基于声波测井的固井质量评价技术研究

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1、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

2、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

3、、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5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

4、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。测量时保留信号幅度的正半周，去掉负半周，信号为零幅度时用灰色表示，正幅度用黑色表示，黑色的深浅表示信号幅度的大小；负半周用白色表示，记录就显示出随深度变化的黑、白相间的条纹。二、应用声幅相对幅度评价一界面胶结状况（1）在进行固井声幅测井曲线解释时，为了消除某些因素的影响，常采用相对幅度法其基本公式可表达为：（2）相对幅度越大，固井质量越差。一般规定有如下三个质量段：相对幅度＜20%，胶结良好

5、；相对幅度介于20-40%，胶结较好；相对幅度＞40%，胶结不好。下图给出了声幅测井曲线曲线实例（图1），从图中可以见到：5图1自由套管的声幅变密度曲线①在水泥面返离位置以上曲线幅度最大。②深度由浅到深、曲线幅度由高向低变化处为水泥面返高位置。③在套管外水泥胶结良好处，曲线幅度为低值。套管波首波幅度的大小主要取决于水泥与套管外壁的胶结程度，因此声幅测井可以很好的评价第一界面(套管外壁与水泥环的界面)的胶结质量，而水泥环与井壁(水泥环与地层)之间是否胶结良好，即第二界面的胶结质量是无法评价的。但由于

6、声幅测井方法简单，易于解释，仍然是判断固井质量的方法之一。三、应用变密度测井评价一界面和二界面胶结质量应用变密度测井评价一界面和二界面胶结质量，根据声波到达接收探头的先后顺序和波形外观特征，在变密度图上定性判断一界面及二界面的声波藕和情况，可以对胶结状况作出评价。在一、二界面声藕和好的情况下，地层波和泥浆5波会紧随套管波达到接收器。如果套管处于自由套管状态或在环型空间内含有某种液体，那么进入地层的声能极少，而接收到的几乎都是套管波和泥浆波信号。套管波、地层波、泥浆波除了波至时序上有区别，在形态上也

7、有差异，一般来说，套管波呈直条纹状，尤其是波能强时呈现粗直条纹状；泥浆波也表现为直条纹，但与套管波相比条纹呈细并且断续状；地层波往往呈现出蠕虫弯曲粗条纹形状，其弯曲形态一般随地层岩性变化而变化。如果套管波和泥浆波能量很强，就会掩盖地层波的存在而变得难以识别。应用变密度图进行固井质量定性评价的基本规则如下：（1）套管波越强一界面胶结越差，套管波越弱一界面胶结越越好；（2）地层波越强、越连续，表明二界面胶结越好；地层波越弱、越不连续，表明二界面胶结越差。四、应用实例固井质量的好坏，直接影响煤层气井的开

8、发，实际工作中主要采用声幅曲线变化情况和变密度图中套管波、地层波的变化情况对固井质量状况作出综合评价。下面是某区的实际声幅-变密度测井成果图。（1）水泥与套管胶结较好与地层胶良好(即第一界面胶结较好，第二界面胶结良好)的情况下（图2），声波能量被水泥环和套管消耗一部分能量，大部分声波能量传入地层，因此造成套管波较弱、地层波较强。5图2第一界面胶结较好，第二界面胶结良好的声幅变密度曲线（2）有良好的水泥环，且第一、第二界面均胶结良好的情况下（图3），声波能量很容易传到地层中去。这样套