油气井固井质量评价.pdf

2010年8月30日2010年8月30日 油气井固井质量评价 主要内容 2. 2. 固井质量备受关注固井质量备受关注固井质量备受关注固井质量备受关注 3. 3. 固井施工质量评价固井施工质量评价固井施工质量评价固井施工质量评价 4.4. CBL/VDLCBL/VDL固井质量评价固井质量评价固井质量评价固井质量评价 6.6. SBTSBT固井质量评价固井质量评价固井质量评价固井质量评价 7.7. 水泥胶结测井固井质量综合评价水泥胶结测井固井质量综合评价水泥胶结测井固井质量综合评价水泥胶结测井固井质量综合评价 1. 1. 油气井固井油气井固井油气井固井油气井固井 9. 伽马密度测井伽马密度测井9. 伽马密度测井伽马密度测井 8. 8. 反射回波成像测井反射回波成像测井反射回波成像测井反射回波成像测井 5.5. RBTRBT测井测井测井测井 1. 油气井固井1. 油气井固井 全世界每年钻井和完井数以万计，有的是 油气井，有的是干井，有的是注水井。几乎每 口井都固井。固井又称油气井注水泥。从同一 井段同一尺寸套管注水泥的时间顺序来说，油 气井注水泥又可分为正常注水泥（或称 全世界每年钻井和完井数以万计，有的是 油气井，有的是干井，有的是注水井。几乎每 口井都固井。固井又称油气井注水泥。从同一 井段同一尺寸套管注水泥的时间顺序来说，油 气井注水泥又可分为正常注水泥（或称“初次注 水泥 初次注 水泥”、、“一次注水泥一次注水泥”）和补注水泥（或称）和补注水泥（或称“二 次注水泥 二 次注水泥”）两类。）两类。 1.1 历史回顾历史回顾 1824年，英国工程师年，英国工程师Joseph Aspdin获得第一项专利，标 志着水泥发明成功。他研制的波特兰水泥是把粘土和生石灰 混合起来再经过焙烧而成的人造材料。 获得第一项专利，标 志着水泥发明成功。他研制的波特兰水泥是把粘土和生石灰 混合起来再经过焙烧而成的人造材料。Aspdin之所以称它为 波特兰水泥，只因为它凝固后类似于英国近海波特兰岛 （ 之所以称它为 波特兰水泥，只因为它凝固后类似于英国近海波特兰岛 （Portland）上的石头。 二十世纪初，波特兰水泥开始用于油井。到 ）上的石头。 二十世纪初，波特兰水泥开始用于油井。到1917年，油 井水泥被普遍使用，大部分水泥的基本成分仍是波特兰水泥。 美国石油学会（ 年，油 井水泥被普遍使用，大部分水泥的基本成分仍是波特兰水泥。 美国石油学会（American Petroleum Institute，简称，简称 API）制定了严格的油井水泥生产工艺规范。油井水泥的主 要成分是二氧化硅，因而油井水泥生产又称为 ）制定了严格的油井水泥生产工艺规范。油井水泥的主 要成分是二氧化硅，因而油井水泥生产又称为“硅酸盐工业硅酸盐工业”。。 石油天然气钻井可以追溯到久远的古代。一千九百 多年以前的东汉章帝时期（公元 石油天然气钻井可以追溯到久远的古代。一千九百 多年以前的东汉章帝时期（公元76年至年至88年），在现今 中国的自贡市，古人便开始了井盐生产。明朝钻井已经 程序化，形成包括下竹（下套管）在内的完整工艺。 年），在现今 中国的自贡市，古人便开始了井盐生产。明朝钻井已经 程序化，形成包括下竹（下套管）在内的完整工艺。 1835年，中国人用顿钻在四川自贡钻成世界上第一口超 过 年，中国人用顿钻在四川自贡钻成世界上第一口超 过1000m的深井。 一般认为，美国石油工业开始于 的深井。 一般认为，美国石油工业开始于1859年钻探的年钻探的Drake 井。该井在美国首次发现油气。井。该井在美国首次发现油气。1920年，美国将年，美国将2000ft～～ 3000ft（（609m～～914m）的井视为深井。直到二十世纪二 十年代后期，才有几口井深度超过 ）的井视为深井。直到二十世纪二 十年代后期，才有几口井深度超过6000ft（（1826m）。）。 1903年首次将水泥用于油井固井中。联合石油公 司（ 年首次将水泥用于油井固井中。联合石油公 司（Union Oil Co.）的）的F. F. Hill在加利福尼亚劳木 斯油田，把 在加利福尼亚劳木 斯油田，把50袋纯硅酸盐水泥混合好后，用倾卸筒 （捞砂筒）送入井中，以封堵油层上部的水层。候 凝 袋纯硅酸盐水泥混合好后，用倾卸筒 （捞砂筒）送入井中，以封堵油层上部的水层。