阿麗婭·依明

【摘 要】聲波測井技術是應用最廣泛的現代測井方法。在國外20世紀80到90年代初期，為了滿足復雜油氣藏勘探和開發(fā)的需要，開展了偶極和多極聲波測井、聲波成像測井、聲波隨鉆測井、井間聲波測井、儀器及應用方法的研究。固井質量評價主要是對水泥環(huán)膠結質量的檢查，即檢查套管與水泥環(huán)（第一界面）、水泥環(huán)與地層（第二界面）的膠結情況。為能更好的檢測水泥膠結完后的質量情況，需要分析測井儀器對固井質量評價的差異。

【關鍵詞】固井質量；質量分析；測井精度

1.測井技術概述

1.1水泥膠結測井（CBL）

水泥膠結測井是聲幅測井的一種，聲幅測井儀采用一發(fā)三收系，換能器頻率按相似比原則升高，通過測量套管的滑行波（又叫套管波）的幅度衰減，來探測管外水泥的固結情況。CBL下井儀器常用源距為3英尺（1m）和5英尺（1.5m）。發(fā)射換能器T發(fā)出聲波，其中以臨界角人射的聲波在泥漿和套管的界面上折射產生，沿這個界面在套管中傳播的滑行波，套管波又以臨界角的角度折射進人井內泥漿到達接收換能器R被接收。儀器測量記錄套管波的第一正峰的幅度值，即得到CBL曲線值。這個幅度值的大小除了決定于套管與水泥膠結程度外，還受套管尺寸、水泥環(huán)強度和厚度以及儀器居中情況的影響。

1.2聲波變密度測井（VDL ）

聲波變密度測井也是一種測量固井質量的聲波測井方法，它能反映水泥環(huán)的第一界面和第二界面的膠結情況。變密度測井的聲系由一個發(fā)射換能器和一個接收換能器組成，源距一般為1.5m，聲系通常附加另一個源距為1m的接收換能器，以便同時記錄一條水泥膠結測井曲線。套管井中聲波的傳播及其與膠結情況的密切關系.在套管井中，從發(fā)射換能器T到接收換能器R的聲波信號有四個傳播途徑，沿套管、水泥環(huán)、地層以及直接通過泥漿傳播。通過泥漿直接傳播的直達波最晚到達接收換能器，最早到達接收換能器的一般是沿套管傳播的套管波，水泥對聲能衰減大、聲波不易沿水泥環(huán)傳播，所以水泥環(huán)波很弱可以忽略。當水泥環(huán)的第一、第二界面膠結良好時，通過地層返回接收換能器的地層波較強。若地層速度小于套管速度，地層波在套管波之后到達接收換能器，這就是說，到達接收換能器的聲波信號次序首先是套管波，其次是地層波，最后是泥漿波。聲波變密度測井就是依時間的先后次序，將這三種波全部記錄的一種測井方法，記錄的是全波列。該方法與水泥膠結測井組合在一起，可以較為準確地判斷水泥膠結的情況。

套管波與地層波的幅度有一定的規(guī)律：（1）自由套管（套管外無水泥）和第一、第二界面均未膠結的情況下，大部分聲能將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。（2）有良好的水泥環(huán)，且第一、第二界面均膠結良好的情況下，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。 （3）水泥與套管膠結好與地層膠結不好（即第一界面膠結好，第二界面膠結不好）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合不好，傳人地層的聲波能量是很微小的，大部分在水泥環(huán)中衰減，因此造成套管波、地層波均很弱。

