偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段,套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象,这会对方位声波固井质量评价仪(azimuthally acoustic bond tool, AABT)的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应,分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系,并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明：仪器偏心对AABT测量响应影响很大,难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征,可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中,可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小,通常可以忽略。研究成果为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。     

井孔声场的Ⅱ界面特征波传播机理

针对Ⅱ界面窜槽的井孔声场传播机理不清,以及缺乏有效的Ⅱ界面固井质量评价办法的问题,提出采用实轴积分法模拟Ⅱ界面窜槽井孔声场的全波列曲线、二维谱和频散曲线,提取Ⅱ界面特征波,分析窜槽流体环厚度、振源主频、套管尺寸等因素对Ⅱ界面特征波的影响。结果显示:当流体环厚度比较小时,特征波首波幅度随厚度增大而减小;反之,首波幅度随厚度增大而增大;随厚度增大首波旅行时间近似线性地减小。使用特征波幅度计算Ⅱ界面水泥胶结指数,可以消除仪器主频和套管尺寸的影响。进而认为特征波主要是在钢套管和水泥环中传播,通过对比发现决定特征波幅度及旅行时间的主要是水泥环厚度,而非窜槽流体环的厚度。     

裸眼时差与变密度测井地层波能量相结合改进固井Ⅱ界面评价

固井Ⅱ界面胶结情况直接影响生产井中油、水层的窜通，是固井质量检测的重要环节。利用裸眼井声波时差资料计算出变密度波列中的地层波波至，结合现场变密度资料在频域内对地层波能量进行了准确求取，并对固井Ⅱ界面进行了评价。结果表明，固井Ⅰ、Ⅱ界面水泥完全胶结时，地层波能量和声波时差存在一定的指数关系。在此基础上考虑地层声速参数对地层波能量的影响，特别是快、慢地层对Ⅱ界面评价的影响，给出了一种新的主要反映水泥胶结质量的Ⅱ界面胶结指数的定义。评价结果表明，新的胶结指数曲线在固井Ⅱ界面胶结良好井段相对较平滑且数值接近于1，基本能够消除地层声速对Ⅱ界面胶结质量的影响，进而改进了固井Ⅱ界面的评价质量。     

轴对称套管井井孔声场特征分析

为了给检测套管井固井水泥胶结质量提供依据,采用实轴积分方法研究了不同胶结情况下的套管井井孔声场.结果表明:第一界面发生窜槽时,会产生一个沿着钢套管传播的振铃信号;第二界面发生窜槽时,会产生沿着钢套管和水泥层复合体传播的伪瑞利波信号;2个界面同时窜槽时,能接收到一个传播速度约等于钢套管纵波速度的振铃信号,但是它的波形振动频率较低.另外,不同的胶结情况,在二维谱中会产生特点不同的耦合变形.     

裸眼时差与变密度测井地层波能量相结合改进固井Ⅱ界面评价

固井Ⅱ界面胶结情况直接影响生产井中油、水层的窜通,是固井质量检测的重要环节.利用裸眼井声波时差资料计算出变密度波列中的地层波波至,结合现场变密度资料在频域内对地层波能量进行了准确求取,并对固井Ⅱ界面进行了评价.结果表明,固井Ⅰ、Ⅱ界面水泥完全胶结时,地层波能量和声波时差存在一定的指数关系.在此基础上考虑地层声速参数对地层波能量的影响,特别是快、慢地层对Ⅱ界面评价的影响,给出了一种新的主要反映水泥胶结质量的Ⅱ界面胶结指数的定义.评价结果表明,新的胶结指数曲线在固井Ⅱ界面胶结良好井段相对较平滑且数值接近于1,基本能够消除地层声速对Ⅱ界面胶结质量的影响,进而改进了固井Ⅱ界面的评价质量.     

