固井质量综合评价技术与声波变密度测井技术对比分析

固井质量测井评价方法分析摘要：固井工程是油田开发重要的工程项目之一，固井质量对油井油田稳定生产有着直接的影响。

课题研究由此出发，深入分析探讨现阶段固井质量的评测技术以及使用方法，重点对声幅变密固井测井技术、水泥胶结固井测井技术和声波固井技术进行分析和评价，对技术原理、应用优势以及实践效果进行了深入探讨，旨在为提高我国固井质量评价技术的研究提供必要借鉴。

关键字：固井；测井；评价方法目前我国油田使用的固井测井评价技术种类较多，但根据技术原理以及应用方法主要可以分为声幅变密技术、水泥胶结技术和声波固井技术大类。

其中声幅变密技术是我国自主知识产权的技术，水泥胶结测井技术是引入美国阿特拉斯公司的测井技术，声波固井测试技术是从俄罗斯引入的测井技术。

三种固井质量测井技术有着不同技术原理是技术优势，适用空间各不相同，对三类技术的综合对比，可以在固井测试中更有针对性的选择适用的测井技术，提高固井质量的评价精度。

1.固井测井原理1.1声幅变密技术原理声幅变密技术本质是一种声波脉冲的测试技术。

由根据实际测试需求设定脉冲参数后，由发射器设备向套管中发生脉冲信号进而产生套管波，波动以套管作为媒介迅速传播，射入固井泥浆中。

接收器设备接收折射回来的波动，并通过中控设备进行电压值的转换，经过不断的位置推行和测试，最终形成固井声幅曲线，通过曲线可以实现对固井胶结界面的评价。

变密测试是主要是对不同源距进行测试，根据实际测井环境以及测井需求选择相应的变密图形，密度选择要充分考量井下地层波的强弱，一次胶结一般选择3ft的密度图形，二次胶结的测试一般选择5ft的变密度图形。

1.2分区式水泥胶结测井原理分区式水泥胶结测井技术英文简称sbt技术，是近年来出现的全新径向固井质量评价测试技术，依托相应的设备装置可以实现对固井水泥胶结质量的全面测试，准确的识别水泥胶结质量、孔洞及槽道得我位置以及分布情况，该技术相对操作简单、精度高，既适用于老井的固井质量评价，在新井固井质量的评价中也有着良好的效果，因此该技术具有广泛的应用推广空间。

基于声波-变密度测井的固井质量评价方法唐军;章成广;张碧星;师芳芳【摘要】采用数值模拟与刻度井群测井相结合的方法进行套管井声场研究,分析套管井窜槽角度、Ⅱ界面(水泥与地层胶结界面)胶结质量对声波-变密度测井的影响,在此基础上对利用CBL/VDL测井资料评价固井质量的方法进行改进,提出新的评价标准.分别采用实轴积分法和2.5维有限差分算法对轴对称声场与非轴对称声场进行数值模拟,并与刻度井测井数据对比后发现:数值模拟方法可靠;随着窜槽角度减小,套管首波幅度减小,且水泥浆密度越大,套管波衰减越快;声波测井能辨别的最小窜槽角度为45°;通过波形图在时域内很难提取地层波信息,可利用主频识别地层波,且在灰岩地层中当Ⅱ界面环隙宽度较小时地层波才可作为首波接收.依据套管井声场研究结果,建立了新的基于声波-变密度测井的固井质量评价标准.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】7页(P469-475)【关键词】固井质量;声波-变密度测井;套管井声场;窜槽角度;界面胶结指数【作者】唐军;章成广;张碧星;师芳芳【作者单位】油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学);长江大学地球物理与石油资源学院;油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学);长江大学地球物理与石油资源学院;中国科学院声学研究所;中国科学院声学研究所【正文语种】中文【中图分类】P631.8为保证油气井的安全生产及延长套管使用寿命，套管与地层间的空隙一般用水泥充填，套管、水泥以及地层三者要紧密胶结。

