RIB八扇區(qū)測井影響因素分析

王春 馬茂源

【摘要】常規(guī)的變密度測井只是記錄自然伽馬、磁定位、三英尺聲幅衰減、五英尺全波列變密度測井等4條曲線，這種測井方法對(duì)固井中的竄槽、微環(huán)等特殊現(xiàn)象的分辨能力較低。RIB八扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀是目前國內(nèi)外水泥膠結(jié)固井質(zhì)量測井的常用儀器之一，與常規(guī)變密度測井儀器相比，該儀器增加了八個(gè)接收探頭，源距為1.5ft，每個(gè)接收探頭相隔45°，分8個(gè)扇區(qū)記錄井周的水泥分布狀況，可以有效識(shí)別管外竄槽。RIB儀器在測井時(shí)會(huì)受到井斜、套管偏心，不同水泥密度等因素的影響，本文分析這些因素對(duì)測井資料造成的影響，并提出相應(yīng)的改善方法。

【關(guān)鍵詞】八扇區(qū)測井 聲幅衰減 影響因素

RIB（Radius Incremented Bond）徑向扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀產(chǎn)自美國TITIAN公司，是以其穩(wěn)定性好和耐高溫性能而著稱。該儀器在傳統(tǒng)的聲波變密度測井的基礎(chǔ)上，增加了8個(gè)扇區(qū)的發(fā)射測量探頭，不僅囊括了傳統(tǒng)項(xiàng)目（即3ft聲幅，5ft變密度），還可以對(duì)套管外水泥環(huán)進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，更加直觀清晰反映水泥環(huán)的分布情況，在評(píng)價(jià)管外竄槽方面效果明顯，代表當(dāng)今國際水平，該儀器在江蘇油田得到廣泛應(yīng)用，是江蘇油田用于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要儀器。該儀器測量結(jié)果不受井內(nèi)流體類型或比重的影響，快地層基本不干擾套管波，溫度和壓力變化影響小，可測小到10°的竄槽，適用于大直徑套管井和水平井等。

1 RIB八扇區(qū)測井儀使用特點(diǎn)1.1 儀器組合方便快捷

RIB儀器串是由磁定位+扶正器+聲系+扶正器+自然伽瑪組成，儀器分段連接，方便快捷，如圖1所示。最大外徑70mm，長度2.74m，耐溫204°，耐壓140Mpa，儀器具有可靠性高、維護(hù)要求低的特點(diǎn)。

1.2 RIB儀器兼容性能優(yōu)越

RIB井下儀可以很好的和美國SDS公司生產(chǎn)的WARRIOR地面進(jìn)行接配，同時(shí)也可以和國產(chǎn)的一些地面儀器進(jìn)行接配，使用方便，兼容性好。在WARRIOR操作系統(tǒng)中可以快捷調(diào)整RIB儀器的零長、信號(hào)增益、濾波等參數(shù)。

2 RIB八扇區(qū)測井影響因素

RIB儀器在測井中會(huì)收到一些因素的干擾，造成測井困難，所測資料存在偏差，這些影響因素主要有：現(xiàn)場刻度、儀器旋轉(zhuǎn)、儀器偏心、波形跳動(dòng)、水泥密度等。

2.1 現(xiàn)場刻度的影響

RIB儀器刻度要求較高，現(xiàn)場刻度的好壞直接影響測井資料的質(zhì)量，刻度關(guān)鍵需要將波形調(diào)整到合適的狀態(tài)，監(jiān)測下井過程，何時(shí)進(jìn)入井液，何時(shí)有自由套管，選擇自由套管并且非接箍處刻度。使用Sonic Gain將同步信號(hào)放大或縮小，例如在外徑為139.7mm的套管中，聲波全波列信號(hào)應(yīng)接近2.5V，八扇區(qū)信號(hào)不小于1V，同時(shí)在自由套管處三英尺峰值信號(hào)達(dá)到2V是比較理想的響應(yīng)（見圖1）。

圖1 八扇區(qū)信號(hào)圖

三英尺刻度需要調(diào)整合適的門寬一般為30us，卡主首波第一正峰進(jìn)行峰值刻度（見圖2），對(duì)于五寸半的套管，首波峰值到達(dá)時(shí)間在227.5us左右，八扇區(qū)刻度也是如此。

圖2 三英尺信號(hào)圖

刻度時(shí)需要調(diào)整合適的增益，使波形信號(hào)大小正好在波形窗口顯示范圍以內(nèi)是比較理想的狀態(tài)。下面是WARRIOR信號(hào)增益調(diào)節(jié)窗口，左邊粗調(diào)，右邊是微調(diào)（見圖3），增益太大或太小對(duì)五英尺資料會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響，為同樣一口井，使用的是普通的變密度測井儀器，右側(cè)的資料波形增益較大，五英尺曲線反應(yīng)比較深，對(duì)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)會(huì)產(chǎn)生影響（見圖4），RIB儀器使用中也存在同樣的問題。

圖7 TX33-2井儀器偏心測井曲線

同時(shí)儀器偏心也會(huì)造成三英尺記錄存在很大誤差，如H26-12井，在800米位置自由套管段，刻度三英尺高值為72mv（見圖8），此時(shí)八扇區(qū)曲線大小均勻，儀器相對(duì)居中。但在測量水泥返高位置約1950米處，三英尺出現(xiàn)約83mv的高值（見圖9），且八扇區(qū)曲線差異較大，可以判斷這種情況是因?yàn)閮x器偏心造成的。圖9 H26-12井水泥返高段測井曲線

