PS系列固井質量檢查測井儀在煤層氣測井中的應用

摘 要：本文對固井質量檢查測井儀在測井中的各個參數進行了如實詳盡的介紹，同時和石油固井檢查儀的測井資料進行了簡單對比和評價，為以后測井工作提供參考。

關鍵詞：固井；自然伽馬；磁定位；聲幅；變密度

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A

本文在長期應用與研究的基礎上，對PS系列測井儀器在固井質量檢測中的實際問題，通過具體實例進行研究分析，讓使用者了解該儀器在測井中常遇的各種問題，為以后測井服務。

一、自然伽馬

在煤田測井中，自然伽馬已是成熟的方法，在裸眼井中儀器接受的是地層中所含天然放射物質所發出的射線，而固井質量檢查測井中，儀器所接受的是經過套管屏蔽后衰減的射線，射線強度已經有所降低，所以曲線的幅度比裸眼井也要低，但形態與裸眼井完全一致。這方面，PS系列固井質量檢查測井儀沒有任何問題，自然伽馬測量是其成熟技術。

二、磁定位

磁定位是測量套管連接部位對磁場產生影響變化的測井參數。儀器中有磁鋼，在周圍形成電磁場，儀器在井中上下運動，就是套管相對磁場運動，切割磁力線，產生電動勢，儀器連續記錄，形成曲線，在套管連接處由于壁厚發生變化，所以在曲線相應深度位置產生異常。這方面該儀器在曲線上反應靈敏，套管有多種型號，直徑有大有小，直徑小的套管異常幅度大，直徑大的套管異常相應小。有的生產井中煤層段開始使用玻璃鋼，儀器也能靈敏的反應出，由于在鋼制套管中，即使在均勻的每節套管中部，曲線由于儀器的運動，曲線也有微弱的波浪線反應，而在玻璃鋼的部位，由于無產生電動勢的物質，曲線是平直線，且與鋼管連接處，由于物質反差巨大，所以曲線相應處反應明顯，借此可以區分所下套管種類和節箍位置。如圖1。曲線680米處對應為玻璃管，其上下所對應異常為玻璃管連接節箍，663米所對應的異常為鋼管間的節箍。

三、聲幅

聲幅是檢測固井質量的重要參數，針對是套管和水泥的膠結面，也就是常說的第一界面。聲幅接受的是縱波的滑行波，測得是首波幅度值。它能反應水泥和套管凝結程度，在煤層氣測井中，由于套管外水泥凝結不一致，聲幅幅度變化也不一樣，一般自由套管聲幅最大，固井質量好井段聲幅最小。（見圖2）

在自由套管段，聲波信號從發射器發出經過套管到接收器，由于套管外無水泥，信號幾乎不衰減，所以聲幅大。當到達固井段，由于套管外有水泥，滑行波將通過水泥將聲波能量傳入地層，所以聲幅幅度將有所衰減，水泥越少，衰減越少。據此可判斷套管外水泥返高界面，水泥返高界面應該在固井聲幅曲線由低幅度到高幅度過渡的半幅點處。如圖3水泥返高在228.5附近，上聲幅曲線幾乎是百分百，其下明顯低下來。

一般對固井質量評價標準以固井段的聲幅占自由套管的百分比來評價，具體如下：

U=A/Afp^*100%

A-計算深度點的聲幅值， 單位為毫伏（mV）

Afp-自由段套管的聲幅值，單位為毫伏（mV）

U-相對聲幅值，單位為分數（%）

目前煤層氣中對固井第一界面評價標準如表1。

有一點另外，在高速地層，往往聲幅較大，高速地層一般有石灰巖，火成巖等，由于巖石特性硬度大，強度高，聲波雖然傳入地層，但衰減較少，聲速比鋼管還快，地層波先到達接收器或重疊在套管波之上，所以聲幅較高，但比自由套管聲幅低，這時會認為固井質量差，其實不是這樣的。尤其在山西大面積煤層氣井中，二疊系中有穩定的灰巖層。固井質量還要參考全波列。如圖4，聲幅高的和自然伽馬低的部位即為灰巖。

我國西南地區固井常用低密度礦渣水泥，密度低，所以聲波通過水泥向地層傳輸的能量相對少些，曲線聲幅相對高，隨著水泥密度增加，聲幅值減小。而低密度水泥固的井，聲幅值偏大，易造成把固井好的井段認為不好，水泥密度大于1.89g/cm³時，聲幅曲線能完全反應固井的好壞，質量評價標準就相對低些，一般石油系統評價標準如表2， 對于密度大于1.30g/cm³、小于1.75 g/cm³的低密度水泥，可以用膠結比評價水泥膠結質量。

另外，儀器在井內偏心對所測聲幅曲線影響較大，聲幅不穩定，會將固井好的地方反應成不好。在使用中經過多次對比，如果不居中曲線反差極大，甚至不能用。所以固井儀器的扶正器要求嚴格，使儀器盡可能居中。

測井時間對固井質量測井也有要求，測井早了，水泥尚未凝結，抗壓強度低，與套管耦合差，使套管幅度變大，把膠結好的井段誤認為膠結不好。如果等的時間過長，浪費鉆機成本，現在煤層氣測井中一般在固井完成后48小時測井。

PS系列固井質量檢查測井儀在使用中都符合這些規律。但與石油系統固井質量檢查儀器有所不同，那就是在固井段套管接箍的部位，石油儀器聲幅曲線不會有明顯的變化，PS系列固井儀器聲幅曲線會有明顯變化；在自由套管段都一樣，套管接箍都有明顯反應。

四、全波列。全波列是評價水泥和地層膠結質量的重要參數，也就是固井第二界面質量，同時它對第一界面有相關反應。

在自由套管段，套管外無水泥，都是泥漿，聲波能量與地層耦合差，全波列反應都是套管波。當第一界面良好的情況下，在固井質量好的地方，套管外水泥與地層膠結良好，聲波能量從發射器發射后，經過地層到達接收器，全波列無套管波，只出現地層波，地層波是連續變化的黑條帶波紋；當固井差的時候，因水泥與地層膠結不好，中間加有泥漿，耦合不好。聲波經過水泥后，再到地層，因為中間加有泥漿，能量從泥漿傳入接收器，全波列顯示為泥漿波或不清晰的地層波。當第一界面不好的情況下，地層波也會受到耦合因素的影響而變差。煤層氣第二界面評價標準如表3。

如圖5，右側為全波列。462米以上全波列左側黑直條帶為套管波，只能評價為不合格和自由套管；而以下左側則因為有了水泥而無套管波，則第一界面良好，但地層波較弱，幾乎不能辨認，評價為不合格。而圖6，全波列無套管波，且地層波強且清晰，可評價為優。

五、研究結論

PS系列固井質量檢查測井儀全波列顯示圖形清晰，波列整齊，資料結果可靠。但在使用中應注意儀器的局限性和使用條件，如儀器在套管中的居中；聲幅在快速地層的反映，低密度水泥對曲線的影響等。只要注意這些，就能達到需要目的。

參考文獻

[1]何建新，不同密度水泥固井質量評價的實驗研究[J].測井技術，2009，08.

[2]于蘭.聲波變密度水泥膠結測井解釋及固井質量評價方法[J].國外測井技術，2008，08.