由于井深一般大于1 000 m，固井质量的有效快速检测显得尤为重要。

声波测井是固井质量检测的主要手段，一般包括Ⅰ界面（套管与水泥胶结界面）和Ⅱ界面（水泥与地层胶结界面）胶结质量评价，研究认为套管波信息可用于Ⅰ界面评价，地层波信息可用于Ⅱ界面评价［1-2］。

井孔声场研究是运用声波测井检测固井质量的基础。

国内外研究者开展了相关研究［3-11］，但均是基于严格的波动方程的理论研究，而在实际套管井中，地层、井内流体的非均质性和声波检测仪器等都会影响井内声场。

固井质量检测一、声幅及变密度测井原理1、声幅测井原理声幅测井仪器通过单发单收声系，它是通过记录套管中套管波的首波幅度来反映井下套管与水泥的胶结质量。

首波传播路径服从费尔马时间最小原理，套管波的幅度随套管波阻尼因子增大而减小，套管外的介质不同，套管波的幅度也不同，故影响套管波的因素主要是套管厚度、直径、水泥环、固井后的测量时间、水泥与套管的胶结情况。

2、变密度测井原理水泥胶结测井仪是采用单发双收声系，原距3ft和5ft。

测量时，由发射器发射频率为20kHz的脉冲波，两个探头（接收器）把接收到的声信号转换为电信号，经电缆传到地面，地面仪器对接收到的全波列信号进行检波，检波后只保留全波列中的前12个到14个波的正半周，这部分电信号加到显像管上来调制光点亮度。

声波幅度大电压高，光点就亮，胶片就显为黑色；声波幅度小电压低，光点就暗，胶片就显为黑色。

变密度测井图是黑（灰）白相间的条带，其颜色的深浅表示接收到信号的强弱，从而依此判断第一界面和第二界面的胶结质量。

将套管和泥浆的性质视为不变，也就是说套管波和泥浆波的传播速度不变，因此，套管波和泥浆波显示为直条带。

而地层岩性不同其声速也不同，因此地层波显示为有摆动的条带。

通常接收到的声波依次为：经套管传播的套管波、经地层传播的地层波以及通过泥浆传播的直达波即泥浆波。

二、声幅及变密度测井资料的应用1、确定水泥面上返高度。

完井工程要求水泥面必须比油、气预界面高出100m 左右，才能达到有效封隔。

因而要求水泥面实际测井中能确定出水泥的上返高度。

理论与实际表明，水泥面应在声幅曲线由低幅度向高幅度过度的半幅度点处。

2、评价固井质量，检查生产层之间的封堵效果。

三、固井质量评价方法1、利用声幅测井曲线检查固井质量采用相对幅度法检查固井质量，即水泥面以上（自由套管）处的声幅幅度A作为100﹪，其余处与之相比进行质量评价。

解释时分五个等级，并根据水泥密度的高低其评价有所差别：（1）自由管：声幅幅度=100﹪A（2）混浆带：是声幅曲线从高幅度到高幅度向低幅度过度的半幅点（一般是开始进入胶结中等的位置）的井段。

分区水泥胶结测井与声波幅度测井评价标准对比分析摘要：在针对固井水泥胶结的质量以及周向非均质性进行评价的过程中，分区水泥胶结测井（SBT ）对比声波幅度测井（CBL ）具备更加明显的优势。

针对同一口井，同时使用两种方法进行测量，开展ATAV-CBL 交会图分析，可以明确：在常规密度水泥固井中，两种评价标准得到的结果基本一致，不过SBT 得到的综合评价结果更加准确；在低密度水泥固井中，CBL 评价标准相对较差，可能导致结果偏乐观。

