用声波变密度测井识别微环的影响探讨

潘晨曦（大庆钻探工程公司测井公司吉林事业部，吉林 松原 138000）

1 研究内容概述

1.1 声波变密度测井的原理

以HC-SGC声幅变密度自然伽马节箍组合测井仪为例，这是一种单发双收的声波测井仪，主要分为地面仪和井下仪两部分。

首先，地面仪能够同步记录CBL声幅曲线和VDL变密度曲线，这两种曲线用来测量和判断第一胶结面和第二交界面的固井质量，也就是水泥和套管与水泥和底层之间的固井质量。地面仪所收录的四种测井曲线分别是CBL，VDL，伽马线和磁定位。

其次，井下仪可以分为两个主要部分，一个用于发射信号，一个用于接收信号，即声系部分和电子电路部分。当声源的频率达到20KHZ的时候，传播到两种介质的交界面就能够发生发射和折射，不同的探头接受到这一声波信号，经过输入变压器耦合、放大模拟，最终送入电缆得到地面接收。

1.2 微环以及微环形成的原因

所谓“微环”，是指的油井作业中套管外币与水泥之间形成的、微小的环形空间，其直径一般在0.1毫米左右；这种级别的微环是不影响固井质量的，也不会对采油过程产生影响。但是，即便是微环之间不存在联通的状态，也会严重影响串槽采油注水工作。采油注水工作室确保采油速度的关键，为了充分保持油层能量和开采，必须消除微环的影响。

微环形成的原因有以下几种：

1.2.1 在水泥凝固之前，套管内释放了井口压力；

1.2.2 水泥凝固的过程中，套管由于受热膨胀，导致气流间隙；

1.2.3 固井后钻水泥塞作业或通井作业导致撞击套管，造成水泥环的震动，从而形成微环；

1.2.4 作业过程中套管的外部漆层或者污垢影响，造成水泥脱落；

1.2.5 固井前后由于井内静液柱压力变化较大造成。

2 影响声波变密度测井值的因素

能够对声波变密度井值造成影响的因素很多，例如：水泥环的厚度、水泥浆液密度、泥浆气体侵入、固井检测的时间等等。其中微环的影响是最严重的，而且会存在长期隐患。

K6-116典型固井资料的收集工作先后经历两次完成，将两次资料进行对比之后分析微环；自由套管井是指的在固井上部的部分，该井段不涉及油或水的正常操作，主要用来操作刻度仪器、制定评价标准等。

第一次，固井测试资料显示，自由套管的接箍明显，声波幅度数值在非接箍处达到了100%，同时在固井段有大段的声幅，峰值达到50%；固井段长度为30-40米左右，变密度波列的变化显示节箍信号良好，地层波也很清晰，与完井波时差曲线有良好的对应关系；K6-116井在使用声波幅度评价过程汇总，发现固井质量等级为中级别，也就是说从变密度波列分析，第一胶结面和第二胶结面质量中等（或下等）；综上所有分析结果，在排除其他意外因素的干扰下，认定是微环的负面影响造成的，因此可以绝对对该古井施压，以改善两个胶结面的水泥胶结情况。

第二次（与第一次相隔48小时以上），在进行加压调试之后，声幅横波数值套在非接箍处达到100%。自由套管接箍的位置明显，同一个固井段的声波幅度值降低到10%一下，地层波也很清楚；同时发现完井声波时差曲线和第一次声波密度测井中发现的关系有良好对应，效果也十分明显，即在进行施压之前古井的质量明显比施压之后的质量差，由此可以看出通过声波变密度测井，可以非常清晰定位微环的影响，并作为一种可行的识别方法。

3 水泥胶结质量评价

要明确的一点是，在利用声波幅度进行固井质量检测的过程中，相对幅度越大，就说明固井质量越差；声幅和水泥胶结质量的关系是如下：

3.1 当声幅小于10%的时候，说明水泥胶结质指数大于0.6，这种状态下的水泥胶结质量最好；

3.2 当声幅在10%到30%之间，说明水泥胶结指数在0.3-0.6，这种状态下的水泥胶结质量可视为中等；

3.3 当声幅在30%以上，说明水泥胶结指数在0.3以下，这种状态下的水泥胶结质量可视为差等。

以声波变密度测井曲线和套管波信号以及底层波的信号强弱变化，可以对第一胶结面和第二胶结面进行定性分析。

当声波变密度测井曲线显示，只有较强的套管波信号，为没有地层波信号，则可以说明该井段为空套管；

当声波变密度测井曲线显示，既没有套管波信号，也没有地层波信号，说明两个胶结面的水泥胶结质量很好；

当声波变密度测井曲线显示，没有套管波信号，但是有底层波信号，说明第一胶结面的水泥胶结质量好，而第二界面则比较差；

当声波变密度测井曲线显示，存在套管波较强，但是地层波信号很弱，说明两个水泥胶结的质量一般。

4 结语

声波研究理论不断发展已经出现了声波全波列测井，能够对水泥和地层的胶结情况进行分析评价，适应的环境也更多。声波变密度测井是检验固井方法的一种，在测量时，主要依据套管波和地层波，当存在井段比较长的时候，微环或者其他因素的影响就比较明显，因此要对多种情况实现领会应对。

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