候 凝28天后，把井内的水泥塞钻掉，再钻穿油层后完 井，水层已被有效封隔，证明采用水泥固井是切实 可行的。不久之后，这种方法就在加利福尼亚的油 田推广开来。 天后，把井内的水泥塞钻掉，再钻穿油层后完 井，水层已被有效封隔，证明采用水泥固井是切实 可行的。不久之后，这种方法就在加利福尼亚的油 田推广开来。 1910年，年，A. A. Perkins在加利福尼亚第一次使用 双塞法固井。从此，开始在 在加利福尼亚第一次使用 双塞法固井。从此，开始在600m～～900m的浅井中固 井。当初把用铸铁和皮板制成的塞子投入井中，以清 除粘附在套管上的钻井液。在注水泥过程中，蒸汽压 力将上塞向下顶。当塞子到达井底时，压力增加而关 闭蒸汽泵。目前注水泥的关键工艺正起源于此。 的浅井中固 井。当初把用铸铁和皮板制成的塞子投入井中，以清 除粘附在套管上的钻井液。在注水泥过程中，蒸汽压 力将上塞向下顶。当塞子到达井底时，压力增加而关 闭蒸汽泵。目前注水泥的关键工艺正起源于此。 1920年，年，E. P. Halliburton（哈里巴顿）在俄克拉何 马州海威特油田开始在油井注水泥。但是在其后的 （哈里巴顿）在俄克拉何 马州海威特油田开始在油井注水泥。但是在其后的20年 中，注水泥作业中都只使用单一品种的纯水泥且不使用 外加剂。 年 中，注水泥作业中都只使用单一品种的纯水泥且不使用 外加剂。1940年，由于哈里巴顿油井注水泥公司和道维 尔有限公司的竞争，出现了两种水泥和三种外加剂。现 在，水泥品种繁多，仅 年，由于哈里巴顿油井注水泥公司和道维 尔有限公司的竞争，出现了两种水泥和三种外加剂。现 在，水泥品种繁多，仅API水泥就有水泥就有9级水泥，还开发并 使用许多特种水泥。水泥外加剂已经发展到数百种，可 以应付各种复杂和特殊的井下条件和技术要求。 级水泥，还开发并 使用许多特种水泥。水泥外加剂已经发展到数百种，可 以应付各种复杂和特殊的井下条件和技术要求。 API规范虽未涵盖宽范围深度和压力的水泥性质， 但它们规定了根据所需水泥性质向购物者保证的最低 要求。此外， 规范虽未涵盖宽范围深度和压力的水泥性质， 但它们规定了根据所需水泥性质向购物者保证的最低 要求。此外，API规范简化了生产厂家、批发商与使用 者之间的联系。 规范简化了生产厂家、批发商与使用 者之间的联系。 API规范并非官方强制执行的标准，但是，使用规范并非官方强制执行的标准，但是，使用 API商标就表明生产商按商标就表明生产商按Spec10列出的规范生产水泥。列出的规范生产水泥。 API将水泥划分成将水泥划分成A、、B、、C、、D、、E、、F、、G、、H、、J共共9 级。我国油井水泥主要为级。我国油井水泥主要为G级。级。 1.2 固井质量评价的重要性固井质量评价的重要性 一、形成足够的剪切胶结力，支撑套管； 二、形成足够的水力胶结力，封隔油、气、 水层。 一、形成足够的剪切胶结力，支撑套管； 二、形成足够的水力胶结力，封隔油、气、 水层。 因此，如果固井质量评价结论不符合实际，就向固井 公司发出错误信号。原本固井质量合格的作业被评价为 因此，如果固井质量评价结论不符合实际，就向固井 公司发出错误信号。原本固井质量合格的作业被评价为“不 合格 不 合格”，固井服务承包商必然修改固井设计，结果一方面可 能将在本井造成对试油资料和生产动态资料的错误分析， 从而耽误油气层发现或造成不必要的验窜和补注水泥等作 业。另一方面，原本固井质量不合格的作业将被评价为 ，固井服务承包商必然修改固井设计，结果一方面可 能将在本井造成对试油资料和生产动态资料的错误分析， 从而耽误油气层发现或造成不必要的验窜和补注水泥等作 业。另一方面，原本固井质量不合格的作业将被评价为“合 格 合 格”，固井服务承包商必然认为目前的固井设计和施工工艺 是可行的，结果同样将在邻井造成固井问题。 ，固井服务承包商必然认为目前的固井设计和施工工艺 是可行的，结果同样将在邻井造成固井问题。 1.3 井眼、套管和水泥浆井眼、套管和水泥浆 理想的井眼状况理想的井眼状况 适合于固井的理想井眼状况是①井径比套管外径 至少大 适合于固井的理想井眼状况是①井径比套管外径 至少大1.5in（最小环空间隙为（最小环空间隙为0.75in，即，即19mm））[43]； ②井眼尽可能接近钻头尺寸（无扩径）；③尽可能直 （无严重 ； ②井眼尽可能接近钻头尺寸（无扩径）；③尽可能直 （无严重“狗腿狗腿”）；④井壁稳定且钻井液经过适当调整 （无崩落、无溢流或循环漏失、无虚泥饼）。 