固井質(zhì)量評價測井影響因素分析

潛曉晨

（中海油服油田技術(shù)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津 300450）

油氣井建設(shè)的最主要環(huán)節(jié)就是固井，其可保障油氣井生產(chǎn)壽命的正?；?，固井質(zhì)量極大程度對油田的產(chǎn)能建設(shè)及開發(fā)效益產(chǎn)生著影響，固井質(zhì)量評價過程中，一般情況下依靠水泥膠結(jié)形式開展測井，也包括聲幅變密度或者聲幅測井，此外，扇區(qū)水泥膠結(jié)測井及井周超聲波成像測井也屬于常見的測井方式。盡管對套管各個方位水泥膠結(jié)情況進行準(zhǔn)確評估的方式為井周超聲波成像或者扇區(qū)水泥膠結(jié)測井，但是當(dāng)前國內(nèi)并未普及相關(guān)儀器，當(dāng)前主要應(yīng)用的儀器為聲幅及聲幅變密度測井形式，其屬于固井質(zhì)量評估的關(guān)鍵。本文就固井質(zhì)量評價測井影響因素展開論述分析。

1 固井質(zhì)量的用途及優(yōu)缺點

水力封隔系統(tǒng)主要由地層、水泥環(huán)及套管構(gòu)成，固井質(zhì)量測井工作開展中，主要為對系統(tǒng)水力封隔能力開展檢查，涵蓋水泥環(huán)的抗壓強度、周向均勻性以及結(jié)合面。聲幅測井形式主要以單發(fā)單收聲系為主，聲波變密度測井過程中，還需要開展全波列信息的測量，以單發(fā)雙收聲系為主，源距分別在3ft和5ft。聲波變密度圖測井圖屬于黑白相間的條帶，所接收信號的強弱可以由顏色深淺進行彰顯，以此為依據(jù)可以判定第一及第二界面的固井質(zhì)量。變密度記錄前幾個波之中，套管與前三個波之間關(guān)聯(lián)緊密，地層與第4～6 個波之間關(guān)聯(lián)緊密。聲幅測量中，僅可以對第一界面膠結(jié)情況開展測量，且無法對差膠結(jié)和微環(huán)進行區(qū)分，也無法對孔洞和竄槽進行區(qū)分，無法對高速地層開展評估，測井結(jié)果會極大程度受到儀器偏心的影響。聲波變密度測量中，不僅可以對第一界面膠結(jié)狀況開展檢查，在一定條件的情況下，還有利于對第二界面的膠結(jié)情況開展檢查，但是無法對差膠結(jié)與微環(huán)開展區(qū)分，也無法識別孔洞和竄槽，其可以對高速地層進行評價，儀器偏心也會影響測井結(jié)果[1]。

2 測井的影響因素

依據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗研究顯示，應(yīng)用聲幅及聲幅變密度測井形式對固井質(zhì)量開展評估具有一定的多解性，在大部分情況下，測井響應(yīng)也會受到各種因素的影響，總體分析，對聲幅變密度測井評價固井質(zhì)量及聲幅評價固井質(zhì)量的主要因素涵蓋天然氣氣侵、水泥微環(huán)隙、水泥漿配方、地層巖性、套管型號、測井時間、儀器偏心及儀器刻度等，其中對測井質(zhì)量產(chǎn)生最主要影響的因素為最佳測井時間、儀器偏心及儀器刻度。

2.1 氣侵

若是水泥段為高壓氣層的情況下，極易導(dǎo)致水泥氣侵問題的形成，會增大聲幅，在聲幅變密度圖形上的地層波十分模糊。

2.2 水泥微環(huán)隙

在水泥固化的過程中，水會與水泥熟料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，相對于水化前，總體積會隨之縮小，水泥石自身體積的收縮，將導(dǎo)致水泥石與井壁及水泥石與套管這兩部分界面膠結(jié)程度縮減，生成微環(huán)隙，與此同時，在新套管位置上的油漆或者套管位置的油脂，也會導(dǎo)致水泥與套管之間形成微小的間隙，其會增加聲幅值，使得聲幅變密度圖形上無法準(zhǔn)確地對地層波進行識別[2]。

2.3 水泥漿配方

緩凝劑、消泡劑、降失水劑、減阻劑、減輕劑、加重劑、水泥及水等均屬于水泥漿的配方材料，水泥漿配方設(shè)計中，設(shè)計方案不同，對結(jié)晶形態(tài)及材料硬化程度并不會產(chǎn)生顯著的影響，其會對聲波的傳播速度產(chǎn)生影響，抗剪強度及抗壓強度也會隨時間的改變而改變。水泥漿配方對固井質(zhì)量評價的影響主要從以下兩個方面體現(xiàn)：第一為評價標(biāo)準(zhǔn)的影響，第二為候凝時間的影響。低密度與高密度的水泥漿不可以應(yīng)用與正常密度水泥漿體系相關(guān)的評估標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 地層巖性

