王天雨　(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

蔣興才　(遼河油田裕隆實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

宮一傲　(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

牟牮，王遂華，鄒瓊英

鐘偉，王勁松

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

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大直徑水泥密度測(cè)井評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用

王天雨(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

蔣興才(遼河油田裕隆實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

宮一傲(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

牟牮，王遂華，鄒瓊英

鐘偉，王勁松

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤(pán)錦 124011)

[摘要]隨著國(guó)內(nèi)各地區(qū)對(duì)深層油氣勘探開(kāi)發(fā)力度的加大，大量采用外徑在8in以上的套管進(jìn)行中完固井，造成目前國(guó)內(nèi)所常用的固井評(píng)價(jià)技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其固井質(zhì)量。大直徑水泥密度測(cè)井能夠較好地解決大直徑套管固井評(píng)價(jià)的問(wèn)題。通過(guò)模擬對(duì)固定條件下不同水泥密度、不同套管壁厚與計(jì)數(shù)率比值的關(guān)系進(jìn)行分析，建立了水泥密度和套管壁厚的響應(yīng)關(guān)系，并制定了相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。該方法應(yīng)用于遼河油田的生產(chǎn)井、探井中，解釋結(jié)論與固井情況相符。

[關(guān)鍵詞]大直徑；水泥密度；固井；套管壁厚度；微環(huán)隙

圖1　大直徑水泥密度儀器結(jié)構(gòu)示意圖

1測(cè)井響應(yīng)特征及評(píng)價(jià)方法

大直徑水泥密度儀器在測(cè)井時(shí)，儀器在井筒內(nèi)居中，伽馬源向周圍發(fā)射0.662MeV的伽馬射線，射線被井內(nèi)的泥漿、套管、水泥、地層等物質(zhì)吸收和散射，接收探頭接收經(jīng)過(guò)散射的伽馬射線并記錄。壁厚探頭源距較短，對(duì)套管壁厚的變化較敏感。水泥密度探頭源距較大，徑向探測(cè)范圍也較大，可以用來(lái)計(jì)算管外環(huán)形空間內(nèi)充填介質(zhì)密度和套管偏心率[2～8]。

水泥密度測(cè)井與通常的密度測(cè)井相似，密度和厚度探測(cè)器所接收到的散射伽馬射線計(jì)數(shù)率主要與儀器周圍電子密度的分布有關(guān)。射線計(jì)數(shù)率與探測(cè)距離和物質(zhì)密度的基本關(guān)系如下[1～7]：

ln(I/Io)=cρcX

(1)

式中：I和Io分別為計(jì)數(shù)率和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)率，imp/min(imp為脈沖)；c為系數(shù)；ρc為物質(zhì)密度，g/cm3；X為探測(cè)距離，m。

套管井是一復(fù)雜多層介質(zhì)，在套管井中進(jìn)行核密度測(cè)井時(shí)，探測(cè)器計(jì)數(shù)率主要受水泥密度、套管壁厚度、地層密度、井徑等因素影響。

1.1水泥密度響應(yīng)分析

根據(jù)上述關(guān)系，在固定地層密度、井徑、套管壁厚的環(huán)境下，分別模擬標(biāo)準(zhǔn)水泥密度為1.6、1.8、1.9g/cm3的響應(yīng)特征并進(jìn)行回歸分析，建立套管外水泥密度與密度探測(cè)器計(jì)數(shù)率比的關(guān)系(如圖2所示)。

圖2　水泥密度響應(yīng)關(guān)系圖版

圖3　套管壁厚度響應(yīng)關(guān)系圖版

通過(guò)數(shù)據(jù)回歸方法，建立水泥密度與計(jì)數(shù)率比的關(guān)系式為：

ρ=4.5773-

(2)

式中：ρ為水泥密度，g/cm3；Ji、Jo分別為密度計(jì)數(shù)率和密度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)率，imp/min。

1.2套管壁厚度響應(yīng)分析

同樣，在固定地層密度、井徑、水泥密度的環(huán)境下，分別模擬套管壁厚度為5、8、11、11.99mm的響應(yīng)特征并進(jìn)行回歸分析，建立套管壁厚度與套管壁厚度探測(cè)器計(jì)數(shù)率比的關(guān)系(如圖3所示)。

通過(guò)數(shù)據(jù)回歸方法，建立套管壁厚度與計(jì)數(shù)率比的關(guān)系式為：

dt=42.307-

(3)