因此，从实际应用的角度，应该参考声幅变密度测井（VDL ），配合相应的实验做好评价标准的修正工作。

关键词：分区水泥胶结测井；声波幅度测井；评价标准；对比王蒙（大庆油田公司测试技术服务分公司）0前言分区水泥胶结测井和声波幅度测井都是常用的测井方法，不过两者在面对第一界面时，有着不同的评价标准和评价方法，相比较而言，SBT 仪器采用的周向分区测量使得其可以得到更加全面、更高精度的评价结果，而且在实践中基本不会受到水泥密度的影响，CBL 对于常规密度和低密度水泥胶结采用的是不同的评价标准，尤其是在面对低密度水泥固井段时，存在结果偏乐观的情况，需要工作人员的重视。

1SBT 和CBL 概述分区水泥胶结测井（SBT ）是针对套管井内水泥固井质量进行检查的测井方法，其基本原理，是利用声波发射器从套管发射声波，声波在经过泥浆的传播后达到套管壁，然后经套管壁传播到第一和第二界面，能够对水泥返高位置进行精准评价，SBT 仪器有6个极板，每个极板上有1个发射探头和1个接收探头，分别用于发射声波和接收声波，以环绕方式在包括整个井眼的6个角度区块定量测量水泥胶结的完整性，在每个SBT 分区中，利用4个邻近滑板上的2个发射器和2个接收器组成的声系从两个方向来测量声波衰减，得到平均衰减曲线（ATAV ）和最小衰减曲线。

平均衰减曲线是6个区块测量结果的平均值，最小衰减曲线代表最小衰减的60°区块。

固井质量检测、评价及问题分析声波测井是根据声波（或弹性波）在介质中传播原理，通过测量井壁介质的声学性质（声波传播速度、幅度等）来判断井壁地层的地质特性及其井眼工程状况的一类测井方法，分为声波幅度测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。

随油田勘探开发的进一步深入，除了单层套管，双层套管的井也越来越多。

由于介质增多，评价难度也有所增加。

在现场测试中遇到了各种问题，我们进行了认真分析，寻找原因和解决办法。

标签：固井质量;声波幅度测井;声波变密度测井;双层套管固井质量的评价引言变密度测井能够有效检查水泥环胶结质量，对油田勘探开发起着重要的作用。

固井质量检测方法和后期资料的解释、评价和应用则是重中之重，只有合理的应用到实际中才能有效服务地质的后期开发。

1 固井质量检测方法1.1 声波幅度测井（CBL）声波幅度测井是通过测量声波幅度的衰减来认识地层性质和水泥胶结情况的一种测井方法。

测试时发射换能器发出声波，若套管与水泥（第一界面）胶结良好，这时套管与水泥环的声耦合好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播，因此套管波能量有较大衰减。

记录到的水泥胶结测井值就很小。

反之，套管波能量衰减较小。

记录到的水泥胶结测井值就很大。

利用测井曲线值就可以判断固井质量。

接收探头只记录首波（套管波）的幅值，这个幅值只能反映第一界面的胶结情况，不能反映第二胶结面的情况。

1.2 声波变密度测井（VDL）变密度测井是为了解决二界面胶结情况而提出的。

其井下仪器为单发单收系统，当发射器以固有（20KHZ）频率发射声脉冲时，接收器接收一个时间轴上从200～1200μs这一组约12～17个声脉冲信号，测井系统把其正半周（或负半周）的幅度转变成正比的灰度信号，那么连续测量就可以记录到整条变密度曲线。

从而实现对水泥胶结情况进行评价。

当井下仪器工作时，声波信号可以沿4个途径传播，接收器依次得到波有：套管波、地层波、水泥环波、泥浆波。

2 测井资料的解释评价2.1 单层套管的资料解释（1）、自由套管（一界面胶结差）大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入地层中。

29一、声幅-变密度测井原理 声幅-变密度测井采用单发双收声系，同时记录声波全波列和套管波首波幅度。

源距为3英尺的接收器记录沿套管滑行的套管波首波幅度，源距为5英尺的接收器用于测量并记录整个声波波列信息，可以接收到套管波、地层纵波、地层横波（或伪瑞利波）、诱导波如管波（也称为假斯通利波）等。

