基于声学特性的固井质量评价技术研究

作     者：李剑 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘之的;付海峰

授予年度：2023年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：固井质量 胶结程度 套管波 变密度测井 

摘      要：近年来,随着油气勘探开发进程的深入开展,我国多数油田开发进入中后期,由于评价技术本身的局限性和影响因素的复杂性,常规固井质量评价方法经常会造成对固井质量的误判,已不能满足高准确性研究精度的要求;加之流体注入、酸化、压裂等增产改造措施的广泛应用,越来越多的井出现Ⅰ、Ⅱ界面胶结变差、裂隙发育、环空带等现象,固井质量评价工作面临着更加严峻的挑战。针对上述问题,本文针对声波固井质量评价问题,利用声学相关原理,分析了套管波传播过程中影响声波能量衰减的各种因素;为后续控制小尺度室内固井质量声波检测实验中的误差提供理论支持,通过对不同胶结情况的岩样进行测试,得到了自由套管、Ⅰ界面窜槽、Ⅱ界面窜槽、胶结良好等情况下的全波波形,考察了多种参数变化对初至波到时及幅度的影响,根据实验数据处理和结果分析,总结出Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量的评价模型和标准,并使用该评价标准对实际工程井进行验证。取得的主要成果与认识如下:(1)通过对套管波传播过程及套管波能量衰减过程的分析,建立了套管波井下声场模型,分析得到了波束的散射、钻井液吸收部分能量、界面能量重新分配以及套管内泄漏兰姆波是主要的导致声波能量衰减的因素。(2)在实验测试中,不同源距和频率反映了不同的实验结果;当源距过小时由于套管波和地层波叠加在一起,无法在变密度图上区分这两种波形,因此在测试时结合仪器参数综合考虑选用较大的源距,高频率换能器可以反映出更密集的数据,且在VDL成像图上具有更高的分辨率。(3)Ⅰ界面胶结好时,Ⅱ界面胶结面积由好变差,地层波的幅度随之由高变低,套管波的幅度较低且变化不大;总结出套管波的幅度以及CBL值只与Ⅰ界面的胶结面积有关,不受Ⅱ界面胶结面积的影响。地层波会随着水泥胶结中出现环空面积的增大而减小,套管波随着井径的增大而减弱,地层波随之增强。(4)对Ⅰ、Ⅱ界面的胶结质量采用两种不同的方法进行评价,得出两个界面的评价体系与阈值,通过实际工程井的验证为该标准提供了说服性。