針對(duì)井斜較大的井，我們可以通過使用滾輪扶正器，加大扶正器的支撐力度，若使用燈籠體的扶正器則應(yīng)調(diào)整扶正器彈片的強(qiáng)度，改善儀器居中情況。

2.4 波形跳動(dòng)的影響

RIB儀器在井下測量時(shí)時(shí)常會(huì)發(fā)生波形跳動(dòng)的現(xiàn)象，對(duì)五英尺資料影響較大（見圖10），如果曲線跳動(dòng)厲害需要對(duì)曲線進(jìn)行補(bǔ)測。曲線產(chǎn)生跳動(dòng)的因素很多，有可能是地面設(shè)備接觸不好，或者電纜頭絕緣不好，或是因?yàn)閮x器內(nèi)部的注脂油存有氣泡，對(duì)聲波信號(hào)的傳播產(chǎn)生影響，在現(xiàn)場測井時(shí)，刻度前將儀器靜止十五分鐘左右，使儀器內(nèi)部注脂油與氣泡充分耦合，消除這一因素對(duì)曲線跳動(dòng)產(chǎn)生的影響。

2.5 水泥密度的影響

在水泥完全膠結(jié)好的情況下，固井所用水泥密度不同，聲波響應(yīng)有所不同，低密度水泥比高密度水泥套管波幅度大，如H133井，上部加4t硅粉井段有1160m，水泥漿密度1.56g/cm3，下部水泥漿密度1.88g/cm3，1610米以下扇區(qū)測量值和三英尺測量值明顯偏低（見圖11），如果低密度水泥固井要按照高密度水泥固井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，就需要進(jìn)行套管波幅度校正。水泥密度越低，校正量也越大。

圖11 H133井測井曲線圖

2.6 套管尺寸的影響

套管的尺寸（內(nèi)外徑、壁厚）是影響套管波特征（幅度、速度和頻率）的一個(gè)重要因素，它可以使接收到的地層波的特征發(fā)生變化，不能準(zhǔn)確反映固井質(zhì)量。套管與儀器間隙太大時(shí)，聲波能量衰減嚴(yán)重，表現(xiàn)為CBL值小，VDL地層波信號(hào)強(qiáng)度明顯降低。

在常規(guī)的內(nèi)徑139.7mm的套管中進(jìn)行RIB八扇區(qū)測井，三英尺的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值是72mv，五英尺全波列信號(hào)清晰，在大套管例如內(nèi)徑244.48mm的套管中測井時(shí)，因?yàn)橹睆阶兇?，聲波換能器與套管之間的距離變大，信號(hào)幅度變小，三英尺的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值是51mv。同時(shí)在直徑244.48mm套管的自由套管段，因?yàn)槁暡▊鞑ゾ嚯x遠(yuǎn)，首播到達(dá)時(shí)間會(huì)變長，變密度圖中比直徑139.7mm套管中的套管波少三個(gè)左右。

更重要的是，儀器在大套管中測井如果井斜稍大，RIB儀器極其容易出現(xiàn)偏心的情況，對(duì)測井資料造成較大的影響，尤其是三英尺和扇區(qū)曲線，因?yàn)閮x器在井下晃動(dòng)，曲線重合性較差。圖12、圖13為同一口井相同井段的兩次測井曲線，該井套管外徑為244.48mm?？梢钥闯鰞纱螠y井五英尺曲線基本相同，但是三英尺和扇區(qū)曲線差異較大，圖12測量時(shí)磁定位接箍信號(hào)明顯，三英尺值偏低，可以判斷此時(shí)儀器處于偏心狀態(tài)，緊貼套管壁。

圖13

2.8 固井時(shí)間的影響

水泥候凝時(shí)間過早、過晚都會(huì)造成膠結(jié)質(zhì)量誤判。水泥候凝時(shí)間不夠時(shí)，水泥沒有完全凝固，水泥環(huán)的性質(zhì)不穩(wěn)定，其強(qiáng)度不足以使接收到的波形和幅度發(fā)生足夠變化，從而不能反映固井質(zhì)量的變化，容易把膠結(jié)好的誤判為膠結(jié)不好；水泥候凝時(shí)間過長，在這一情況下的水泥凝固后水泥中存在大量連通孔隙，不具封隔作用，在正常測井時(shí)間內(nèi)，可以確定這些層段為不合格層段，但若測井等待時(shí)間過長，這種狀態(tài)下的水泥基本已經(jīng)固結(jié)，測量得到的聲幅曲線明顯降低，變密度圖上出現(xiàn)地層波特征，此時(shí)根據(jù)測井資料，會(huì)認(rèn)為該層段具有較好的膠結(jié)，造成膠結(jié)質(zhì)量的誤判，則容易把膠結(jié)差的誤判為膠結(jié)好。同時(shí)，在固井時(shí)水泥中可能含有礦渣、速凝劑、緩凝劑，在判斷測井時(shí)間時(shí)需要綜合考慮這方面的因素。

3 結(jié)語

RIB八扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀在江蘇油田已經(jīng)使用了兩年多，相對(duì)于傳統(tǒng)變密度測井儀，RIB儀器更容易檢測出水泥膠結(jié)微環(huán)中存在的細(xì)小空隙，降低了3英寸聲幅測井容易發(fā)生的快地層對(duì)聲幅測量的影響。而且儀器維護(hù)性低，可靠性高。但是在測井中易受刻度或是井況的影響，測井資料反映會(huì)發(fā)生特殊變化，容易對(duì)解釋造成影響。解決這些影響因素需要完善刻度系列，針對(duì)不同井況采取恰當(dāng)措施，例如使用合適尺寸的扶正器等，最大限度使扇區(qū)測井能夠真實(shí)的反映固井水泥膠結(jié)情況。

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