固井质量综合评价(二)压制

固井质量综合评价 二 10 水泥胶结测井固井质量综合评价11 反射回波测井固井质量评价简介12 固井质量工程判别技术致谢 主要内容 10 水泥胶结测井固井质量综合评价 国外有专家指出 水泥胶结测井是一种最常用 最滥用和最错用的测井技术 这体现在两个方面 1 数据采集 2 资料解释 又有专家指出 利用水泥胶结测井技术 可以得到很高的评价符合率 一 固井质量测井响应存在多解性人们总是期望利用一条声幅测井曲线和一成不变的评价指标 就能简简单单地评价固井质量 可是 固井质量测井存在地球物理探测的共同弱点 多解性 确实 在理想条件下 只要有了CBL曲线就可以正确评价固井质量 但多数情况下 固井质量测井信息受固井质量以外的其它因素 仪器偏心 套管壁厚 水泥环厚度 快速地层 测量源距 水泥浆性能 固井作业以及水泥候凝方式等 的影响或干扰 水泥环层间封隔性能评价与有效封隔长度 层间压差 地层流体性质和管外环空尺寸等因素有关 10 1综合评价的重要性 二 水泥环层间封隔性能受多种因素影响要进行油田勘探开发部门最为关注的水泥环层间封隔性能评价 就要分析简介反映第一界面 第二界面胶结质量的水泥环有效渗透率和层间有效封隔长度 还要设法了解并考虑层间压差 地层流体性质和管外环空尺寸等 限于目前固井质量测井探测能力 更由于测井信息的多解性以及处于动态变化中的相邻地层间压差和水泥胶结状况等因素 使得层间封隔性能精确评价相当困难 三 解决测井响应多解性的唯一方法是固井质量综合评价利用作为地球物理测井方法之一的固井质量测井所采集的资料评价固井质量 要想符合客观情况 避免误评价 不能仅根据某一种测井信息 不管它多么重要 来评价 而应以固井质量测井为主 参考固井作业 钻井 地质和其它测井资料等方面的有关信息 走综合评价之路性 利用固井质量测井所采集的资料评价固井质量 也必须走综合评价之路 收集有关资料根据固井质量测井响应所受影响的程度收集有关资料 钻井资料 固井资料 常规测井资料 常规测井解释成果表 外层套管固井质量测井资料 钻井和固井等有关资料 VDL SRT 常规测井资料等 测井仪器工作状态良好 刻度正确 且测井资料显示典型的水泥胶结特征 可直接根据固井质量测井资料进行固井质量评价和水泥环层间封隔性能评价 测井资料显示水泥胶结特征不典型 或者CBL或衰减率曲线与VDL不一致 在进行水泥胶结评价和水泥环层间封隔性能评价时 应参考固井质量测井的其它曲线 通常在同一次测井中 明显的影响因素可能只有一两个 测井仪器工作状态良好 刻度正确 但测井资料显示水泥胶结特征不典型 在进行固井质量评价和水泥环层间封隔性能评价时 应当参考反映井眼状况以及反映地层岩性 物性 孔渗性能 地层流体性质 温度和压力的裸眼测井资料 参考固井和水泥候凝方式等资料 进行综合评价 10 2不能用水泥胶结测井资料评价的两种特殊胶结状况判断候凝时间不足 1 根据某一次水泥胶结测井响应判断 2 根据时间推移水泥胶结测井响应判断 3 参考当次固井作业的实际水泥浆配方和井眼实际温度微环隙 1 根据某一次水泥胶结测井响应判断 2 根据时间推移水泥胶结测井响应判断 3 参考固井施工记录 4 参考并分析钻井液类型 套管外壁化学涂层及养护期间的有关信息 5 以较低密度钻井液替换 或进行过井下作业 如钻水泥塞 射孔 起下钻头或仪器及工具等 就可判断套管与水泥环之间出现了微环隙 6 套管外壁存在化学涂层 或固井前置液未能清洗掉油基钻井液在套管外壁形成的油膜 水泥胶结测井响应也具有微环隙的特征 候凝时间分别为24小时 31小时和42小时的SBT第一界面胶结状况 可见 随着时间的推移 水泥胶结强度在逐渐提高 