井眼条件好并不一定要增加钻井天数和钻井液成本。 固井质量不好，对固井作业进行修补的成本远远超过钻 井成本的节省。另一方面，如果固井质量存在问题，很 可能导致油气产量降低和储量损失，而这种潜在的经济 损失更大。 ）；④井壁稳定且钻井液经过适当调整 （无崩落、无溢流或循环漏失、无虚泥饼）。 井眼条件好并不一定要增加钻井天数和钻井液成本。 固井质量不好，对固井作业进行修补的成本远远超过钻 井成本的节省。另一方面，如果固井质量存在问题，很 可能导致油气产量降低和储量损失，而这种潜在的经济 损失更大。 套管套管 1. 导管（一般小于导管（一般小于100m，也有下入深度达 到 ，也有下入深度达 到450m的 ）的 ） 2. 表层套管（表层套管（100m～～1000m ）） 3. 技术套管技术套管 4. 生产套管生产套管 5. 尾管尾管 套管与井眼之间的间隙套管与井眼之间的间隙 在设计下入套管尺寸的时候可根据钻头尺寸与套管 外径来估计两者之间的间隙。前已述及，从固井角度考 虑，理想的环空间隙至少为 在设计下入套管尺寸的时候可根据钻头尺寸与套管 外径来估计两者之间的间隙。前已述及，从固井角度考 虑，理想的环空间隙至少为19mm。如果这个间隙太 大，将降低水泥浆的顶替效率。如果间隙过小，不能满 足水泥石的最低强度要求，也不利于固井质量测井。除 了钻头尺寸小于 。如果这个间隙太 大，将降低水泥浆的顶替效率。如果间隙过小，不能满 足水泥石的最低强度要求，也不利于固井质量测井。除 了钻头尺寸小于8.5in的井眼外，管外的环空间隙通常都 符合或十分接近这一要求。 的井眼外，管外的环空间隙通常都 符合或十分接近这一要求。 水泥浆由油井水泥、水和外加剂配制而成。在 这三种材料中，每一种对水泥浆性能及固结后的水 泥环特性都有着十分重要的影响。 当管外环空充满抗压强度足够大的低渗透物质 时，就可起到隔离流体的作用。水泥就是这样一种 具有低渗透率、高抗压强度而且价格低廉的理想物 质。 水泥浆由油井水泥、水和外加剂配制而成。在 这三种材料中，每一种对水泥浆性能及固结后的水 泥环特性都有着十分重要的影响。 当管外环空充满抗压强度足够大的低渗透物质 时，就可起到隔离流体的作用。水泥就是这样一种 具有低渗透率、高抗压强度而且价格低廉的理想物 质。 原料主要有石灰质材料和粘土质材料两类。石灰质材 料主要为生石灰。粘土质材料主要为 原料主要有石灰质材料和粘土质材料两类。石灰质材 料主要为生石灰。粘土质材料主要为SiO2含量高的铝矾土、 硅石和氧化铁。另外选用一些辅助材料以调整 含量高的铝矾土、 硅石和氧化铁。另外选用一些辅助材料以调整Fe2O3、、 Al2O3和和SiO2的含量，以满足油井水泥标准的严格要求。 把选择的各种原料分别研磨成细粉末，按比例混拌， 使混合物具有期望的化学组分。这种未经煅烧的混合物即 生料被送入窑内，经过高温煅烧变成熟料。在冷却的熟料 中加入 的含量，以满足油井水泥标准的严格要求。 把选择的各种原料分别研磨成细粉末，按比例混拌， 使混合物具有期望的化学组分。这种未经煅烧的混合物即 生料被送入窑内，经过高温煅烧变成熟料。在冷却的熟料 中加入3～～5的石膏，再次研磨就成了油井水泥。的石膏，再次研磨就成了油井水泥。 常规密度水泥常规密度水泥 standard slurry 由油井水泥和常规外加剂配制的密度介于由油井水泥和常规外加剂配制的密度介于1.75～～ 2.10g/cm3之间的水泥浆。 低密度水泥 之间的水泥浆。 低密度水泥 low density slurry 由油井水泥和减轻材料等配制的密度低于由油井水泥和减轻材料等配制的密度低于1.75g/cm3的 水泥浆。 高密度水泥 的 水泥浆。 高密度水泥 high density slurry 由油井水泥和加重材料等配制的密度高于由油井水泥和加重材料等配制的密度高于2.10g/cm3的 水泥浆。 的 水泥浆。 1.4 注水泥工艺要求注水泥工艺要求 固井设计原则固井设计原则 根据作业目的及条件选择注水泥方式。以钻井、地 质目的、邻井资料、实钻井眼资料及中完电测资料作为 设计依据。