大直徑水泥密度測井評價方法及應用

王天雨　(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

蔣興才　(遼河油田裕隆實業集團有限公司，遼寧 盤錦 124011)

宮一傲　(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710300)

牟牮，王遂華，鄒瓊英

鐘偉，王勁松

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

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大直徑水泥密度測井評價方法及應用

王天雨(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

蔣興才(遼河油田裕隆實業集團有限公司，遼寧 盤錦 124011)

宮一傲(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710300)

牟牮，王遂華，鄒瓊英

鐘偉，王勁松

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

[摘要]隨著國內各地區對深層油氣勘探開發力度的加大，大量采用外徑在8in以上的套管進行中完固井，造成目前國內所常用的固井評價技術無法準確評價其固井質量。大直徑水泥密度測井能夠較好地解決大直徑套管固井評價的問題。通過模擬對固定條件下不同水泥密度、不同套管壁厚與計數率比值的關系進行分析，建立了水泥密度和套管壁厚的響應關系，并制定了相應的評價方法。該方法應用于遼河油田的生產井、探井中，解釋結論與固井情況相符。

[關鍵詞]大直徑；水泥密度；固井；套管壁厚度；微環隙

圖1　大直徑水泥密度儀器結構示意圖

1測井響應特征及評價方法

大直徑水泥密度儀器在測井時，儀器在井筒內居中，伽馬源向周圍發射0.662MeV的伽馬射線，射線被井內的泥漿、套管、水泥、地層等物質吸收和散射，接收探頭接收經過散射的伽馬射線并記錄。壁厚探頭源距較短，對套管壁厚的變化較敏感。水泥密度探頭源距較大，徑向探測范圍也較大，可以用來計算管外環形空間內充填介質密度和套管偏心率[2～8]。

水泥密度測井與通常的密度測井相似，密度和厚度探測器所接收到的散射伽馬射線計數率主要與儀器周圍電子密度的分布有關。射線計數率與探測距離和物質密度的基本關系如下[1～7]：

ln(I/Io)=cρcX

(1)

式中：I和Io分別為計數率和標準計數率，imp/min(imp為脈沖)；c為系數；ρc為物質密度，g/cm3；X為探測距離，m。

套管井是一復雜多層介質，在套管井中進行核密度測井時，探測器計數率主要受水泥密度、套管壁厚度、地層密度、井徑等因素影響。

1.1水泥密度響應分析

根據上述關系，在固定地層密度、井徑、套管壁厚的環境下，分別模擬標準水泥密度為1.6、1.8、1.9g/cm3的響應特征并進行回歸分析，建立套管外水泥密度與密度探測器計數率比的關系(如圖2所示)。

圖2　水泥密度響應關系圖版

圖3　套管壁厚度響應關系圖版

通過數據回歸方法，建立水泥密度與計數率比的關系式為：

ρ=4.5773-

(2)

式中：ρ為水泥密度，g/cm3；Ji、Jo分別為密度計數率和密度標準計數率，imp/min。

1.2套管壁厚度響應分析

同樣，在固定地層密度、井徑、水泥密度的環境下，分別模擬套管壁厚度為5、8、11、11.99mm的響應特征并進行回歸分析，建立套管壁厚度與套管壁厚度探測器計數率比的關系(如圖3所示)。

通過數據回歸方法，建立套管壁厚度與計數率比的關系式為：

dt=42.307-

(3)

式中：dt為套管壁厚度，mm；T、To分別為壁厚計數率和壁厚標準計數率，imp/min。

1.3評價方法

一般在評價固井質量時需要結合平均密度曲線、充填介質密度曲線和水泥密度成像圖來綜合分析：

1)若平均密度曲線數值較低，接近泥漿密度時，說明該段水泥量較少，為自由套管段。

2)若平均密度曲線數值較低，低于水泥漿密度允許范圍最小值時，說明該段未充滿水泥，固井質量較差。

3)若平均密度曲線數值較高，在水泥漿密度允許范圍內變化，且水泥密度成像圖上顏色較深，沒有淺顏色的縱向條帶，說明該段水泥充填較滿，固井質量好。

4)若平均密度曲線數值較高，在水泥漿密度允許范圍內變化，但水泥密度成像圖上有淺顏色的縱向條帶，說明該段存在水泥溝槽或孔洞。

5)充填介質密度曲線1～3可以分別反映井周各方向的充填介質密度變化情況。在水泥充填均勻井段3條密度曲線應基本重合；當3條密度曲線差異較大時，說明各方向水泥充填的不均勻；如果有1或2條充填介質密度曲線數值較低，且低于水泥漿密度允許范圍最小值時，則在該方向上可能存在水泥溝槽。

2應用效果分析

2.1識別水泥缺失

圖4　A井大直徑水泥密度測井解釋成果圖

2.2識別水泥溝槽和孔洞

圖5　B井大直徑水泥密度測井解釋成果圖

2.3識別微環隙

3結論及認識

通過對大直徑水泥密度固井質量評價方法的應用情況進行分析和總結，取得了一定的認識：

2)該方法可反映套管偏心和套管壁厚度變化情況。

3)該方法可反映管外水泥量變化情況，并可顯示水泥環孔洞、溝槽情況。

4)單獨使用該方法無法評價微環隙，在實際應用中應綜合相關聲波固井評價測井方法的結論來識別微環隙。

圖6　C井大直徑水泥密度測井解釋成果與變密度對比圖

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[3]張維平，馬貴福.俄羅斯固井質量測井儀及解釋方法[M] 北京：石油工業出版社，1998.

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[7]何建新.俄羅斯固井質量測井儀器刻度井群實驗數據分析[J]. 測井技術，2010，34(2)：120～124.

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[編輯]龔丹

Evaluation Methods and Application of Cement Density Logging in Large Diameter Wells

Wang Tianyu，Jiang Xingcai，Gon Yiao，Mou Jian，Wang Suihua，Zou Qiongying，Zhong Wei,Wang Jinsong

(FirstAuthor’sAddress：GWDCWirelineLoggingCompanyofCNPC，Panjin124011，Liaoning，China)

Abstract:With the increase of the exploration of deep-buried oil in all areas across the country，casings with outer diameters greater than 8 inches were widely utilized for well cementation in a multiple-completed well，thus the commonly used well cementation evaluation technique could not correctly evaluate the cementation quality of large-diameter casings. While cement density logging in large diameter casing wells could solve the problem of evaluation cementing of large diameter casings. Simulation methods are used to analyze the relationship between cement densities，casing thicknesses，and counting rates under fixed conditions，the responding relationship between cement densities and casings thicknesses is established，and related evaluation method is developed. This method is applied in production wells and exploration wells in Liaohe Oilfield，and the interpretation conclusions are in consistent with that of cementation.

Key words:large diameter；cement density；casing wall thickness；micro annulus

[中圖分類號]P631.84

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)8-0026-05

[作者簡介]王天雨(1976-)，男，工程師，現主要從事測井解釋與綜合評價工作，263092060@qq.com。

[收稿日期]2015-06-30

[引著格式]王天雨，蔣興才，宮一傲，等.大直徑水泥密度測井評價方法及應用[J].長江大學學報(自科版),2016,13(8):26～30.