徐　擁，丁邦春，邱　毅，肖　穎

(中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司　重慶　400021)

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·經(jīng)驗(yàn)交流·

RBT扇區(qū)水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)測(cè)井在蘇里格氣田的應(yīng)用

徐擁，丁邦春，邱毅，肖穎

(中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司重慶400021)

摘要：固井質(zhì)量的好壞關(guān)系到油、氣井壽命和采油氣作業(yè)效果。RBT扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀是一種檢測(cè)套管水泥膠結(jié)質(zhì)量及探測(cè)水泥溝槽的聲波測(cè)井儀器，可測(cè)量6或8個(gè)扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖。RBT測(cè)井圖直觀形象，能詳細(xì)地評(píng)價(jià)第一界面在井周360度的膠結(jié)情況，對(duì)于竄槽、溝槽層位、水泥補(bǔ)孔的判斷也更加準(zhǔn)確，是目前檢測(cè)固井質(zhì)量和管外竄槽、溝槽的最有效的測(cè)井儀器之一。從RBT儀器的基本構(gòu)造、主要曲線及其在測(cè)井解釋中的應(yīng)用并根據(jù)蘇里格氣田RBT測(cè)井的一些典型的解釋實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)；RBT測(cè)井；扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖；低密度水泥漿

0引言

固井質(zhì)量的好壞關(guān)系到油、氣井壽命和采油氣作業(yè)效果。固井質(zhì)量的測(cè)井評(píng)價(jià)方法除了常規(guī)為水泥膠結(jié)及聲波變密度測(cè)井儀(CBL/VDL)，當(dāng)今較為先進(jìn)的評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)最先進(jìn)的有斯倫貝射公司Isolation scanner測(cè)井儀,阿特拉斯公司SBT測(cè)井儀,哈里伯頓公司的CAST-V等系列測(cè)井儀，威德福公司的URS測(cè)井儀及Sondex公司的RBT測(cè)井儀等[1,2]。

RBT測(cè)井儀是Sondex公司生產(chǎn)的新一代固井質(zhì)量評(píng)價(jià)儀器，是目前檢查固井質(zhì)量及管外溝槽的最有用的測(cè)井儀器之一。該儀器能檢測(cè)套管整個(gè)圓周縱向、橫內(nèi)測(cè)量水泥膠結(jié)質(zhì)量，能夠以灰度圖的形式形象且直觀地顯示套管和水泥環(huán)(第一界面)的膠結(jié)情況，可以精確評(píng)價(jià)水泥上返高度，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)第一界面存在的槽道與孔洞的位置、大小及分布情況；能夠測(cè)量 VDL變密度圖用來(lái)評(píng)價(jià)第二界面水泥膠結(jié)情況。

該系列測(cè)井儀有大小兩種尺寸(31/8in和111/16in)(1 in=25.4 mm，下同)，可以根據(jù)井眼的大小選擇不同的型號(hào)，具有廣闊的推廣前景。

1RBT儀器簡(jiǎn)介

圖1　RBT測(cè)井儀示意圖

RBT測(cè)井儀器的井下儀器[3]如圖1所示。聲系由一個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)源距分別為3 ft(1 ft=304.8 mm，下同)和5 ft的接收器組成。發(fā)射器的脈沖聲波信號(hào)的頻率是18 kHz或22 kHz。源距為3 ft的接收器是一個(gè)扇區(qū)接收器，31/8in的儀器有8個(gè)扇區(qū)，111/16in的儀器有6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)的探測(cè)范圍為45°，根據(jù)這8或6個(gè)扇區(qū)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可做出套管外水泥分布的剖面圖，并可計(jì)算各扇區(qū)中的平均、最大或最小聲幅，可以直觀地顯示第一界面存在的 孔洞、槽道的位置、大小及分布情況、詳細(xì)評(píng)價(jià)第一界面的水泥膠結(jié)情況。復(fù)合每個(gè)扇區(qū)的信號(hào)就可以得到相當(dāng)于普通CBL/VDL儀器的3 ft接收器的聲幅曲線。5 ft的接收器的信號(hào)探測(cè)深度較大，其信號(hào)用來(lái)產(chǎn)生VDL變密度圖像，用來(lái)評(píng)價(jià)第二界面膠結(jié)情況。除些之外，RBT儀器還包含有磁性定位、自然伽馬等，用于深度校正。

