次下井可測量8個扇區(qū)套管水泥分布圖、3 ft(1 ft=304.8 mm)聲幅曲線、5 ft密度圖。通過實際測井,可以發(fā)現(xiàn)該儀器具有很好的識別套管外的孔穴孔道、探測范圍較大、受薄泥漿環(huán)影響小、不受重泥漿、油基泥漿、井內(nèi)套管厚度影響等特點,在大慶使用中取得了很好的效果。

八扇區(qū);水泥膠結(jié)測井;聲波;固井質(zhì)量

0 引 言

固井作業(yè)是一次性工程,如果出現(xiàn)失誤一般難以補救,即使補救也無法達到固定合格[1]。對套管井水泥固井質(zhì)量評價的主要儀器是聲幅—變密度測井(CBL—VDL)等傳統(tǒng)儀器。八扇區(qū)聲波測井儀是目前國內(nèi)外水泥膠結(jié)測井中比較先進方法之一,相比傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)測井技術(shù),八扇區(qū)聲波測井儀對水泥膠結(jié)狀況的評價更為詳細準確。它克服了聲幅測井和聲幅～聲波變密度測井不能識別套管周邊未膠結(jié)的缺點,以套管滑行首波為測量對像,對套管周邊水泥固井質(zhì)量進行評價。扇形水泥膠結(jié)測井儀對于評價套管井層間封堵效果起著非常重要的作用。該儀器除具有常規(guī)的水泥膠結(jié)測井提供的參數(shù)外,還為用戶提供套管外水泥膠結(jié)情況的直觀圖象。

1 儀器結(jié)構(gòu)及工作原理

SBT扇區(qū)探頭包括8個壓電晶體發(fā)射器(安裝在CBL發(fā)射器上部)和8個壓電晶體接受器,其發(fā)射器和接受器以2 ft(1 ft=304.8 mm)間距一一對應。每組發(fā)射—接收覆蓋45°范圍,中心頻率80 kHz～120 kHz。八扇區(qū)聲波測井儀除具有常規(guī)的水泥膠結(jié)測井提供的參數(shù)外,還提供套管外水泥膠結(jié)情況的直觀圖象,該圖象將井周360°分成8個扇區(qū),根據(jù)這8個扇區(qū)聲幅可求取平均聲幅、衰減系數(shù)及膠結(jié)指數(shù)。同時儀器將聲波傳感器嵌于不銹鋼外筒內(nèi),通過特種波紋管、液壓活塞進行壓力補償,確保了聲波信號的最佳耦合。

八扇區(qū)聲波測井儀器包括電子線路和聲系兩大部分,其中聲系包括2 ft源距的八個獨立扇區(qū)以及一個發(fā)射器和兩個接收器,源距分別為3 ft和5 ft。井下儀器機械結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。八扇區(qū)聲波測井儀由于采用徑向8個獨立發(fā)射和接收探頭,分別覆蓋45°的范圍,所以能輸出45°范圍內(nèi)的膠結(jié)情況,且8個扇區(qū)滿足了360°的全角度覆蓋,因此在固井質(zhì)量評價上有其獨特的優(yōu)勢:

1)與傳統(tǒng)井測儀相比覆蓋面寬,受薄水泥環(huán)影響小,受套管壁厚影響小。

2)在小井眼中,受儀器偏心影響小。

3)受快速地層影響小,因其采用的收發(fā)間距僅2 ft能徑向評價水泥膠結(jié),識別徑向竄通,區(qū)分低抗壓強度的水泥膠結(jié)和徑向竄通。

圖1 井下儀器結(jié)構(gòu)示意圖

2 儀器的波形與固井質(zhì)量的關(guān)系[2]

1)自由套管(套管外無水泥)第一、第二界面均未膠結(jié)的情況下,大部分聲能通過套管傳到接收換能器而很少耦合到地層中去,所以套管波很強,地層波很弱或完全沒有,如圖2(a)所示。