声波变密度测井显示全波列采用的方法是强度—时间记录：用灰色条带表示声波的正半周幅度，灰度的深浅表示信号幅度的大小，负半周用白色表示，变密度测井图就是随深度变化的黑、白相间的条纹，条带从左向右表示到达时间增加。

二、CBL-VDL测井解释方法原理实验表明，在胶结的套管，声波衰减率与套管圆周中水泥胶结良好部分所占的百分数成正比。

当衰减率降低到最大值的70~80%时，指示固井质量可能有问题。

评价水泥胶结质量的基本参数是根据CBL数据计算的胶结指数，它定义为：胶结良好井段的声衰减目的层的声衰减胶结指数=胶结指数为1表示完全胶结，小于1表示不完全胶结。

胶结指数法评价固井质量的优点是：它只取决于衰减的比值，而不取决于衰减的绝对值。

因此可将某些环境变量引起的可能误差降到最小。

三、声幅-变密度测井的影响因素分析与固井质量评价1.仪器偏心声幅测井记录来自各个方向的套管波叠加后的平均值，因此进行声幅测井时，仪器必须居中。

仪器在井眼中心，从360°方向来的声波都是同相的，测量的声幅最大。

仪器偏心时，最快到达接收器的波只是某个方向上首波叠加的结果，因而声幅测量值比仪器居中时的值小。

仪器偏心对声幅的影响程度显然这种套管波幅度的减小与固井质量无关。

2.套管偏心有时套管在井中是偏心的，牢牢地靠着地层，它使水泥不可能完全充填在套管周围，这样造成套管的一边是自由的，另一边与地层部分地耦合。

即使在没有水泥的一边，由于套管紧紧地靠着地层，套管与地层也可以直接进行声耦合。

这种情况下，声波能量一部分沿套管传播，另一部分传入地层，此时既有地层波的显示，也有套管波的显示。

基于声波测井的固井质量评价技术研究随着国内煤层气勘探开发的进展, 对煤层气生产井的固井质量评价精度要求越来越高。

固井质量的好坏直接影煤层气开发。

在固井过程中, 水泥的胶结情况比较复杂, 套管与水泥( 第Ⅰ界面) , 水泥与地层( 第Ⅱ界面) , 其胶结情况均直接影响到固井质量的优劣。

声波测井技术经历了几十年的发展，已经成为地球物理测井学科的重要领域，对固井质量的优劣进行评价是声波测井的主要应用之一。

声波测井技术中的声波变密度测井既能测得首波声幅曲线，又能获取全波列变密度图像，对固井质量的评价尤为重要。

在声波变密度资料解释方面，往往只注重解释了首波幅度对第一界面的影响，而忽视了对变密度图像对第二界面的影响，这就使得声变资料的信息利用率有所降低。

声波首波幅度，它只能反映一界面胶结信息，无法说明二界面胶结情况；变密度图像是全波列声波信号叠加的结果，它既能定性展示一界面胶结情况，又能给出二界面声波藕和信息。

全面分析和合理应用声波变密度测井评价固井质量的技术原理，为提搞人们对声波变密度测井技术的认识程度，提高资料综合利用价值有着极其重要的意义。

一、声波变密度测井原理声波变密度测井中包括套管接箍磁性定位、自然伽马、声幅、变密度等测井曲线。

其中，声幅曲线可用来定量评价水泥环一界面胶结状况；变密度图像是评价和描述固井胶结质量的主要技术指标，既能反映一界面胶结状况，又能提供二界面胶结信息。

磁性定位、自然伽玛曲线主要用于校深或确定测井深度。

通过磁性定位、自然伽马曲线与固井前所测资料进行对比，可将测井深度校正到标准深度，然后依据声幅、变密度的相关解释标准对固井胶结质量进行评价。

声波幅度测井(测量井下声波信号的幅度)中，声波幅度的衰减与介质的密度、弹性等因素有关。

声幅测井是通过测量声波幅度的衰减变化来认识地层特点以及水泥胶结情况的一种测井方法。

变密度测井，实际为声波全波列测井，可以接收到套管波、水泥环波、地层波以及泥浆直达波。