固井的设计原则是，在满足钻井和地质目 的，符合质量标准的前提下，固井技术服务经济效益最 好。 根据作业目的及条件选择注水泥方式。以钻井、地 质目的、邻井资料、实钻井眼资料及中完电测资料作为 设计依据。固井的设计原则是，在满足钻井和地质目 的，符合质量标准的前提下，固井技术服务经济效益最 好。 图3.8 超声波强度仪图3.8 超声波强度仪 对水泥浆体系的要求对水泥浆体系的要求 注水泥的主要目的是实现管外环空有效封隔以确保 长期、经济而安全地开采油气。为此水泥浆体系应满 足 注水泥的主要目的是实现管外环空有效封隔以确保 长期、经济而安全地开采油气。为此水泥浆体系应满 足 短期要求环保，易混配，在静态和动态条件下沉 降稳定性好，自由水、密度、稠化时间、失水量、强度 增长符合要求，环空顶替效率尽可能接近 短期要求环保，易混配，在静态和动态条件下沉 降稳定性好，自由水、密度、稠化时间、失水量、强度 增长符合要求，环空顶替效率尽可能接近100并能抵 抗地层流体侵入。 长期要求在井内温度、压力条件下性能稳定，抗 井内化学腐蚀，合适的机械性能以抵抗各种井内作业所 产生的应力，并在整个油井寿命内保持层间良好封隔。 并能抵 抗地层流体侵入。 长期要求在井内温度、压力条件下性能稳定，抗 井内化学腐蚀，合适的机械性能以抵抗各种井内作业所 产生的应力，并在整个油井寿命内保持层间良好封隔。 对水泥强度的要求（对水泥强度的要求（1）） 一般地，水泥强度必须足以支撑套管，实现层间封隔， 承受钻头、射孔和压裂的冲击。 支撑套管所需的抗压强度很小，一般认为只要不低于 一般地，水泥强度必须足以支撑套管，实现层间封隔， 承受钻头、射孔和压裂的冲击。 支撑套管所需的抗压强度很小，一般认为只要不低于 500psi即可。但是，这并不是说，在以后油气井寿命中，不 需要更高的水泥强度。对于大多数表层套管和技术套管，通 常在鞋管周围用高强度水泥胶结，而在套管串上部则用较低 强度、较低成本的水泥固结。 即可。但是，这并不是说，在以后油气井寿命中，不 需要更高的水泥强度。对于大多数表层套管和技术套管，通 常在鞋管周围用高强度水泥胶结，而在套管串上部则用较低 强度、较低成本的水泥固结。 水泥强度的要求（水泥强度的要求（2）） 一般情况下，要求封固段顶部水泥石的一般情况下，要求封固段顶部水泥石的 24hr～～48hr实验室抗压强度不小于实验室抗压强度不小于7MPa（约（约 1000psi），产层段水泥石），产层段水泥石24 hr～～48hr实验室抗 压强度不小于 实验室抗 压强度不小于12MPa（约（约1750psi）。）。 在压裂和后续油气生产期间，水泥环阻止管外流 体窜通的能力主要取决于其水泥强度。在井下静态温 度条件下 在压裂和后续油气生产期间，水泥环阻止管外流 体窜通的能力主要取决于其水泥强度。在井下静态温 度条件下24hr所需最小强度通常为所需最小强度通常为500psi。如果待实 施增产措施的目的层的层间间隔较小，应使用高强水 泥。当使用可膨胀射流射孔器时，所需最小抗压强度 为 。如果待实 施增产措施的目的层的层间间隔较小，应使用高强水 泥。当使用可膨胀射流射孔器时，所需最小抗压强度 为2000psi。。 注水泥准备注水泥准备 1. 套管准备套管准备 2. 下套管下套管 3. 套管居中套管居中 4. 井眼准备井眼准备 5. 水泥试验水泥试验 斜井的固井质量和斜井的固井质量和 CBL 测井响应测井响应 固井施工固井施工 1. 洗井洗井 2. 注前置液（通常包括冲洗液和隔离液）注前置液（通常包括冲洗液和隔离液） 3. 注水泥浆注水泥浆 4. 钻井液顶替钻井液顶替 5. 固井施工过程监测、控制和记录固井施工过程监测、控制和记录 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 115900 120347 121042 121630 122325 123019 123714 124408 125102 125757 130451 131059 131752 132427 133122 133817 134509 135204 135858 140549 时间 密度 0 5 10 15 20 25 30 115900 120347 121042 121630 122325 123019 123714 124408 125102 