2)有良好的水泥環(huán),且第一、第二界面均膠結(jié)良好的情況下,聲波能量很容易傳到地層中去,這樣套管波很弱,地層波很強,如圖2(b)所示。

圖2 不同固井情況下的套管波及地層波

3)水泥與套管膠結(jié)良好與地層膠結(jié)不好(即第一界面膠結(jié)良好,第二界面膠結(jié)不好)的情況下,聲波能量大部分傳至水泥環(huán),套管中剩余能量很小。傳到水泥環(huán)的聲波能量由于與地層耦臺不好,傳入地層的聲波能量是程微小的,大部分在水泥環(huán)中衰減。因此造成套管波和地層波均很弱,如圖2(c)所示。

4)套管與水泥、水泥與地層部分膠結(jié),套管波幅度比自由套管情況下的幅度小,比套管與水泥膠結(jié)良好的情況下幅度大,這是因為部分套管是自由振動的,地層波的幅度并不高,這是因為水泥與地層部分膠結(jié)良好,只有部分聲能在地層中傳播的緣故,如圖2(d)所示。

3 在大慶油田的應用

對于任何一個油田來說,固井質(zhì)量都非常重要,八扇區(qū)聲波測井儀是目前評價水泥固井質(zhì)量較有效的方法。在大慶應用八扇區(qū)聲波測井儀測井以來,取得了良好的效果,受到了用戶的好評。下面介紹一下測井實例。

某井是2009年6月應用八扇區(qū)聲波測井儀測的一口井,測井目的是檢查完井套后固井質(zhì)量,圖3是截取的固井質(zhì)量測井解釋成果圖的一段。從圖中可以看出在1 666.93 m～-1 669.33 m井段,水泥膠結(jié)顯示以差為主,水泥膠結(jié)指數(shù)主要在0.1～0.4之間,對應變幅度圖有白塊、灰白塊顯示。在 1 662.68 m～1 666.93 m,1 666.93 m～1 673.41 m井段,除夾雜的顯示為水泥膠結(jié)差的小段外,水泥膠結(jié)顯示為中等,水泥膠結(jié)指數(shù)在0.4～0.8之間,對應變幅度圖有灰白塊、灰塊顯示。其余井段,水泥膠結(jié)顯示以好為主,水泥膠結(jié)指數(shù)主要在0.8～1.0之間,對應聲波變密度曲線有地層波顯示,對應變幅度圖有黑塊顯示[3]。

圖3 該井固井質(zhì)量測井解釋成果圖

4 結(jié)束語

八扇區(qū)聲波測井儀是目前國內(nèi)外水泥膠結(jié)測井中比較先進方法之一,相比傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)測井技術(shù),八扇區(qū)聲波測井儀對水泥膠結(jié)狀況的評價更為詳細準確。但八扇區(qū)聲波測井儀也有其弱點,它對套管-水泥界面以及水泥-地層界面的膠結(jié)狀態(tài)敏感,而對水泥環(huán)固結(jié)狀態(tài)不敏感。為了解決這個問題,我們可應用伽馬密度測井測量水泥環(huán)密度,與固井各膠結(jié)面狀態(tài)無關(guān)。如果此兩種儀器組合可實現(xiàn)兩種測井方法優(yōu)勢互補,資料綜合解釋,可較全面實現(xiàn)固井質(zhì)量的綜合評價。

[1] 葉志高.固井質(zhì)量影響因素及對策[J].天然氣技術(shù), 2008,2(3)

[2] 喬賀堂.生產(chǎn)測井原理及資料解釋[M].北京:石油工業(yè)出版社,1992

[3] 張秀梅,孫建孟.扇區(qū)水泥膠結(jié)測井(SBT)響應的數(shù)值模擬[J].測井技術(shù),1004,28(6)

P631.8+1

B

1004-9134(2010)04-0028-02

宋寶偉,男,1978年生,助理工程師,2002年畢業(yè)于大慶石油學院應用地球物理專業(yè),現(xiàn)在大慶油田有限責任公司測試技術(shù)服務分公司第十一大隊從事測井儀器維護工作。郵編:163153

2009-10-17 編輯:高紅霞)

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