扇区水泥胶结固井质量测井仪介绍和其应用研究

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1、扇区水泥胶结固井质量测井仪介绍和其应用研究【摘要】目前扇区水泥胶结固井质量测井仪在油田导管井测量中应用越来越广泛，其主要通过声波反射原理对水泥固井质量进行评价。本文主要针对扇区水泥胶结固井质量测井仪进行相关介绍。首先介绍仪器的基本原理；其次对仪器的测量参数以及仪器现场应用的主要优势进行简要说明，最后对该仪器在实际应用过程中的典型案例进行分析。该仪器目前在水泥胶结固井质量的检测上具有不可替代的优势和广泛的发展前景。【关键词】水泥胶结；衰减率；声波变密度；固井质量0引言自从1903年在美国加利福利亚州劳木波斯油田第一次采用水泥浆注入井眼进行固井作业以来，石油工业界就一直关注固井质量。实践证明，利

2、用地球物理测井可以迅速而经济地检查固井质量［1］。为了正确地分析试油结果，保证油气的分层测试和分层开采，石油工业界不仅需要弄清水泥胶结纵向上的不均匀性，也需要了解其环向上的胶结不均匀性。在这种情况下，既具有较高纵向分辨能力也具有较高环向分辨能力的扇区水泥胶结测井(SegmentedBondTool,简称SBT),就应运而生了［2］。从二十世纪九十年代初中国海洋石油测井公司引进SBT以来，就开始了其现场应用和固井质量评价方法的研究。经过数年的不懈努力，在固井质量评价方面积累了较丰富的现场经验和一整套行之有效的方法。通过理论、实验和大量的固井质量评价现场验证资料的分析研究，在利用固井质量测井资料

3、进行水泥环层间封隔能力评价研究等方面，取得了一系列重要研究成果，应用效果良好。1扇区水泥胶结固井质量测井仪简介1.1仪器测量原理扇区水泥胶结固井质量测井仪是二十世纪九十年代初，由美国西方•阿特拉斯公司（WesternAtlas）推出的新一代固井质量测井仪。它利用推靠臂把六个滑板（如图1左侧图所示）推靠到套管内壁上，将管外环空环向上等分成六个扇区，分别考察每一个扇区的水泥胶结状况，实现测量的高分辨率360°全方位覆盖。该测井仪主要分两个部分：声波衰减率测量部分和VDL（VariableDensityLog,即“变密度图”）测量部分。衰减率测量部分：由推靠臂支撑的六个滑板组成。每个滑板上都安装一

4、个声波发射换能器（T）和一个声波接收换能器（R）o滑板编号为奇数者（1、3、5）比偶数者（2、4、6）高出半个滑板长度，以便建立起螺旋状的双发双收补偿式套管波衰减率测量系统。衰减率测量间距随套管内径的增大而增大，对于外径小于9.625英寸（244毫米）的套管，间距一般为0.65〜0.73英尺（19.8〜22.3厘米）。VDL测量部分：由一个发射换能器和一个接收换能器组成。这两个换能器居于井轴，相互之间的距离（即源距）为5英尺［3］。1.2仪器主要测量参数介绍扇区水泥胶结固井质量测井仪主要利用声波原理进行相关测量，其主要的测量参数有以下几种：补偿声波衰减率ATC、平均衰减率ATAV、最小衰减率

5、ATMN、平均声幅AMAV、水泥图CEMENTMAP、相对方位角RB以及声波变密度图VDL等参数信息。下面分别对每种测量参数进行简要介绍。首先介绍声波衰减率ATC。图2所示为仪器第一扇区换能器分布示意图，由于仪器共有6个扇区，因此仪器总共可以测量6条补偿式声波衰减率曲线。对于第1扇区，衰减率测量值为式（1）中，d为测量间距；ATSP为几何扩散引起的声波衰减；Aij为第i换能器（Ti）发射、第j换能器（Rj）接收的声波幅度；对于第一扇区来说当匸1为上发射换能器发射或i=4为下发射换能器发射，j可以为2或3代表接收换能器Rj的型号。扩展到任意扇区n（n=l,2,…，6）,衰减率ATCn的计算依此

6、类推。衰减率的单位是dB/ft（或dB/m）o下面再介绍仪器平均衰减率ATAV和最小衰减率ATMNo对于每一个深度点，都按式（2）计算ATAV,并从6个扇区的衰减率测量值中挑选出最小衰减率ATMNo其中n为第n道扇区对应的声波衰减率值。仪器的平均声幅AMAV由以上定义的平均衰减率按下式（4）换算而来的：式（4）中，AMFP对应自由套管声幅，单位mV,可查表得到；ATFP为自由套管衰减率，单位dB/ft或dB/m,由测井图或查表得到。AMAV线的作用与常规固井质量测井的CBL曲线相同，代表导管固井的质量水平。仪器的水泥图（CEMENTMAP）由各扇区衰减率曲线进行插值求出，将实测声波衰减率赋予

7、5级灰度。衰减率越高，对应的灰度级别就越高，在水泥图上颜色越深。水泥图上最高级灰度（颜色最深）代表水泥胶结良好，最低级灰度（白色）代表水泥胶结差，其余依此类推。水泥图直观显示水泥环与套管之间（第一界面）的胶结状况。再配合仪器加速度计求得的扇区相对方位角RB曲线，该曲线显示第1扇区中心方位对于井眼低边的相对方位角。结合该曲线能够反映仪器在井中各个方位角对应的水泥胶结质量。配合声波变密度图VDL,该图由源距为5英