125757 130451 131059 131752 132427 133122 133817 134509 135204 135858 140549 时间 压 力 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 115900 120347 121042 121630 122325 123019 123714 124408 125102 125757 130451 131059 131752 132427 133122 133817 134509 135204 135858 140549 时间 流量 候 凝候 凝 1. 候凝时间 候凝时间是指碰压以后至开井进行测井或其它井 下作业的时间间隔。以实验模拟水泥浆在井下温度条 件下获得足够强度（例如，至少 候凝时间 候凝时间是指碰压以后至开井进行测井或其它井 下作业的时间间隔。以实验模拟水泥浆在井下温度条 件下获得足够强度（例如，至少1000psi）所需要的时 间为依据，确定候凝时间。不同配方的水泥浆，候凝 时间差异很大。不同作业者可能面临完全不同的时效 要求，例如，中国海上油气井要求固井 ）所需要的时 间为依据，确定候凝时间。不同配方的水泥浆，候凝 时间差异很大。不同作业者可能面临完全不同的时效 要求，例如，中国海上油气井要求固井24hr后即可开 展后续作业，而中国陆地油气井则要求 后即可开 展后续作业，而中国陆地油气井则要求48hr后开展后 续作业。为了满足不同的时间要求，可在水泥浆中加 入适当的外加剂调节候凝时间。 后开展后 续作业。为了满足不同的时间要求，可在水泥浆中加 入适当的外加剂调节候凝时间。 2. 候凝方式候凝方式 1.5 影响固井质量的主要因素影响固井质量的主要因素 1. 地层的影响因素 （ 地层的影响因素 （1）岩性 （ ）岩性 （2）地层流体性质 （ ）地层流体性质 （3）地层压力）地层压力 2. 井眼的影响因素 （ 井眼的影响因素 （1）井斜角和井眼狗腿度 （ ）井斜角和井眼狗腿度 （2）钻井液性能及其转换存在问题 （ ）钻井液性能及其转换存在问题 （3）井径不规则）井径不规则 3. 套管的影响因素 （ 套管的影响因素 （1）套管偏心 （ ）套管偏心 （2）套管外壁物理状况 （ ）套管外壁物理状况 （3）套管强度 （ ）套管强度 （4）套管下深 （ ）套管下深 （5）在外力作用下套管串尺寸变化）在外力作用下套管串尺寸变化 4. 水泥浆性能的影响因素 （ 水泥浆性能的影响因素 （1）密度 （ ）密度 （2）游离液 （ ）游离液 （3）失水 （ ）失水 （4）水泥强度 （ ）水泥强度 （5）水泥渗透性 （ ）水泥渗透性 （6）水泥浆沉降稳定性 （ ）水泥浆沉降稳定性 （7）水泥浆流动性 （ ）水泥浆流动性 （8）水泥浆壁面剪切力 （ ）水泥浆壁面剪切力 （9）水泥浆胶凝强度发展）水泥浆胶凝强度发展 5. 固井施工工艺和候凝方式的影响因素 （ 固井施工工艺和候凝方式的影响因素 （1）钻井液污染 （ ）钻井液污染 （2）顶替过程 （ ）顶替过程 （3）候凝方式）候凝方式 第一界面第一界面 first interface 套管与水泥环之间的胶结面。 第二界面 套管与水泥环之间的胶结面。 第二界面 second interface 水泥环与地层（或外层套管）之间的胶结面。 微环隙 水泥环与地层（或外层套管）之间的胶结面。 微环隙 micro-annulus 在套管与水泥环之间出现的不影响封隔质量的环形 微小间隙，简称 在套管与水泥环之间出现的不影响封隔质量的环形 微小间隙，简称“微环空微环空”或或“微间隙微间隙”等。 快速地层 等。 快速地层 fast ation 裸眼井声波时差低于套管声波时差的地层。 注钢质套管的声波时差为 裸眼井声波时差低于套管声波时差的地层。 注钢质套管的声波时差为187μ μs/m（（57μ μs/ft）。）。 2. 固井质量备受关注固井质量备受关注 （一）勘探开发部门的主要关注点（一）勘探开发部门的主要关注点（一）勘探开发部门的主要关注点（一）勘探开发部门的主要关注点 1. 1. 