浅谈固井水泥胶结第二界面测井评价的难题和对策

黄国光

摘 要：固井质量直接关系到油气井寿命、油气井产能和勘探开发的总体效益。笔者从目前最广泛的利用声幅曲线评价水泥胶结第一界面存在的问题出发，提出评价第二界面的必要性，初探几种可行的方法和对策。

关键词：固井质量；水泥胶结；第二界面；快速地层；扇区水泥胶结

0 引言

固井质量直接关系到油气井寿命、油气井产能和勘探开发的总体效益。固井后的水泥胶结质量评价举足轻重，方法有声幅、声幅变密度，利用扇区水泥胶结评价原理有阿特拉斯、康普乐、威德福各自的SBT测井，Tek-co的RIB测井、Sondex的RBT测井；利用超声波和声阻抗原理有哈里伯顿的CAST-V井周声波扫描成像测井、斯伦贝谢的CET超声波水泥评价测井和IBC套后成像测井等，俄罗斯生产的声波-伽马密度组合测井等。

值得一提的是，声幅变密度测井是目前国内最具性价比、最广泛使用的方法。但是在利用声幅变密度资料上面，一般把变密度仅仅作为检验声幅曲线的用途，拿来评价胶结质量的只用到声幅曲线。声幅测井开始于20世纪60年代，它的优点和缺点都很明显。优点是低成本、仪器简单易用、曲线量化直观容易。缺点是声幅测井响应是径向的平均响应，不能准确分辨径向窜槽和纵向窜槽，最大的缺陷就是无法评价第二界面。

1 用声幅测井评价水泥胶结质量存在的问题

测井技术得到很大的发展，特别是最古老的声幅测井仍有大量的市场，不夸张地说，声幅测井也是目前最滥用的方法之一。

1.1 声幅测井数据采集的影响因素 声幅的评价从源头数据就先天不足，采集的数据受干扰大，后期解释时不加以甄别，就会错误判断。对声幅测井施工的影响因素有很多，主要有以下几个方面：①仪器偏心导致声波幅度测值偏低。实验表明，偏心距为0.25in时，声幅幅度比完全居中时下降50%；偏心1in时，声幅幅度比居中时下降75%。②快速地层叠加掩盖。地层波速度比套管波还要快，在传播路径更远的情况下仍然比套管波更先到达接收器，和随后到达的套管波叠加，分辨不清，导致声幅曲线会测值很高，如果不加以识别，会得出胶结很差的假象。事实刚好相反，第一、二界面胶结都很好。③套管壁厚。套管可视为均匀介质，对声波的吸收是固定的。套管厚度越小，对声波衰减越大，声幅测值越低。④此外，水泥浆类型、抗压强度、凝固时间以及钻井液的污染都会影响对胶结质量的评价。声波频率也会对水泥与套管的胶结情况造成影响。

1.2 利用声幅评价第一界面的不足 利用声幅评价第一界面原理简单，但是需要一定的前提条件，如果不考虑这些条件，众多影响因素很容易导致评价结果偏差太大。有些油田甚至用声幅来综合评价胶结质量而不分第一、第二界面，有失偏颇。

以前片面地认为套管与水泥环胶结的质量是影响套管波首波幅度的唯一因素，随着认识的加深，人们发现水泥环的类型（低密度、G级加砂、纯G级）、厚度、水灰比、套管直径和壁厚及外部地层的声学特性等因素也对套管波首波幅度有影响。忽视这些因素的影响，有可能把胶结不好的层段判断为胶结中等甚至良好，也有可能把胶结良好的层段判断为胶结中等甚至不好。

1.3 评价第二界面的必要性 固井质量好应该是水泥与套管、水泥与地层的胶结均好为标准，而声幅测井曲线只能在一定程度上探测水泥与套管（第一界面）的胶结好坏，而无足够的信息来检查水泥与地层（第二界面）的胶结情况，这是用声幅曲线评价固井质量最大的不足之处。而第二界面具有更大的隐蔽性，固好第一界面，并不代表固好第二界面，大量油田生产的事实证明，在套管和水泥胶结好时，水泥和地层之间也有可能出现窜槽或胶结差，油气水窜的通道往往是第二界面。

2 水泥胶结第二界面评价的对策

2.1 利用变密度信息定量评价第二界面 声幅变密度测井所获得的变密度曲线，是一种包含波至时间、套管波、地层波、直达波等众多信息的全波列曲线，加以充分利用，才会发挥资料的有用价值，可以利用变密度信息进行定量评价。

声幅测井只能判断第一界面的胶结情况，但是不能评价第二界面的胶结情况。通过大量实测资料证明，用声幅变密度评价固井质量要比仅用声幅效果好得多，目前国内定量评价第二界面的方法有地层波能量积分法、能量谱法等，但由于各种原因，推广程度不高。在处理过程中人的判断仍然是必不可少的因素，没法做到如声幅测井评价的易上手、自动化，国内普遍仍然停留在定性评价上，缺乏大量的实验依据，只是根据测试结果寻求规律，反推验证方法的准确性，评价模型比较简单，不同油田的解释标准不同，不同解释人员的解释标准也不同；主观认知水平差异很大，往往凭工作经验或不完善的理论估算。尽管变密度的定性和定量评价存在一些缺点，相对于声幅的定量评价而言，从源头数据、影响因素等第一关头已经先进很多，值得推广。

2.2 采用扇区水泥胶结测井方法 扇区水泥胶结是一种通过记录声波衰减率的方法，比声幅能更好地反映水泥胶结情况，并且衰减率成像图形象直观，可分辨水泥环向与纵向的沟槽、空隙、胶结不均匀性以及大小和方位，有较高的周向分辨率。

康普乐SBT需要居中测量，不能测快速地层。阿特拉斯SBT则不受快递地层的影响，并且采用分立发射晶体的办法产生定向波束，突出水泥环与地层间的耦合作用，在松软地层井段，地层波仍然清晰，而声幅变密度测井中的地层波则很弱甚至没有，此外，SBT测量信号数字化，信噪比高，因此SBT测井仪的变密度易于解释。只要极板能贴靠紧密而不需要居中，目前斜井、水平井占很大份额，因此阿特拉斯SBT具有良好的应用前景。

尽管SBT等先进仪器具有很大的技术优势，考虑到经济方面的因素，建议将SBT测井作为精细评价固井质量的技术手段，主要用于重点疑难井的固井质量检测。

3 结语

固井作业中水泥胶结第二界面的情况比第一界面要更复杂、更重要、更隐蔽，有条件的情况下应该采用更合适、更优化的测井方法组合，后期解释进行更客观、更精细的固井质量评价，这样才能在后期作业的风险与效益中兼顾，力求平衡。

参考文献：

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