編寫人：劉偉堅
審核人：唐金波
審定人：朱振生
大港油田集團測井公司
二零零五年十二月
目錄一、 研究大綱
二、 研究報告
三、 研究結論
固井質量測井儀刻度方法研究
第一部分研究大綱
一、專案**：
大港油田集團公司測井公司科研專案《固井質量測井儀刻度方法研究》是由測井公司勘探開發測井分公司提出，經大港油田測井公司技術委員會批准立項，該項目的編號為：科cj2005-14。該項目的起止時間為2023年1月至2023年12月，在整個研製過程中為了使該專案得到順利展開，最終順利地完成該專案，將2023年研製過程分成如下幾個階段進行：
2005.01-2005.03 準備、收集資料、確定專案研究方向和目標；
2005.04-2005.06 各油田調研分析；
2005.07-2005.09 刻度方法分析與方案的形成；
2005.10-2005.12 總結與報告編寫；
二、課題的研究內容與技術經濟指標
研究內容：
1、影響固井質量測井儀刻度原因分析；
2、固井質量測井儀在無自由套管情況下刻度方法研究；
3、固井質量測井儀在有自由套管情況下刻度方法研究。
技術經濟指標：
形成固井質量測井儀刻度方法可執行方案。
三、專案概述
該專案立項後，技術人員對現有的刻度方法影響因素分析，在調研其他油田（勝利與遼河）關於固井質量測井的刻度方法與刻度井群的基礎上，形成固井質量測井儀的刻度方法及實施方案。
四、課題已完成工作：
1、完成相關資料收集整理工作，確定了研究方向和目標，對影響固井質量測井儀刻度的原因進行了分析。
2、完成了各油田調研分析工作，總結了遼河、勝利油田的固井質量刻度方法。
3、結合公司情況，提出供參考的兩種方法。
固井質量測井儀刻度方法研究
第二部分研究報告
一、概述
對於以油氣勘探開發效益為基本出發點的油公司來說，固井是油氣井建井的關鍵環節，也是保證油氣井生產壽命的關鍵所在。固井質量對油氣田勘探開發效益和油氣田開發產能建設，具有十分重要的意義。固井質量的核心問題是水泥環層間封隔效能。
近年來，在重點井試油或投入生產之前，勘探開發部門都十分重視固井質量，要求測井解釋人員給出水泥環層間封隔的確切結論，以便為實施分層測試和分層開採提供決策依據。如果固井質量誤評價，就可能導致試油資料和生產動態的錯誤分析，從而耽誤油氣層發現或造成不必要的昂貴費時的驗竄和補擠水泥作業。固井設計和施工單位是通過固井質量評價來了解固井設計和施工效果的。
如果原本固井質量合格的作業評價為「不合格」，固井公司必然修改固井設計。而原本固井質量不合格的作業將被評價為「合格」，固井公司必然認為目前的固井設計和施工工藝是可行的。所以，固井質量誤評價將在鄰井造成固井問題。
長期以來，人們習慣於僅利用相對聲幅和固定指標評價固井質量。這種評價指標是基於以前常用7″套管固井和3英呎（或1公尺）源距相對聲幅理論研究、實驗研究及現場經驗制定的。但實際套管尺寸變化很大，聲幅測量源距也不統一。
通常，只要試油或油氣開採過程中未出現異常情況，就不會討論水泥環層間封隔效能，更沒有制定水泥環層間封隔效能評價標準。這就易於出現無據可依、因人而異和誤評價的局面。研究和現場經驗表明，固井質量測井存在地球物理探測的共同弱點——多解性。
只有在理想條件下，僅利用cbl曲線就可以正確評價固井質量。多數情況下，固井質量測井響應受固井質量以外其它因素的影響或干擾。水泥環層間封隔效能除了與水泥膠結狀況有關外，還與其它多種因素有關。
本次課題在綜合分析固井質量測量影響因素的基礎上，對如何通過固井質量刻度量化影響因素展開了研究。
二、固井質量測井原理
大港測井公司常用的固井質量的測井評價方法主要包括三種：國產聲幅變密度測井技術（cbl/vdl）、美國阿特拉斯公司的分割槽水泥膠結測井技術（sbt）和俄羅斯的聲波－伽馬密度測井。
1．聲幅變密度（cbl/vdl）測井原理
固井聲幅測量中，由發射器發射聲脈衝，經泥漿折射入套管，產生套管波。按照費爾瑪定理，套管波沿最短路徑傳播，折射入泥漿，接收器接收縱波第一波，有的接收負波，有的接收正峰，然後由電子線路把它轉換為相應的電壓值予以記錄。在儀器沿井身移動時，測出一條沿井身變化的固井聲幅曲線，目前我們採用的是三英呎源距的聲幅測量曲線。
聲幅曲線主要用於一介面膠結質量的評價。
在變密度測井中，記錄兩種不同源距（3英呎、5英呎）的波列，一般測井評價中使用5英呎的變密度圖形。這主要是由於較長的源距對於不同波列的區分更為有效。變密度圖形以其顏色深淺表示接收訊號的強弱，從而判斷一二介面的膠結質量。
波列中，波的幅度越大，則其變密度圖的顏色就越深；反之則越淺。變密度測井根據地層波的強弱進行二介面膠結質量的評價。
2．分割槽式水泥膠結測井（sbt）原理
分割槽水泥膠結測井儀（sbt）從縱向和橫向（沿套管圓周）兩個方向測量水泥膠結質量。它利用裝在六個滑板上的12個高頻定向換能器的聲系來定量測量套管周圍六個60度區塊。有六個動力推靠臂，每個臂把一塊發射和接收換能器滑板貼在套管內壁上。