封隔油气水层，以便分层测试，分层改造封隔油气水层，以便分层测试，分层改造封隔油气水层，以便分层测试，分层改造封隔油气水层，以便分层测试，分层改造 作业，及时发现油气层；以便作业，及时发现油气层；以便作业，及时发现油气层；以便作业，及时发现油气层；以便分层开采、分层分层开采、分层分层开采、分层分层开采、分层 注水注水注水注水；；；； 2. 2. 保护油气层，使之免遭进一步污染；保护油气层，使之免遭进一步污染；保护油气层，使之免遭进一步污染；保护油气层，使之免遭进一步污染； 3. 3. 在套管和地层之间形成良好的封隔，防止在套管和地层之间形成良好的封隔，防止在套管和地层之间形成良好的封隔，防止在套管和地层之间形成良好的封隔，防止 套管腐蚀破坏。套管腐蚀破坏。套管腐蚀破坏。套管腐蚀破坏。 （二）钻井服务承包商的主要关注点（二）钻井服务承包商的主要关注点（二）钻井服务承包商的主要关注点（二）钻井服务承包商的主要关注点 1. 1. 保护井壁，封隔复杂地层以利继续钻进；保护井壁，封隔复杂地层以利继续钻进；保护井壁，封隔复杂地层以利继续钻进；保护井壁，封隔复杂地层以利继续钻进； 2. 2. 安装井控装置，便于实施二次井控乃至于三安装井控装置，便于实施二次井控乃至于三安装井控装置，便于实施二次井控乃至于三安装井控装置，便于实施二次井控乃至于三 次井控；次井控；次井控；次井控； 3. 3. 悬挂套管；悬挂套管；悬挂套管；悬挂套管； 4. 4. 安全优质快速完成钻井作业。安全优质快速完成钻井作业。安全优质快速完成钻井作业。安全优质快速完成钻井作业。 （三）固井服务承包商的主要关注点（三）固井服务承包商的主要关注点（三）固井服务承包商的主要关注点（三）固井服务承包商的主要关注点 固井公司关心固井作业质量是否设计要求，以及能否固井公司关心固井作业质量是否设计要求，以及能否固井公司关心固井作业质量是否设计要求，以及能否固井公司关心固井作业质量是否设计要求，以及能否 向油公司交井。向油公司交井。向油公司交井。向油公司交井。 过去，根据测井资料评价固井质量为过去，根据测井资料评价固井质量为过去，根据测井资料评价固井质量为过去，根据测井资料评价固井质量为“ “合格合格合格合格” ”或或或或“ “不合不合不合不合 格格格格” ”，主要基于这个目的。如果固井质量，主要基于这个目的。如果固井质量，主要基于这个目的。如果固井质量，主要基于这个目的。如果固井质量“ “合格合格合格合格” ”，则该井，则该井，则该井，则该井 包括水泥浆配方和施工工艺的固井设计符合要求，在邻井包括水泥浆配方和施工工艺的固井设计符合要求，在邻井包括水泥浆配方和施工工艺的固井设计符合要求，在邻井包括水泥浆配方和施工工艺的固井设计符合要求，在邻井 中仍可采用。否则，则要修改固井设计。中仍可采用。否则，则要修改固井设计。中仍可采用。否则，则要修改固井设计。中仍可采用。否则，则要修改固井设计。 因此，如果固井因此，如果固井因此，如果固井因此，如果固井 质量误评价，可能将在邻井造成固井问题。质量误评价，可能将在邻井造成固井问题。质量误评价，可能将在邻井造成固井问题。质量误评价，可能将在邻井造成固井问题。 3. 固井施工质量评价3. 固井施工质量评价 根据施工记录评价 根据固井施工记录，按相应的技术要求打分， 并完成 “固井施工质量评价表”。 如果得分大于 根据固井施工记录，按相应的技术要求打分， 并完成 “固井施工质量评价表”。 如果得分大于14，则施工质量应评估为，则施工质量应评估为“合格合格”； 否则，应通过其它方法检测固井质量。 ； 否则，应通过其它方法检测固井质量。 注固井施工质量评价的使用条件 （1）固井设备配备压力、排量和密度实时监控、 采集和记录系统； （2）施工设计合格。 注固井施工质量评价的使用条件 （1）固井设备配备压力、排量和密度实时监控、 采集和记录系统； （2）施工设计合格。 20总分数总分数 1符合设计要求符合设计要求候凝方式候凝方式 水泥浆密度波动范围水泥浆密度波动范围 1符合设计要求符合设计要求试压试压 1符合设计要求符合设计要求注替浆量注替浆量 1符合设计要求符合设计要求水泥浆滤失量水泥浆滤失量 2符合设计要求符合设计要求水泥浆稠化时间水泥浆稠化时间 110min前置液接触时间前置液接触时间 若手动混拌水泥浆，则若手动混拌水泥浆，则0.035g/cm3 2 若自动混拌水泥浆，则若自动混拌水泥浆，则0.025g/cm3 12循环周循环周钻井液循环钻井液循环 a 在注水泥过程中，若活动套管，则奖励在注水泥过程中，若活动套管，则奖励2分；未活动套管不扣分。