2RBT儀器主要參數(shù)

RBT儀器的主要參數(shù)見表1。

表1　RBT儀器主要參數(shù)[3]

3RBT主要測(cè)井曲線及意義

RBT測(cè)井儀器的測(cè)井曲線主要有各扇區(qū)聲幅曲線及最大、最小和平均聲幅曲線、傳播時(shí)間、膠結(jié)指數(shù)曲線、相對(duì)方位曲線、VDL變密度圖、扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖等曲線[4,5]。

聲幅曲線是由3 ft接收器測(cè)得，跟其他常規(guī)聲幅聲波儀器一樣，3 ft的接收器通常情況下，這個(gè)源距的套管波與地層波是分離開的。聲幅曲線是評(píng)價(jià)第一界面膠結(jié)的方法之一。聲幅值越小說(shuō)明膠結(jié)越好，反之越差。

RBT扇區(qū)接收器所測(cè)的最大、最小及平均聲幅曲線，這三條曲線與常規(guī)的CBL曲線有一定的對(duì)應(yīng)性，并且它們之間的一致性和幅度值差異的大小可直接反映水泥環(huán)膠結(jié)的均勻程度，差異越大膠結(jié)越不均勻。三條曲線在有孔道井段差異較大，并有接箍曲線顯示。

傳播時(shí)間是從發(fā)射器激發(fā)開始，到接收器檢測(cè)到信號(hào)的第一點(diǎn)之間的時(shí)間。傳播時(shí)間的大小隨著水泥膠結(jié)質(zhì)量的變化而變化，膠結(jié)好時(shí)傳播時(shí)間較大；自由套管處的傳播時(shí)間應(yīng)與該套管的聲波時(shí)差相對(duì)應(yīng)。當(dāng)傳播時(shí)間低于套管的時(shí)差，同時(shí)聲幅曲線也較低時(shí)可能是儀器偏心的影響，這要結(jié)合扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖來(lái)判斷；如果傳播時(shí)間低于套管的時(shí)差，且聲幅曲線幅度較高時(shí)，可能是快速地層的影響。

VDL變密度圖也就是聲波全列波測(cè)井圖，既能評(píng)價(jià)第一界面又能評(píng)價(jià)第二界面的膠結(jié)情況，但主要用來(lái)評(píng)價(jià)第二界面。圖像中顯示地層波越強(qiáng)、越連續(xù)，表明第二界面膠結(jié)得越好；地層波越弱、越不連續(xù)，表明第二界面膠結(jié)得越差。

扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖是由3 ft接收器的各扇區(qū)接收到的信號(hào)構(gòu)成的井周360°展開圖像，圖像為彩色或灰度色。當(dāng)套管與水泥膠結(jié)好時(shí)，圖像均勻暗色；相反，當(dāng)套管與水泥膠結(jié)差或沒(méi)有膠結(jié)時(shí)，圖像顯示為均勻亮色；有竄槽出現(xiàn)時(shí)，只有部分扇區(qū)的圖像為亮色；當(dāng)儀器偏心時(shí)，水泥膠結(jié)圖像不再均勻。

聲幅衰減是水泥膠結(jié)的函數(shù)。因此，它與水泥抗壓強(qiáng)度有關(guān)。水泥膠結(jié)質(zhì)量可由膠結(jié)指數(shù)來(lái)表示，將扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀的6(或8)個(gè)扇區(qū)測(cè)量幅度值轉(zhuǎn)換成聲衰減并計(jì)算出水泥膠結(jié)指數(shù)，利用膠結(jié)指數(shù)可進(jìn)行水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)。膠結(jié)指數(shù)大于0.8，表示水泥膠結(jié)好，其值在0.5～0.8之間，表示水泥膠結(jié)中等，小于0.5，表示水水泥膠結(jié)差。

