声幅-变密度测井干扰因素对测井质量的影响

2764测井仪器

声幅-变密度(CBL、VDL)仪器采用单发双收结构,源距分别为3ft 和5ft,利用3ft源距的接收器记录套管波幅度(CBL),幅度衰减与套管和水泥的胶结程度有关;利用5ft源距的接收器记录变密度曲线,评价水泥与地层的胶结程度。套管井中,声幅-变密度测井受到许多因素的影响,其中一些是由于仪器本身的原因引起的,而另一些则是由于固井一、二界面各声波传播介质的特殊性质造成的。前者在测井资料中有一定的反映,可以根据测量所得到的资料进行识别,从而在固井质量评价中对其影响进行一定的校正;而后者多是由于井身特殊情况造成的,不易识别。要保证声幅-变密度曲线的质量,准确评价固井质量,以上影响因素必须予以考虑。本文从测井过程中比较常见的异常现象来分析、探讨影响因素的成因,以便使曲线质量得到提高。

1、声幅曲线重复性差

声幅-变密度测井需要的是两头重复来检测仪器的稳定性,在实际的测井过程中往往发现曲线的重复性超标。一方面,这是由于仪器本身的性质决定的,而另一方面,影响因素的干扰也不容忽视,其中最为重要的是仪器偏心因素造成的影响。

1)偏心对声幅的影响

仪器所记录的声波信号实际上是来自各个方向的套管波的叠加,当仪器偏心时,各方向的套管波到达接收器的时间不一致,最快到达的波只是某个方向上信号首波叠加的结果,因而要比仪器居中时测量的声波幅度小。随着仪器偏心的增大,首波幅度所受的影响也相应增大,套管波幅度降低得越多。在测井过程中,我们通常使用绑扎扶正器来达到仪器的居中,往往由于扶正器绑扎的不牢固或者长时间和套管壁摩擦使得扶正器变形,这些现象都将造成仪器产生偏心,从而使主曲线和重复曲线误差超标。

2)偏心对变密度的影响

仪器偏心不仅会降低套管波首波的幅度,而且在某些时候与套管波的后续波实现相位叠加,在变密度图上出现明显的垂直条带,反映在波列上则是套管波首波幅度小于后续波幅度。依靠这一点,可以对仪器偏心进行相应识别。

在完全胶结和空套管情况下,仪器偏心对解释结果的影响是很小的,可以不予考虑,只有当一界面胶结不完全时,利用声幅评价一界面时才会受到一定的影响,此时结合变密度测井资料,仍然可以给出正确的评价结论,因此它对固井质量评价的影响相对而言是较小的。

2、声幅曲线限幅

所谓曲线限幅现象,就是在声波变密度测井中所测的CBL曲线原本应该记录的是第一胶结面套管波首波幅度随深度变化的曲线,但由于种种原因成了一条直线,即产生了信号失真现象。该现象的存在将会严重影响到测井曲线的质量,同时在解释时对固井质量难以做到正确判断。

通过分析,限幅现象产生的原因主要有两个方面:一是井下接收到的声波信号首波幅度大于仪器放大电路饱和值;二是测井前在自由套管中首波幅度刻度值偏低。变密度测井仪接收到的CBL信号,反映的是第一胶结面套管波的首波幅度随深度变化的曲线,首波幅度大小的变化趋势,决定了CBL曲线的变化趋势,而首波幅度的大小,又受电路对信号放大增益控制的影响,如果首波幅度调节不合适或自由套管中首波幅度刻度值不合适,则CBL曲线中就会出现限幅现象,无法从曲线中得出正确的解释结果。

仪器本身电路造成的原因我们在这里不做分析,单从仪器的刻度问题来分析限幅现象产生的原因。对于变密度仪器来说,测井前,应首先在自由套管中对首波幅度进行一次标准刻度,这次刻度值即应成为测井信号幅度的最大值。但是,如果仪器在没有完全耦合或者选择的刻度点不是最大值的情况下进行了刻度,刻度值就不能正确地反映自由套管中的声波能量,即首波最大幅度值没有被正确反映出来,井下仪器的读数与地层参数之间的关系不成线性,井下仪器提供给地面的信号经地面A/D转换时,就会输出某一近似的定值,从而出现了异常的限幅现象。

3、全井段固井的声幅-变密度刻度问题

目前,随着油田开发要求的不断提高,很多井在固井时水泥都返高到地面,也就是说在井筒内不再有自由套管的存在。这对于声幅-变密度这种需要在井筒内自由套管处刻度的仪器来说无疑是个难题。在测井的过程中,只能选择最高点作为刻度点,那么,这种选择的结果往往并不是真正的自由套管,这就使得那些原本固井质量合格的井段,就会由于刻度原因,造成解释结论错误。

目前有一种方法是在地面接一节空套管,人工做出一段自由套管进行刻度,但实际效果并不理想,大多数人工自由套管并不能模拟出正确的空套值。这是由于空套外的环境造成的,根本的解决方法就是用不受井筒环境限制的俄罗斯变密度仪器或其他先进的刻度方法替代。目前比较有效的方法是选用与所测井套管大小、环境值等相同的经验刻度值测井,这就要求操作员平时要建立相应的刻度数据库来支持。

4、一次声幅和二次声幅不吻合

在进行固井质量测量的时候,经常会碰到固井质量不合格的情况,采取的对策是对固井质量不合格井段进行射孔挤水泥的施工,然后再进行二次声幅测井。在个别的非射孔井段,就会出现一次声幅和二次声幅不吻合的现象,原来一次测井水泥交接良好的井段在二次声幅测井的时候就会出现不合格的现象,使得测井方面不能自圆其说。

通过分析发现,这是由于两个方面的原因造成的,一是在进行射孔挤压水泥的施工过程中,由于射孔弹爆炸时产生的震动导致套管与水泥环之间产生了微隙,使套管波波幅变大,形同胶结不好。此种情况下,CBL和VDL测井所受的影响基本相同,无法准确判断实际的固井情况。二是水泥胶结时间过长。注水泥过程中,由于注入速度变化,井眼直径不规则或地层压力差异等原因,使得在部分层段封隔了钻井泥浆。由于泥浆和水泥的混合,降低了水泥的浓度和密度,在这一情况下的水泥胶结候凝时间长,凝固后水泥中存在大量连通孔隙,不具封隔作用。基于心上原因导致了一次声幅和二次声幅的不吻合,在2003年测过一口井的二次声幅,和一次声幅不吻合,但却和三次声幅相吻合,验证了上面的分析是正确的。

结论

1)声幅-变密度测井中扶正器的作用非常重要,它直接影响到测井曲线的质量。因此,对扶正器的选材、尺寸、以及捆扎方式做为测井过程中的一项重要工作加以重视,将会极大的提高测井曲线的质量。

2)在自由套管中对首波幅度刻度时,仪器必须充分耦合,必须找到最高值以后才能进行刻度,以得到正确的刻度值。

3)在全井段固井比较多的区块,应该选择那些不受井筒环境限制的仪器和刻度方法,以确保固井质量解释的真实性和可靠性。