分；未活动套管不扣分。 1是是碰压碰压 1无无施工过程中复杂情况施工过程中复杂情况 11.8g/cm3，则屈服值，则屈服值15 Pa 若ρ若ρm1.3g/cm3～～1.8g/cm3，则屈服值，则屈服值8 Pa2 若ρ若ρm1.3g/cm3，则屈服值，则屈服值5 Pa 钻井液屈服值钻井液屈服值 得 分得 分技 术 要 求技 术 要 求参 数参 数 钻 井 液 钻 井 液 水 泥 浆 水 泥 浆 施 工 工 艺 施 工 工 艺 候 凝 候 凝 4.4. CBL/VDL固井质量评价固井质量评价 4.1 测井仪器4.1 测井仪器 套管井及其附近的 声波传播路径 套管井及其附近的 声波传播路径 地层 水泥环 测井仪器 套管 水泥环 测井 仪器 T R1 R2 3 3ft ft 5 5ft ft 接收换能器 输出 发射换能器 点火 初动 E1 E3 E2 E1 （约50微秒） 胶结差 胶结良好 时间 声 波 幅 度 固定门检测套管波幅度固定门检测套管波幅度 固定门 CBL/VDLCBL/VDL测井仪器需要在与目的测井仪器需要在与目的测井仪器需要在与目的测井仪器需要在与目的 层同尺寸的自由套管井段进行刻度。若层同尺寸的自由套管井段进行刻度。若层同尺寸的自由套管井段进行刻度。若层同尺寸的自由套管井段进行刻度。若 声幅曲线的单位为百分数（声幅曲线的单位为百分数（声幅曲线的单位为百分数（声幅曲线的单位为百分数（），则自），则自），则自），则自 由套管的声幅值应当为由套管的声幅值应当为由套管的声幅值应当为由套管的声幅值应当为9595％％％％～～～～100100。。。。 若声幅曲线的单位为毫伏（若声幅曲线的单位为毫伏（若声幅曲线的单位为毫伏（若声幅曲线的单位为毫伏（mVmV），），），），则则则则 不同外径的套管的自由套管声幅值必须不同外径的套管的自由套管声幅值必须不同外径的套管的自由套管声幅值必须不同外径的套管的自由套管声幅值必须 符合该仪器规定的理论值。符合该仪器规定的理论值。符合该仪器规定的理论值。符合该仪器规定的理论值。 CBL刻度CBLCBL刻度CBLCBLCBL刻度刻度刻度刻度 浮动门检测套管波传播时间浮动门检测套管波传播时间 E1 E3 E2 门槛检测水平 发射换能器 点火 幅度 传播时间（SRT） 时间 套管井全波主要包含套管井全波主要包含 1。套管波；。套管波； 2。地层波 （ 。地层波 （1）地层纵波 （ ）地层纵波 （2）地层横波（伪瑞利波））地层横波（伪瑞利波） 3。泥浆波。泥浆波 4。斯通利波。斯通利波 套管井全波主要包含套管井全波主要包含 1。套管波；。套管波； 2。地层波 （ 。地层波 （1）地层纵波 （ ）地层纵波 （2）地层横波（伪瑞利波））地层横波（伪瑞利波） 3。泥浆波。泥浆波 4。斯通利波。斯通利波 VDL和流体波 胶结差 水泥顶 胶结良好 4.2 固井质量评价基本方法4.2 固井质量评价基本方法 自由套管自由套管 部分胶结部分胶结 胶结差胶结差 无水泥无水泥 胶结良好胶结良好 CBL 0 （％）100 15％1515％151515％％％％ 30％3030％303030％％％％ 1111第一界面水泥胶结状况评价第一界面水泥胶结状况评价第一界面水泥胶结状况评价第一界面水泥胶结状况评价 过去固井质量评价指标过去固井质量评价指标过去固井质量评价指标过去固井质量评价指标 自由套管自由套管自由套管自由套管胶结良好胶结良好胶结良好胶结良好 CBL 解释图板 CBL 解释图板 CBL 解释图板 目前目前CBL解释图板的应用前提解释图板的应用前提 仪器刻度正确； 测量过程中，CBL仪器未发生明显偏心； 环向胶结均匀； 泥浆未发生气侵，没有明显气泡； CBL不受快速地层和外层套管的干扰； 候凝时间足够； 选用与测量源距相对应的解释图版； 环空厚度不小于3/4″，即19mm。 仪器刻度正确； 测量过程中，CBL仪器未发生明显偏心； 环向胶结均匀； 泥浆未发生气侵，没有明显气泡； CBL不受快速地层和外层套管的干扰； 候凝时间足够； 选用与测量源距相对应的解释图版； 环空厚度不小于3/4″，即19mm。 A10井井1645～～1668米米A10A10井井井井16451645～～～～16681668米米米米 注注1. 