式中：dt為套管壁厚度，mm；T、To分別為壁厚計(jì)數(shù)率和壁厚標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)率，imp/min。

1.3評(píng)價(jià)方法

一般在評(píng)價(jià)固井質(zhì)量時(shí)需要結(jié)合平均密度曲線、充填介質(zhì)密度曲線和水泥密度成像圖來(lái)綜合分析：

1)若平均密度曲線數(shù)值較低，接近泥漿密度時(shí)，說(shuō)明該段水泥量較少，為自由套管段。

2)若平均密度曲線數(shù)值較低，低于水泥漿密度允許范圍最小值時(shí)，說(shuō)明該段未充滿水泥，固井質(zhì)量較差。

3)若平均密度曲線數(shù)值較高，在水泥漿密度允許范圍內(nèi)變化，且水泥密度成像圖上顏色較深，沒(méi)有淺顏色的縱向條帶，說(shuō)明該段水泥充填較滿，固井質(zhì)量好。

4)若平均密度曲線數(shù)值較高，在水泥漿密度允許范圍內(nèi)變化，但水泥密度成像圖上有淺顏色的縱向條帶，說(shuō)明該段存在水泥溝槽或孔洞。

5)充填介質(zhì)密度曲線1～3可以分別反映井周各方向的充填介質(zhì)密度變化情況。在水泥充填均勻井段3條密度曲線應(yīng)基本重合；當(dāng)3條密度曲線差異較大時(shí)，說(shuō)明各方向水泥充填的不均勻；如果有1或2條充填介質(zhì)密度曲線數(shù)值較低，且低于水泥漿密度允許范圍最小值時(shí)，則在該方向上可能存在水泥溝槽。

2應(yīng)用效果分析

2.1識(shí)別水泥缺失

圖4　A井大直徑水泥密度測(cè)井解釋成果圖

2.2識(shí)別水泥溝槽和孔洞

圖5　B井大直徑水泥密度測(cè)井解釋成果圖

2.3識(shí)別微環(huán)隙

3結(jié)論及認(rèn)識(shí)

通過(guò)對(duì)大直徑水泥密度固井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和總結(jié)，取得了一定的認(rèn)識(shí)：

2)該方法可反映套管偏心和套管壁厚度變化情況。

3)該方法可反映管外水泥量變化情況，并可顯示水泥環(huán)孔洞、溝槽情況。

4)單獨(dú)使用該方法無(wú)法評(píng)價(jià)微環(huán)隙，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)綜合相關(guān)聲波固井評(píng)價(jià)測(cè)井方法的結(jié)論來(lái)識(shí)別微環(huán)隙。

圖6　C井大直徑水泥密度測(cè)井解釋成果與變密度對(duì)比圖

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[3]張維平，馬貴福.俄羅斯固井質(zhì)量測(cè)井儀及解釋方法[M] 北京：石油工業(yè)出版社，1998.

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[編輯]龔丹

Evaluation Methods and Application of Cement Density Logging in Large Diameter Wells

Wang Tianyu，Jiang Xingcai，Gon Yiao，Mou Jian，Wang Suihua，Zou Qiongying，Zhong Wei,Wang Jinsong

(FirstAuthor’sAddress：GWDCWirelineLoggingCompanyofCNPC，Panjin124011，Liaoning，China)

Abstract:With the increase of the exploration of deep-buried oil in all areas across the country，casings with outer diameters greater than 8 inches were widely utilized for well cementation in a multiple-completed well，thus the commonly used well cementation evaluation technique could not correctly evaluate the cementation quality of large-diameter casings. While cement density logging in large diameter casing wells could solve the problem of evaluation cementing of large diameter casings. Simulation methods are used to analyze the relationship between cement densities，casing thicknesses，and counting rates under fixed conditions，the responding relationship between cement densities and casings thicknesses is established，and related evaluation method is developed. This method is applied in production wells and exploration wells in Liaohe Oilfield，and the interpretation conclusions are in consistent with that of cementation.

Key words:large diameter；cement density；casing wall thickness；micro annulus

[中圖分類號(hào)]P631.84

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)8-0026-05

[作者簡(jiǎn)介]王天雨(1976-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事測(cè)井解釋與綜合評(píng)價(jià)工作，263092060@qq.com。

[收稿日期]2015-06-30

[引著格式]王天雨，蔣興才，宮一傲，等.大直徑水泥密度測(cè)井評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(8):26～30.