4RBT測(cè)井資料在水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

4.1自由套管

RBT測(cè)井圖上，自由套管時(shí)測(cè)井資料特征明顯。如圖2所示SU5-A井RBT測(cè)井圖上，最大聲幅曲線、平均聲幅度曲線及最小聲幅曲線值非常高，且在接箍處變化非常明顯；VDL變密度圖上黑白相間的直條帶，顯示套管波明顯，且在接箍處有明顯V字紋；RBT扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖在非套管接箍處呈均勻亮色。

4.2水泥膠結(jié)好

RBT測(cè)井圖上，水泥膠結(jié)好時(shí)測(cè)井曲線特征如圖3所示，該井為CBXX-A井RBT測(cè)井圖。測(cè)井圖上，最大聲幅曲線、平均聲幅度曲線及最小聲幅曲線值非常低且很接近，值都接近于0；VDL變密度圖上能清晰地看到地層波，表明第二界面膠結(jié)好；RBT扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖呈現(xiàn)均勻黑色；膠結(jié)指數(shù)曲線大于0.8。

圖2　SU5-A井RBT測(cè)井自由套管圖

圖3　CBXX-A井RBT測(cè)井固井質(zhì)量?jī)?yōu)等圖

4.3判斷水泥溝槽

常規(guī)的聲幅變密度資料很難判斷水泥溝槽，而RBT資料可根據(jù)扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖判斷。如圖4所示為SU5-B井可以看出，在溝槽井段聲幅曲線值中等，3 ft接收器的接收到的各扇區(qū)聲幅值相差較大，最大、平均和最小聲幅曲線較為分散。由各個(gè)扇區(qū)接收到的信號(hào)構(gòu)成的井周360o展開的扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖上出現(xiàn)明顯的亮色與深色直條帶，只有約50%的面積顯示為深色較好的水泥膠結(jié)，其余部分為較亮色的膠結(jié)不好或沒(méi)有膠結(jié)。這是溝槽的典型特征。

圖4　SU5-B井RBT測(cè)井水泥深溝槽圖

4.4在小井眼中的應(yīng)用

RBT測(cè)井儀型號(hào)有兩種，其中111/16in的儀器測(cè)量的套管內(nèi)徑最小可達(dá)到50.8 mm，因此可通過(guò)油管進(jìn)行施工，解決工程中出現(xiàn)的問(wèn)題。TAO7-B井，通過(guò)內(nèi)徑62 mm的油管向套管擠水泥，使得油管被水泥膠結(jié)，不能起出。據(jù)井隊(duì)工程師計(jì)算，油套環(huán)空內(nèi)水泥高度在3 650 m。射孔隊(duì)根據(jù)井隊(duì)工程師提供的油套內(nèi)水泥返高，在3 650 m以上進(jìn)行了多次切割，但都無(wú)法起出油管。

隨后，用111/16in尺寸的RBT測(cè)井儀從油管內(nèi)進(jìn)行了固井測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖5所示，油套環(huán)空內(nèi)水泥返高到3 427.4 m處；3 427.4～3 450.4 m，油套環(huán)空內(nèi)水泥固結(jié)好；3 450.4 m以下油套環(huán)內(nèi)固結(jié)差，但還是存在水泥。RBT測(cè)井資料表明水泥返高并非井隊(duì)提供的3 650 m，而在3 427.4 m處，因此前幾次的切割失敗是選擇切割點(diǎn)位置不對(duì)。最后根據(jù)RBT測(cè)井資料選擇了3 427.4 m以上切割點(diǎn)，一次就切割成功。