将将AMAV归一化，得到归一化，得到CBL3；； 2. CBL5CBL 注注注注1. 1. 将将将将AMAVAMAV归一化，得到归一化，得到归一化，得到归一化，得到CBL3CBL3；；；； 2. CBL5CBL2. CBL5CBL 0 20 40 60 80 100 120 020406080100120 CBL5 CBL3 理论关系理论关系 101.6mm 4″ 304.8mm 12″ 152.4mm 6″ 203.2mm 8″ 254.0mm 10″ 相 对 声 幅 评 价 指 标 相相 对 声 幅 评 价 指 标 相相相 对对对对 声声声声 幅幅幅幅 评评评评 价价价价 指指指指 标标标标 0 10 20 30 40 50 60 70 57911131517 套管壁厚（mm） 相对声幅（ ） 101.6mm 4″ 304.8mm 12″ 152.4mm 6″ 203.2mm 8″ 254.0mm 10″ 胶结“优”声幅（0.914m源距）上限 水泥胶结“差”（不合格）对应的相对声幅（0.914m源距）下限 101.6mm 4″ 304.8mm 12″ 152.4mm 6″ 203.2mm 8″ 254.0mm 10″ 相 对 声 幅 评 价 指 标 相相 对 声 幅 评 价 指 标 相相相 对对对对 声声声声 幅幅幅幅 评评评评 价价价价 指指指指 标标标标 0 10 20 30 40 50 60 70 57911131517 相对声幅（） 套管壁厚（mm） 101.6mm 4″ 304.8mm 12″ 152.4mm 6″ 203.2mm 8″ 254.0mm 10″ 胶结“差”声幅（0.914m源距）下限 差（不合格）BI 0.6BR 10很可能 发生窜槽； CBL10％且连续 长度≥10英尺不会 窜槽; CBL＞5但连续 长度5英尺可能 窜槽。 验窜得到BI＝0.8时的最小封隔长度 胶结强度和水泥环层间最小有效封隔长度 0 1 2 3 4 5 6 7 120140160180200220240260 最小封隔长度（m） 套管外径（in） 套管外径（mm） 578-1/29-1/2 4.38MPa 635psi 5.52MPa 800psi 6.90MPa 1000psi 4444水泥环封隔性能评价水泥环封隔性能评价水泥环封隔性能评价水泥环封隔性能评价 （（（（1 1）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现）微间隙对测量结果将造成不利影响，出现 水泥水泥水泥水泥“ “胶结不好胶结不好胶结不好胶结不好” ”的假象；的假象；的假象；的假象； （（（（2 2）不能反映水泥环环向胶结不均匀；）不能反映水泥环环向胶结不均匀；）不能反映水泥环环向胶结不均匀；）不能反映水泥环环向胶结不均匀； （（（（3 3）必须有自由套管刻度，所以无法保证无自）必须有自由套管刻度，所以无法保证无自）必须有自由套管刻度，所以无法保证无自）必须有自由套管刻度，所以无法保证无自 由段套管刻度正确；由段套管刻度正确；由段套管刻度正确；由段套管刻度正确； （（（（4 4））））CBLCBL受套管外径、套管壁厚和测量源距影受套管外径、套管壁厚和测量源距影受套管外径、套管壁厚和测量源距影受套管外径、套管壁厚和测量源距影 响很大；响很大；响很大；响很大； （（（（5 5）测量时要求仪器居中，偏心则）测量时要求仪器居中，偏心则）测量时要求仪器居中，偏心则）测量时要求仪器居中，偏心则CBLCBL明显降明显降明显降明显降 低。低。低。低。 CBL/VDL不足之处不足之处CBL/VDLCBL/VDL不足之处不足之处不足之处不足之处 （（（（5 5 5 5）根据）根据）根据）根据CBL/VDLCBL/VDLCBL/VDLCBL/VDL测井资料测井资料测井资料测井资料 评价固井质量评价固井质量评价固井质量评价固井质量 （以某井为例）（以某井为例）（以某井为例）（以某井为例） 收集资料收集资料 钻头程序； 套管程序； 裸眼井测井资料； 常规测井解释成果表； 地层岩性、储层特点、储层流体性质； 钻井液； 固井设计； 实际水泥浆和固井施工报告； 候凝方式； 等。 钻头程序； 套管程序； 裸眼井测井资料； 常规测井解释成果表； 地层岩性、储层特点、储层流体性质； 钻井液； 固井设计； 实际水泥浆和固井施工报