國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀改進(jìn)與應(yīng)用

代克軍，李衛(wèi)強(qiáng)，王海軍，邵 波，李 偉，王 韜

（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司天津分公司，天津 300280）

0 引言

分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀是一種應(yīng)用于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)的測(cè)井儀器，與傳統(tǒng)的CBL 相比，能夠更直觀地以圖像形式反應(yīng)井周的固井質(zhì)量，且具有較高的周向分辨率，能夠確定水泥竄槽的大小和方位[1]。該儀器測(cè)量時(shí)受偏心影響較小，在斜井中仍可取得優(yōu)質(zhì)測(cè)井資料[2-3]。基于上述優(yōu)點(diǎn)，該儀器在各大油田得到廣泛使用。然而，國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀在一些固井質(zhì)量比較差、5寸套管或者自由套管的情況下經(jīng)常出現(xiàn)VDL 波形飽和現(xiàn)象，儀器測(cè)量的到時(shí)易受噪聲的影響。這些問(wèn)題對(duì)國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀應(yīng)用效果產(chǎn)生一定負(fù)面影響。

1 國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井概述

國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井組合為磁定位CCL 短節(jié)、自然伽馬短節(jié)、通信短節(jié)、推靠極板短節(jié)和VDL 變密度短節(jié)。磁定位CCL短節(jié)為專用于國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀的磁定位儀器，與其他常規(guī)磁定位儀器不能通用，作用是測(cè)量套管節(jié)箍位置；自然伽馬短節(jié)是測(cè)量地層自然伽馬射線，用于地層深度的校正；通信短節(jié)是線路的中樞，控制和采集所有的測(cè)量參數(shù)，控制地面通信；推靠極板以環(huán)繞的方式在井眼周向的6 個(gè)角度區(qū)塊定量測(cè)量套管外水泥膠結(jié)的完整性[4-5]；采用改良的VDL 短節(jié)測(cè)量水泥與地層界面的膠結(jié)情況，在軟地層中使用效果良好。

2 VDL 接收信號(hào)飽和問(wèn)題與解決

2.1 問(wèn)題描述

在一些固井質(zhì)量比較差、5 英寸套管、自由套管的情況下出現(xiàn)VDL 采集波形飽和現(xiàn)象，圖1 所示為在伊朗AHWAZ 地區(qū)AZNS 某井出現(xiàn)的VDL 信號(hào)飽和現(xiàn)象。儀器的現(xiàn)場(chǎng)檢查與刻度均正常，但是在測(cè)井過(guò)程中出現(xiàn)VDL 采集信號(hào)飽和現(xiàn)象，即使在地面將VDL 增益調(diào)到零值的情況下還是處于飽和狀態(tài)，影響了固井質(zhì)量的解釋分析與評(píng)價(jià)。

圖1 VDL 采集波形飽和現(xiàn)象

2.2 分析解決

VDL 聲波變密度測(cè)井儀器由控制器、發(fā)射電路板、發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、VDL 換能器（發(fā)射接收探頭）和接收板組成。結(jié)合電路布局和更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度考慮，最優(yōu)化方案是只改進(jìn)接收板前置放大電路。接收電路板前置放大電路如圖2 所示，U1 用于VDL 信號(hào)的接收，其輸出經(jīng)過(guò)高通濾波后，通過(guò)多路選擇器送往數(shù)字處理線路處理。在VDL 接收前置放大器電路中，放大倍數(shù)與R3 的值成反比關(guān)系，R3 為2.1 kΩ，電路放大倍數(shù)為20 倍。因此，通過(guò)修改前置放大器放大倍數(shù)來(lái)改善信號(hào)狀況。通過(guò)多次試驗(yàn)，將R3 阻值換成50 kΩ 后，電路放大倍數(shù)變成1.8 倍。在正常情況下不影響電路的采集性能，在自由套管、5 英寸套管或者固井質(zhì)量差的情況下也不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

2.3 改進(jìn)效果

經(jīng)過(guò)改進(jìn)的儀器，由于接收能量變小，VDL 波形恢復(fù)正常，如圖3 所示，保證了固井質(zhì)量的準(zhǔn)確性。

3 到時(shí)曲線噪聲問(wèn)題與改善

3.1 問(wèn)題描述

在伊朗AHWAZ 地區(qū)AT 老區(qū)塊某井DTMN 與DTMX 曲線出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，如圖4 所示，灰色方框內(nèi)的測(cè)井曲線出現(xiàn)噪聲干擾，影響儀器使用效果。

3.2 分析解決

造成到時(shí)曲線出現(xiàn)干擾的原因有：①儀器采集電路的地線處理不佳；②分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井受井壁影響較大。因此，首先要減少信號(hào)接收處理過(guò)程中的噪聲干擾，在電源板的輸入端和輸出端增加地線接到儀器外殼，從而減少電源噪聲；在采集板的輸入端及輸出端增加地線，接到儀器外殼，減少信號(hào)采集過(guò)程中的噪聲。另外，在測(cè)井之前要進(jìn)行套管刮壁，保證套管內(nèi)壁干凈，盡量降低井壁影響。

圖2 接收前置放大電路

圖3 改進(jìn)后的VDL 采集波形

圖4 有噪聲毛刺的DTMN 與DTMX 曲線

3.3 改進(jìn)效果

改進(jìn)儀器，刮完井壁后，重新進(jìn)行分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井，圖5測(cè)井資料為改進(jìn)后的效果，圖中灰色方框內(nèi)DTMN 與DTMX 曲線平滑無(wú)噪聲。

圖5 平滑的DTMN 和DTMX 曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)測(cè)井儀器在穩(wěn)定性和可靠性方面與進(jìn)口儀器還存在較大差距。在儀器測(cè)井應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，完善改進(jìn)儀器性能，提高測(cè)井資料的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本文通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)分區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的VDL 波形飽和以及到時(shí)曲線噪聲問(wèn)題，從降本增效角度出發(fā)，采用稍微改良電路的方式，解決儀器存在的較大問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)井，應(yīng)用效果良好。