这符合实验室水泥试验的强度发展规律 当水泥强度得到充分发展时进行固井质量测井 才能最为真实地反映固井质量 目前的问题在于 在现场进行固井质量评价的时候 测井操作工程师和测井解释工程师都不知道管外环空的水泥究竟在什么时候才能充分凝固 而固井质量测井一般只进行一次 24小时 42小时 31小时 X井1753 5 1760 0米射孔井段SBT测量值及其预测 1766 8m 声波耦合 特别是套管外表面与水泥环之间 第一界面 的声学耦合 是利用声波类固井质量测井资料成功评价固井质量的关键 也是声波类测井的主要缺点 对于SBT和CBL VDL测井 套管壁厚内的声波相对于水泥环作剪切运动 管外水泥环是它的负载 套管波声波幅度主要取决于第一界面胶结强度 常规水泥胶结测井主要反映水泥环第一界面胶结状况 解决微间隙条件下固井质量测井的方法是 加压测井 如果微间隙大于0 1mm 一般不能阻止水和轻质油在层间的窜通 当微间隙小于0 1mm且充满水时 通常能够保持层间封隔 但是 在天然气井中 即使微间隙小于0 1mm 也不能阻止层间气体窜通 目的层段SBT测井图 实际DST1 3355 3373米 1 刮管对固井质量测井响应的影响2 地层孔渗性能对固井质量测井响应的影响 刮管对固井质量测井响应的影响程度 取决于刮管器对套管的振动力大小 因而与套管内壁上残留水泥的位置 多少以及水泥 套管内壁之间粘结强度关系密切 10 3只能用于定性评价的水泥胶结测井资料所受影响因素识别 1 快速地层影响 2 外层套管影响 3 与地层孔渗性能有关 4 固井质量测井仪器偏心 快速地层井段的SBT和CBL测井响应 双层套管井段的SBT和CBL测井响应 几个CBL VDL测井实例 DH1 5 6井CBL泥高砂低 A9井东海平湖地区A9井9 5 8 管外环空用密度1 9g cm3的水泥浆固井 SBT测井资料反映泥岩井段水泥胶结良好 好储层井段水泥胶结似乎很差 油 验证情况 射开2882 0 2886 0m投入原油生产 50天后 仍然没有地层水产出 由此可见 水泥环层间封隔性能良好 验窜实例 10 3薄水泥环的固井质量测井响应 10 4低密度水泥固井质量评价指标 1 测井时与验窜时的胶结强度可能不一致通常 塔里木探区在固井作业后2 3天进行固井质量测井 而验窜是在固井质量测井后几天甚至长达几个月后才进行的 随着水化反应的深入进行 水泥胶结强度也处在变化之中 所以 测井时的水泥强度可能与验窜时不一样 尤其在水泥浆具有缓凝效果的情况下差别就更大 此外 井内流体密度变化和井下作业也可能对水泥胶结强度产生不利的影响 2 井下与实验室的水泥强度可能不一致实验室在模拟井下温度 压力条件下 测量24小时纯水泥的强度 在井下 水泥浆密度和由外加剂决定的性能都可能与实验室大相径庭 难以完全避免的泥浆污染明显降低水泥强度 10 5固井质量评价应当注意的问题 11 利用其它资料进行固井质量评价 反射系数 透过系数 泥浆 套管 水泥 主要测井仪器CET和PET2 USI和CAST3 伽马伽马测井 USI 套管壁厚内的多次反射波呈指数衰减 且衰减的速度与套管外表面胶结的水泥的声阻抗Z关系密切 由此可反演管外水泥胶结状况 自由套管 胶结良好 原始图像 成果图像 水泥 液体 充气或干的微间隙 常规密度水泥 低密度水泥 Z Mrayl 固 液识别门槛 最大声阻抗 0 5 气 液识别门槛 处理标志 偏心 CCL GR 套管截面 原始水泥胶结图 水泥胶结解释成果图 胶结指数 声阻抗 钻井液污染 扩径 套管偏心 气体侵入环空 套管居中 射孔后 套管磨损 各种水泥胶结状况下的USI测井响应 反射波法探测固井质量的优点与不足1 