聲波變密度側井需要通過一定的方式進行的記錄。黑色相線表示聲波信號的正半周，其顏色的深淺表示幅度的大小，聲信號幅度大則顏色深，相線間的空白為聲信號的負半周。

1.3扇區(qū)水泥膠結測井（SBT ）

扇區(qū)水泥膠結測井SBT是目前檢查固井質量及管外竄槽的最新最有效的測井儀器之一。該儀器從縱向和橫向（沿套管圓周）2個方向測量水泥的膠結質量。其測量系統(tǒng)分區(qū)扇形覆蓋整個井眼，以一種纏繞方式對水泥膠結整體進行定量測量。該儀器設計的短源距使補償衰減測量結果基本上不受地層的影響，并能用于各種流體的井內，包括重泥漿和含氣井液。只要保持滑板與套管內壁接觸，一般的偏心不影響測量結果。分扇區(qū)水泥膠結測井儀采用兩組一發(fā)三收聲系，分別固定在不同方向上，評價兩個不同方向上的水泥固井質量，SBT儀器用推靠臂把六個測量極板推靠到套管內壁上去。相鄰四個極板構成螺旋狀雙發(fā)雙收聲衰減率測量系統(tǒng)，把管外環(huán)形空間六等分，分別考察水泥膠結質量，實現測量的高分辨率3600全方位覆蓋。在每個測量極板上具有一個發(fā)射探頭和一個接收探頭，通過6個極板上的收發(fā)探頭的組合，可以形成每隔60度扇區(qū)的6個雙發(fā)雙收聲波測井系列。

2.測井精度影響因素分析

2.1儀器刻度所產生的影響

儀器下井時在自由套管段進行自由套管刻度，刻度時，需選擇與目的層段套管內徑相同的自由套管進行刻度。分別取得首波開門時間、門寬、首波幅度值等。因為首波聲幅是一個相對自由套管的數值，所以刻度的結果影響聲幅相對值的大小，影響最終的解釋結論。

2.2儀器偏心所產生的影響

儀器的偏心主要影響聲幅值。當儀器偏心后，各方向的套管波到達接收探頭的時間不同，因而要比儀器居中時測量的聲波幅度小，而且儀器偏心后，儀器與套管壁發(fā)生碰撞，此時的開門時間上的聲幅大小并不是首波幅度，這樣會嚴重影響測井質量。

2.3水泥候凝時間所產生的影響

水泥環(huán)界面膠結程度的變化規(guī)律如下：（1）一界面膠結強度隨候凝時間增長而增長；（2）二界面膠結程度開始隨著時間增長而增長，大約48小時以后，有減小的趨勢。由此可見，在固井結束以后，太短時間內測井，水泥膠結尚未完成，時間太長，二膠結面會變差，因此，最佳測井時間應在48小時到72小時之間。

2.4快地層所產生的影響

快地層是指巖性致密、傳播聲波速度快的地層。在一、二界面都膠結好的情況下，套管波幅度很小，由于快地層的地層波傳播速度很快，發(fā)射波穿過套管與水泥，通過地層并且在聲幅開門時間到達。由于聲幅門內測到了地層波的信號，因此幅值較高。這種情況，用常規(guī)測井解釋方法，聲幅測井將得到錯誤的解釋，但在變密度圖上和自然伽馬圖上可以分辨出快地層。

2.5微間隙所產生的影響

由于固井水泥在膠結過程中有一個體積膨脹到收縮的過程，以至固結后的水泥環(huán)與地層或套管之間形成一個有水的微小間隙，即微環(huán)空。實踐證明，微環(huán)空間隙不會大于0.1mm，因此微環(huán)空間隙不會對流體產生連通性，但是CBL/VDL測井時，由于波的傳播方向與界面平行，微環(huán)空的存在會使水泥環(huán)與套管、地層的聲耦合明顯變差，從而降低了儀器反映水泥固結質量的靈敏度。具體表現在膠結好的層段，聲幅測井幅值偏大，變密度圖上地層波不連續(xù)。尤其在老井中復查固井質量時經常出現原先膠結好的層段，卻看不到明顯的地層波。究其原因就是時間太久，形成微環(huán)空引起的。通常經過加壓，微環(huán)空影響會減小。所以一般新井固井以后要盡量選擇在試壓以前進行測井。因為在固井以后就試壓，也會在套管和水泥環(huán)之間產生微間隙，從而影響固井質量。

以上5個方面是影響CBL/VDL測井的主要因素，由分析可見，它們產生的原因及其影響結果各不相同。所以，對于儀器操作者，選擇合適的測井時間并正確地刻度是測井成功的關鍵。測井解釋人員要結合地質情況及井身結構，并考慮聲幅、自然伽瑪、變密度、傳播時間曲線等因素的影響，這樣才能做出準確的固井質量評價。

【參考文獻】

[1]郭海敏.生產測井導論[M].北京：石油T業(yè)出版社，2003.

[2]中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準固井質量評價方法SY/T6592-2004.北京：石油工業(yè)出版社，2004.