扇区水泥胶结测井介绍

2580测井仪器

一、ATLAS SBT

扇区水泥胶结测井仪(Segmented Bond Tool)是BAKER ATLAS研制的用于评价固井质量的测井仪,该仪器沿井眼纵向和横向两个方向测量水泥的胶结质量。

它利用装在六个滑板上的12个高频定向换能器的声系来定量测量套管周围六个60度区块。有六个动力推靠臂,每个臂把一块发射和接收换能器滑板贴在套管内壁上。该仪器设计考虑的短源距使补偿衰减测量结果基本上不受快地层的影响,并能用于各种流体的井内,包括重泥浆和含气井液。
只要保持滑板与套管内壁的接触,一般的偏心不影响测井结果。该仪器能提供”定向束”全波波列或变密度显示。声波能量的定向方式突出水泥与地层界面的效应,同时使套管效应减至最小程度。总之,该仪器测量结果受快地层、井内流体类型和偏心的影响很小,是目前检查固井质量及管外窜槽十分有效的主要技术手段。

图1
图1

1、仪器设计思想

传统检测固井质量的方法有CBL和VDL,CBL用的是单发单收声系,判断第一胶结面的情况,VDL用的是单发双收声系,除了能判断第一胶结面外,还能判断第二胶结面的情况。这两种情况提供的测量都是沿套管周边平均的结果,这类测量使它难于区分围绕套管的低抗压强度的水泥,以及套管周围水泥胶结好但周长中有一小区块水力隔离差这两种情况(如图1)。这样用普通水泥胶结仪器判断固井质量具有局限性,为此ATLAS公司研制了SBT测井仪。该仪器能对水泥胶结质量从纵向和横向沿套管周边进行定量测量。

图2
图2

2、测量原理

1)SBT测量系统

SBT以环绕方式在包括整个井眼的六个角度区块定量测量水泥胶结的完整性。声波换能器装在六个极板上,滑板与套管内壁接触,进行补偿衰减测量,SBT声波滑板阵列360度展开图如图2所示,SBT也提供改进的全波测量和鉴别井眼低侧的仪器方位曲线,两个井下加速度计用来确定下井仪相对于井斜的低侧,当下井仪垂直时,相对方位是多解的,而且可能是变化的,当井斜大于1°时,相对方位测量精度在±5°以内。

图3
图3

2)声束的控制

SBT采用声波换能器控制技术增强滑板换能器和全波列发射器二者的输出。折中技术也同时利用两个发射单元(每个为1/4波长)控制发射器的方向特性。工作时,从所要求的方向最远的单元首先发射,当声波从第一单元通过第二单元时,第二单元发射,从而增强了该预定方向上的声波(如图3)。有效声波能量增大4倍,因为声波强度随幅度的平方变化。

图4
图4

可控换能器特别提高了变密度测井或全波显示的质量,因为它增强了地层方向的声波能量。因此波列分析有了改进,特别是对低速地层。

3)补偿测量

在每个SBT分区中,利用四个邻近滑板上的两个发射器和两个接受器组成的声系在两个方向来测量声波衰减。在操作次序方面,发射器T1发射(如图4),测量R2和R3处的声幅,定义为A12和A13。然后T4发射,测量声幅A42和A43。然后按下式计算出衰减:

衰减=10log{(A12*A43)/(A13*A42)}

图5
图5

二次测量结果组合组合在一起来求补偿后数值,它不取决于接受器灵敏度或发射器的能量。这种测量过程对六个分区中每一个进行重复。

这种发射和接收器的排列也补偿了套管表面不平和内壁有残留水泥的影响。在整个范围内完全进行补偿。

二、CS400 SBT

1、该仪器沿仪器轴加装了八个源距为2英尺的发射和接收探头组,可以提供圆周上八个独立扇区声波幅度,根据这八个扇区声幅可以作出套管外的水泥分布剖面图:

2、井下工作示意图

图6
图6

3、SBT测井资料

所测曲线:自然伽玛:GR ;套管接箍磁记号:CCL ; 8条套管波声幅值:AMP1〜AMP8 ;平均、最大、最小声幅值:AAVG、AMAX、AMIN ; 3英尺声幅值:AM3F ;5英尺声波值:AM5F ; 3英尺套管波到时:TT3F ;5英尺套管波到时:TT5F; CBL胶结指数:BI ;衰减系数:ATTN ;张力:TEN; CBL/VDL波形和水泥图。

图7
图7

三、SBT与变密度测井相比

存在的优点

1、仪器环井周分为六个区域测量水泥胶结情况;

2、不受快地层的影响;

3、声波能量的定向方式突出水泥与地层界面的效应,同时使套管效应减至最小程度;

4、适合在各种流体的井内测井,包括重泥浆和含气井液;

5、不受仪器偏心的影响,可以在水平井中进行测量;

6、可沿套管整个圆周纵向和横向测量水泥胶结的质量;

7、利用补偿衰减测量水泥胶结情况,对有无空套管刻度都可进行测量(适合于水泥返到地面胶结固井质量评价)。