优点 1 纵向和环向分辨率高 2 受微环隙影响比CBL和SBT小 2 缺点 1 没有反映第二界面胶结状况的信息 2 测量效果明显受仪器偏心和钻井液密度影响 USI CBL VDL水泥胶结成果图 Withpressure Withoutpressure USI CBL 目的 探测水泥环的密度 11 3伽马密度测井 A GR探头B 密度探头C 厚度探头 1 GR计数曲线2 两条水泥密度计数曲线S1 S23 水泥平均密度计数曲线Int4 套管壁厚计数曲线H 伽玛密度厚度测井仪基本原理 1 一个250毫居里的铯137伽马放射性源 0 662Mev 2 一个源距为0 21米的厚度伽马射线探测器 3 六个同一平面360方位均匀分布 源距为0 42米的伽马密度探头 4 一个源距为0 72米综合伽马射线探头 0 4米 0 58米 0 72米 A B C 平均填充介质密度能够反映水泥的胶结程度 数值越高 越接近水泥密度 固井质量越好 平均填充介质密度越低 甚至接近泥浆密度 水泥胶结越差 甚至为自由套管 利用平均填充介质密度资料 并结合声波变密度测井 能够评价第二界面的水泥胶结状况 伽马密度测井的优点 1 确定套管相对于井壁的偏心率等 2 可以定性地区别微间隙与水泥缺失 克服了单纯使用声波测井不能识别微环的缺点 自由套管 一界面完全胶结 二界面完全胶结 MAK II 测井综合解释成果图 声波 伽马密度测井 一界面部分胶结 二界面不确定 MAK II 测井综合解释成果图 若套管外环空中 ave 则在相应井段存在接触类型的胶结问题 即水泥环与套管之间有微间隙存在 声波 伽马密度测井 12 固井质量工程判别 12 1生产测井用于评价固井质量 井温测量噪声测井放射性示踪测井中子寿命测井氧活化测井 井温测量对于固井后温度测井前没有投入生产的井段 如果套管井的地温梯度测井曲线与裸眼井的地温梯度测井曲线一致 表明套管外不存在流体窜通 如果测井曲线局部明显高于或者低于地温梯度曲线 则测井曲线峰值点对应与套管外的流体流出或流入深度点 这表明 相应井段套管外固井质量存在问题 这种测井有效性的前提是 套管外环空不仅存在水泥胶结问题 而且由于存在层间压差管外环空正在发生或不久前曾经发生过流体窜流 管外环空窜槽条件下的井温测量 噪声测井如果点测的噪声测井曲线响应处于背景噪声水平 表明套管外不存在流体窜通 如果测井曲线明显高于背景噪声水平 则测井曲线峰值点对应于管外的流体流出或流入深度点 这表明 套管外固井质量存在问题 这种测井有效性的前提是 套管外环空不仅存在水泥胶结问题 而且由于存在层间压差管外环空正在发生流体窜流 SP 放射性示踪测井在注水的条件下 将混拌有放射性示踪剂的活性液投放在井内目的层上方距目的层100m 200m的地方 该距离随注入水流速的增大而增大 放射性示踪剂通过射孔层段进入套管外的窜槽部位 然后 用清水洗去套管内残留的活性液 并进行伽马测井 如果某个伽马测量井段中 注入活性液后的放射性测井曲线大大高于注入前的伽马测井曲线 本底 则该井段套管外环空存在因水泥胶结缺陷引起的窜槽 即固井质量存在问题 根据放射性示踪测井识别水泥顶 示踪测井探测射孔井段以上的管外窜 中子寿命测井首先测量一条中子寿命测井参考曲线 本底 然后把加入硼酸等强热中子吸收剂的流体 释放在需要证实是否存在通过水泥环窜流的地层流体进入管外环空的出口处 并再进行一次中子寿命测井 比较这两次中子寿命测井曲线 如果发现与压入工作液的射孔井段邻近的某个井段 出现注硼后测量曲线大大高于注硼前的现象 则表明该井段套管外水泥环胶结质量存在问题 氧活化测井在井筒内无流体流动的井段 定点多源距探测被脉冲