地層巖性對聲幅變密度測井及聲幅測井的反映主要從三個方面體現(xiàn)，分別為慢速地層、快速地層和孔隙度滲透率差異較大的地層。第一，慢速地層，由于慢速地層的傳播速度相對較低，其導(dǎo)致聲幅變密度測井圖上地層波特點并不顯著，在第一界面膠結(jié)較好的狀況下，極易導(dǎo)致慢速地層段第二界面膠結(jié)的質(zhì)量[3]。第二，快速地層，由于超致密砂石、白云巖及灰?guī)r等快速地層之中，聲波的傳播速度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過或者與套管的聲傳播速度相等，在采樣中層波首波的到達(dá)時間與套管波基本相同的情況下甚至超前的狀況下，會導(dǎo)致地層波與套管波之間相互疊加，呈現(xiàn)聲幅值增加表現(xiàn)，其極易對第一界面膠結(jié)質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致判斷錯誤問題的形成，但是對聲幅變密度測井評價并不會產(chǎn)生較大的影響。圖1 為快速地層聲幅/聲幅變密度測井圖，其中上部分為砂泥巖地層，在3545m 以下的情況下為白云巖地層，部分白云巖地層段的聲幅較高。依據(jù)聲幅變密度測井圖可以得知，首波顯著高于砂泥巖段的套管波，并且首波的到達(dá)時間為變化性的，其說明地波層為首波，所以固定門之中所記錄的聲幅就是地層波幅度，這一高聲幅值并不能表示膠結(jié)的質(zhì)量較差，所以在快速地層之中，并不能采用聲幅對第一界面的固井質(zhì)量開展評估，而是需要綜合聲幅變密度測井及聲幅測井方式開展評價。

圖1 聲幅變密度測井/聲幅受到快速地層的影響

在聲幅變密度測井圖之上，后續(xù)波存在擾動情況，后續(xù)波頻率與相位會產(chǎn)生較大的變化，主要由于碳酸鹽巖之中的較小裂縫誘發(fā)，這一影響與自由套管之中套管接箍所形成的波列影響具有相似性。所以在快速地層之中，可以應(yīng)用聲幅變密度測井及聲幅評估固井質(zhì)量，但是也需要綜合分析波形頻率、波形到達(dá)時間及聲幅值。第三，具有較大差異性孔隙滲透率的地層，不同巖性地層由于自身的滲透性能不同，波阻抗各不相同，其與水泥漿之間的作用程度存在差異性，高孔隙度高滲透率地層之中，水泥漿可以透過孔隙向地層之中滲入，并與地層介質(zhì)相結(jié)合，雖然極易導(dǎo)致儲層污染，但是卻不會形成較小的間隙。低孔隙度的地層及低滲透率的地層，以泥巖地層為例，若是水泥漿水化作用結(jié)束，將增加溫度變化，在第二界面之中，極易形成較小的間隙，與此同時，這些地層井徑會產(chǎn)生較大的改變，水泥環(huán)薄厚程度不一，會誘發(fā)井內(nèi)聲場的改變，這一變化并不是由于固井質(zhì)量改變而誘發(fā)的，在砂泥巖地層中，開展變密度測井或者聲幅測井之中，會受到地層巖性變化影響，也會受到較大的孔隙度滲透率差異的影響[4]。

2.5 套管型號

套管型號極易對套管波的特征產(chǎn)生影響，套管的內(nèi)外徑和壁厚會對速度、幅度及頻率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，與此同時，其也屬于水泥環(huán)厚度改變的最主要因素，極易導(dǎo)致所接收的地層波特征改變，從而對固井質(zhì)量的判定產(chǎn)生影響。儀器間隙與套管間隙較大的情況下，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的聲波能量衰減，聲幅值相對較小，聲幅變密度測井地層波信號強度下降，與此同時，間隙過大，也會對儀器的居中性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致聲幅值過小。套管壁厚度增加，套管波的振幅會提升，聲幅值也會提升，但是其并不會對聲幅變密度測井產(chǎn)生較大影響。

2.6 儀器偏心

儀器偏心會極大程度影響聲幅，偏心時，聲幅測量值會相對于儀器居中的數(shù)值更小，嚴(yán)重情況下會對聲幅評價第一界面固井質(zhì)量的可靠程度產(chǎn)生影響。儀器偏心所產(chǎn)生的聲幅變密度影響主要以套管波極限穩(wěn)定性不足為主要表現(xiàn)，但是其不會產(chǎn)生較大的波形影響，依然可以借助聲幅變密度資料對第一和第二界面固井質(zhì)量開展評估，所以偏心對聲幅變密度測井的影響可以忽略不計。

2.7 儀器刻度

天然氣井固井中，為確保氣井安全，保障測試中不會竄槽，滿足壓裂改造需求，固井水泥漿一般情況下會向井口返回，導(dǎo)致井內(nèi)無自由套管刻度。聲幅測井曲線會隨深度改變的大小的意義，將對固井質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以可以通過建立聲幅刻度經(jīng)群，變革固井質(zhì)量評估方式進行改善，以此通過聲幅變密度自理哦啊對水泥的膠結(jié)率產(chǎn)生影響，可以通過完全膠結(jié)套管的地層能量比值評估固井質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，對聲幅變密度測井及聲幅測井開展固井質(zhì)量評估之中，影響因素較多，其中儀器是否能夠良好居中，儀器刻度及最佳的測井時間屬于最主要的影響因素，此外，天然氣氣侵、水泥微環(huán)隙、水泥漿配方、地層巖性、套管型號也屬于最主要的影響因素，最佳測井時間中，需要依據(jù)不同區(qū)塊及實際水泥漿的配方進行明確，應(yīng)采取聲幅變密度的主要測井方式，結(jié)合聲幅測井方式，合理選擇套管，以此提升固井質(zhì)量評價的準(zhǔn)確度。