[发明专利]油井水泥胶结测井微环识别与检测方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探、开采技术领域。

背景技术

测井是石油勘探与开发过程中的一个重要技术步骤，主要是指在油井内放入仪器，通过物理手段对井周地层进行探测。按目的可分为两大类方法，探井测井和工程测井。探井测井是在裸井眼中进行，主要的目的是寻找油气资源，确定产油层(储层)位置、参数和预测储量与产量。工程测井是对下了套管井后的生产井进行检测，其中固井质量检测是其中一项重要工作。管套井固井质量的好坏对石油稳产、高产和采收率有着重要影响。特别是对我国大部分采用早期注水井开发方式的油田更为重要，这一油藏工程问题对石油生产具有重要影响。

声波测井是检测套管井工程质量的一种重要的测井方法，主要是通过井内声源激发瞬态声脉冲，受井周环境和地层影响后在井内被连续纪录，通过记录结果主要对井周几何界面的状态及固井质量进行判断，也可对井外地层进行探测。其理论基础是柱状多层介质中弹性波的激发与传播。管套井中声波测井是研究声波在充满液体的柱状分层介质内激发与传播规律的典型问题，将声波测井资料用于评价水泥胶结质量好坏的方法一直受到普遍重视，已经发展了多种方法。工程测井中把水泥与钢套管的胶结面称为第一界面，水泥与地层的胶结面称为第二界面，而微环是指钢套管和水泥之间存在极小的环行空间，一般厚度在0.1mm的状态未胶结。产生微环的因素主要有热致微环、工程致微环和次生微环三种，其存在不影响生产层间的水力密封，而窜槽是指水泥没有完全填充而不能实现液封的情况，所以从工程上还是有必要将二者区分开来。检测固井质量最常用的是声幅-变密度(CBL-VDL)测井方法，其中对第一界面胶结质量的检测比较成功，已是常规检测方法，目前存在主要问题是不能按工程需要有效区分微环和一界面窜槽这两种状态，在常规的CBL-VDL测量中这两种情况的声学反映似乎差别不大。本项发明正是基于以上工程背景，在进一步研究柱状多层介质井孔声场中弹性波的传播规律，分析管套、水泥环、各种地层等因素对声场的影响后，利用井孔体系频域响应出现共振激发现象，将高频193kHz定义为共振透射特征频率，利用其作为一种有效区分一界面窜槽和存在微环的有效识别与检测方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种油井水泥胶结测井微环识别与检测方法，它是基于工程背景，在进一步研究柱状多层介质井孔声场中弹性波的传播规律，分析管套、水泥环、各种地层等因素对声场的影响后，利用井孔体系频域响应出现共振激发现象，将高频193kHz定义为共振透射特征频率，利用其作为一种有效区分一界面窜槽和存在微环的有效识别与检测方法。

本发明的方法是：

(1)理论模型

为研究套管井声测井井孔声场，分析弹性波的激发机制和传播规律，针对套管井声波测井实际，采用柱状多层开放声波导物理模型，见图1。

物理模型中沿径向最内层介质为井液，最外层介质为径向半无限地层，介质均为单相均匀介质。对于套管井模型，在井液和地层间嵌入了钢套管和水泥环。对于一界面窜槽情况，在钢管和水泥环之间存在流体环。为数值模拟套管井声波测井中瞬态全波波形，给出模型中各层介质的声学参数，见表1、表2。对于单相介质，如果地层横波速度大于井中流体纵波速度称为快速地层，否则称为慢速地层。假定井轴是垂向无限的。

表1.1模型中各介质层计算声学参数