該儀器設計考慮的短源距使補償衰減測量結果基本上不受快地層的影響。
該儀器單有一部分提供「定向束」全波波列或變密度顯示。聲波能量的定向方式突出水泥與地層介面的效應，同時使套管效應減至最小程度。
sbt測井與變密度測井比較存在的優點主要有以下幾點：
儀器環井周分為六個區域測量水泥膠結情況；不受快地層的影響；聲波能量的定向方式突出水泥與地層介面的效應，同時使套管效應減至最小程度；適合在各種流體的井內測井，包括重泥漿和含氣井液；不受儀器偏心的影響，可以在水平井中進行測量；可沿套管整個圓周縱向和橫向測量水泥膠結的質量。利用補償衰減測量水泥膠結情況，對有無空套管刻度都可進行測量（適合於水泥返到地面膠結固井質量評價）。
3． 聲波-伽馬密度測井原理
俄羅斯的聲波-伽馬測井儀分為聲波和伽馬密度測井儀器，其中聲波儀器（мак-ⅱ）與cbl/vdl測量原理、儀器結構基本相同，都是測量套管滑行波的首波，不同在於мак-2測量套管滑行波的時間和衰減特徵，而不是測量滑行波的首波幅度。測量的引數有兩個接收器分別記錄的首波傳播時間t1、t2（由此可計算出聲波時差δt）、首波到達第
一、第二接收器的衰減αk1、αk2（由此計算出衰減係數αk和聲波變密度），進而給出
一、二介面的水泥固井質量評價結果。
伽馬密度測井（сгдт-hb）由乙個250毫居里的銫137源產生乙個放射性伽瑪射線源場，在其周圍附近的介質有井液、套管、和水泥以及地層，在源距為0.24公尺位置設定套管壁厚探測器，在源距為0.4公尺的位置設定了6個不同方位（以井軸中心為中點）均勻分布的水泥厚度探測器，還有1個自然伽瑪探測器,分別探測來自套管、水泥環、泥漿液介質產生非彈性碰撞的次生伽瑪射線記數，進而計算出水泥環平均密度、套管厚度、套管偏心。
利用sgdt測井可以獲得以下八條引數曲線：
gk——自然伽瑪計數曲線
ti——套管壁厚計數曲線
s1—s6 ——六條水泥密度計數曲線
將上面8條曲線並結合裸眼井徑和地層密度等資料利用sgdt伽瑪密度評價系統，通過模擬井中建立的解釋模型，將密度和厚度探頭的計數率轉換為充填介質平均密度（g/cm3）和套管壁厚度（mm），並計算出套管偏心率。從而評價水泥膠結質量、確定水泥返高和自由套管井段、檢查套管損壞位置、檢查套管程式以及確定套管相對於井壁的偏心率等。
mak2-sgdt測井的優點
mak2-sgdt測井技術與其他固井測井技術相對比具有如下技術優勢：測井過程不進行儀器刻度，只在資料處理過程中輸入標準的、統一的、理論標定資料；一介面固井質量評價實現了定量處理，二介面實現了半定量處理；與sgdt伽瑪密度/厚度儀一起綜合解釋，可直接直觀判斷第一或第二介面串槽 ，水泥空隙，套管與水泥脫落等水泥膠結中的問題。
三、三種固井評價方法對比
三種固井測井評價方法在技術特點、評價方法和評價標準上也具有一定的差異。
1、聲幅變密度測井（cbl/vdl）評價
聲幅變密度測井根據聲幅測量評價一介面膠結，根據變密度測井評價二介面膠結質量，表1列出了該測井方法的解釋評價標準。
表1 cbl/vdl測井評價標準
根據上述評價標準，可以直觀進行固井質量的定量評價。
2、分割槽水泥膠結測井（sbt）評價方法
分割槽水泥膠結測井一介面為成像顯示，二介面利用變密度測井進行評價。sbt二介面的評價方法與聲幅變密度測井相同，一介面評價方法如下：
分割槽陣列圖定量顯示所有6個補償衰減測量值、儀器方位曲線、變衰減圖（val）或套管周圍隨深度變化「水泥膠結圖」。val圖的色彩範圍是從黑到白，灰度的增量為20%，共分為五級。色彩最黑的代表膠結率大於80%；白色代表膠結率小於20%的未膠結套管；三種不同的灰度色調代表上述兩種極端情況之間的膠結狀況。
陰影區或白區的寬度指示該特定深度竄槽的程度。
sbt在自由套管中的顯示為：在主測井圖上，平均衰減曲線和最小衰減曲線之間的幅度差極小，vdl圖基本上沒有地層訊號，為一組黑白相間的直條帶，套管接箍非常清楚。這與cbl在自由套管處的顯示相同；sbt水泥膠結良好的地層的顯示為：
主測井圖平均衰減和最小衰減曲線基本無差異；水泥膠結圖基本上呈黑色。部分膠結地層的顯示為： vdl圖上基本無套管訊號顯示，最小衰減曲線和平均衰減曲線之間的差異很大，分割槽曲線上，衰減程度明顯不同，根據分割槽曲線的衰減程度可以容易判斷出套管周圍不同方位的水泥膠結情況。
3、聲波－伽馬密度測井（mak2-sgdt）評價
利用測量得到的聲波衰減、變密度和密度曲線，根據理論計算引數關係，確定了以下四種結論：自由套管；一介面部分膠結，二介面不確定；一介面完全膠結，二介面完全膠結；一介面完全膠結，二介面部分膠結。
上述四種評價結論無法滿足油田固井質量評價的需要，因此在上述評價的基礎上，根據表2確定的二介面評價標準，對聲波－伽馬密度的固井二介面測井結果進行重新評價，消除「不確定」結論。
表2 ⅱ介面固井質量綜合評價標準
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