利用RBT儀器直徑小，通過(guò)小尺寸的油套管進(jìn)行水泥膠結(jié)，可為解決工程事故的措施提供技術(shù)支撐。

4.5判斷低密水泥漿

常規(guī)的CBL/VDL水泥膠結(jié)測(cè)井在低密度水泥漿井中，很難有效進(jìn)行區(qū)別固井質(zhì)量是中等或差，或還是由于低密度水泥漿原因。而RBT測(cè)井資料可通過(guò)扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖及扇區(qū)聲幅曲線判斷是否為低密水泥，如圖6中CBXX-B井RBT測(cè)井圖所示：2 086 m以下為重密度水泥漿，所以接收器的聲幅值都非常小，扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖上顏色為深黑色；而在2 086 m以上，為低密度水泥固井，所有扇區(qū)接收器的聲幅曲線都顯示為中等，且值差異不大，而在扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖上顏色要淡，在固井好時(shí)，顏色會(huì)均勻分布。

5結(jié)論

1)RBT測(cè)井儀器有大小兩種尺寸，可根據(jù)套管的尺寸來(lái)選擇合適的儀器，提高了儀器的適用性，尤其能過(guò)小井眼的油管進(jìn)行測(cè)量。

2)RBT測(cè)井圖直觀形象，能詳細(xì)評(píng)價(jià)第一界面在井周360°的水泥膠結(jié)情況；可通過(guò)扇區(qū)聲幅差異及扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖的亮色、暗色變化，判斷水泥竄槽、溝槽及水泥補(bǔ)孔。

3)RBT測(cè)井儀不受泥漿類型影響，測(cè)井資料通過(guò)扇區(qū)水泥膠結(jié)成像圖及扇區(qū)聲幅曲線是否為低密底水泥漿：對(duì)于低密水泥固井，所有接收器聲幅曲線顯示為中等。

4)RBT測(cè)井資料可通過(guò)傳播時(shí)間反映快速地層，正常情況下，3 ft與5 ft傳播時(shí)間之間應(yīng)等于114 μs，如果該差值小于114 μs，可能反映快速地層。

圖5　TAO7-B井RBT測(cè)井水泥返高圖

圖6　CBXX-B井RBT測(cè)井低密度水泥漿圖

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張向林，劉新茹.套管井測(cè)井新技術(shù)進(jìn)展[J].巖性油氣藏，2008，20(3): 95-98.

[2] 郭海敏.生產(chǎn)測(cè)井導(dǎo)論(第二版)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2010:554-562.

[3] SONDEX公司扇區(qū)水泥膠結(jié)儀用戶使用手冊(cè)(資料)

[4] 姜英輝，楊陽(yáng)云.RBT測(cè)井在Rumaila現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的分析[J].外國(guó)測(cè)井技術(shù)，2014,(5): 14-17.

[5] 毛海濤，馬文嶺，吳波，等.RBT扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀在國(guó)外某油田的應(yīng)用[J].外國(guó)測(cè)井技術(shù)，2010，(4): 58-60.

Application of RBT Logging in Sulige Gas Field

XU Yong，DING Bangchun，QIU Yi，XIAO Yin

(CNPCLoggingCompanyofChuanqingDrillingEngineeringCo.Ltd.,Chongqing400021,China)

Abstract：The life and the productivity of gas and oil wells are influenced by the cementing quality. As an acoustical logging tool, RBT (Sector Cement Bond Tool) could not only evaluate the well′s cementing bond quality, but also detect the circumstance of cement channels and grooves, which can display 6 to 8 sectors image of the cement bonding. The visual log diagram of RBT can evaluate the cement bonding of the first interface of the well, and the position where the channels and grooves occurred, the interface between low and high density cement, and the position of cement mixing fluid. So it is one of the most effective tools to detect and evaluate the first and second interfaces. The basic structure of RBT, the curve diagram and the explanations were introduced with typical examples in Sulige Gas-filed.

Key words：cement bond evaluation; RBT logging; sector cement bond image; light-weight mud

(收稿日期：2014-12-08編輯：屈憶欣)

中圖法分類號(hào)：TE256

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-0077(2016)02-0079-05

第一作者簡(jiǎn)介：徐擁，男，1977年生，工程師，2000年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)計(jì)算數(shù)學(xué)及應(yīng)用軟件專業(yè)，現(xiàn)在川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司從事生產(chǎn)管理工作。E-mail：109905832@QQ.com