套管井不同胶结状况下声波测井响应及其时频特征

利用自制的模型井,在实验室内研究了套管井第一界面不同类型的水泥胶结窜槽的声波测井响应特征,基于Choi Williams内核的Wigner Ville分布,对该声波测井响应进行了时频分析。结果表明,发射和接收探头同时处于胶结良好区域或者发射和接收探头之间存在夹角小于180°的周向窜槽时,时频分布图中具有3个幅度不等的能量峰,能量分布范围比较宽;当发射和接收探头之间存在夹角大于180°的窜槽时,时频分布图中仅有2个能量峰。发射和接收探头之间未胶结区域越不规则,其能量峰越不容易区分。当发射和接收探头同时处于自由套管内时,仅有1个幅度较高的单一能量峰,并且其能量分布范围(对频率)减小。     

套管井不同胶结状况下声波测井响应及其时频特征

利用自制的模型井,在实验室内研究了套管井第一界面不同类型的水泥胶结窜槽的声波测井响应特征,基于Choi-Williams内核的Wigner-Ville分布,对该声波测井响应进行了时频分析.结果表明, 发射和接收探头同时处于胶结良好区域或者发射和接收探头之间存在夹角小于180°的周向窜槽时,时频分布图中具有3个幅度不等的能量峰,能量分布范围比较宽;当发射和接收探头之间存在夹角大于180°的窜槽时,时频分布图中仅有2个能量峰.发射和接收探头之间未胶结区域越不规则,其能量峰越不容易区分.当发射和接收探头同时处于自由套管内时,仅有1个幅度较高的单一能量峰,并且其能量分布范围(对频率)减小.     

水平井小修作业二次固井技术应用

固井水泥对套管破漏、管外窜井进行二次固井是经济有效的措施。二次固井管柱多采用光油管直接将灰浆挤入固井井段,但是若管外窜槽位置与生产井段距离较近,该固井管柱则不能较好实现,需将二次固井井段下部油层以上封堵好,尽可能减少对生产井段的污染和对油井产能的影响。     

体积压裂过程中固井界面微环隙扩展的数值模拟

射孔完井作业中射孔会对水泥环完整性造成破坏,尤其是固井界面微环隙的产生,导致后续压裂过程中出现环空带压与环空窜流的问题。针对此问题,建立压裂过程中水泥环界面微环隙扩展三维模型,通过Cohesive单元损伤模型模拟固井界面在体积压裂过程中微环隙的扩展,对界面微环隙的扩展长度进行分析计算,研究不同参数对压裂过程中固井界面失封长度的影响。结果表明:适当降低水泥环弹性模量,提高水泥石与套管、地层的胶结强度有利于减小水泥环界面微环隙扩展长度,保证水泥环有效封固;研究结果能够对体积压裂条件下的水泥环封固性能进行评价和预测。     

水泥类型对固井水泥环胶结强度与密封性影响的研究

深水浅层固井质量对固井完整性起关键性作用.水泥环完整性失效将会导致环空窜流的发生,严重的环空窜流不仅影响后续钻井施工,还会影响安全开采,甚至可能导致全井报废.为探究水泥类型对固井水泥环胶结强度与密封性的影响,设计开展了海洋环境模拟实验,结果表明:水泥浆硬度的差异对浅部弱胶结地层固井第二胶结面密封性的影响较小,但候凝时间...     

海洋高温高压气井固井防气窜水泥浆研究

性能优良的水泥浆是保证固井质量的关键因素,水泥环空气体窜槽对油气田开发将造成非常严重的后果,一旦气窜发生,即使花费大量的人力物力进行挤水泥,也难于修复到未气窜的封固状态。因此,优选有效的防气窜添加剂,研制性能良好的防窜水泥浆就显得十分重要。文中根据海洋高温高压气井的特点,提出了一套综合适用于高温高压固井的防气窜水泥浆设计的方法。设计出了密度2.40 g/cm3,适合循环温度为125℃和163℃的海洋高温高压气井固井的高密度防窜水泥浆体系。     

声波测井套管胶结质量模拟检测

根据固井质量刻度实验井群的设计要求，介绍了在实验室内制作不同密度、不同声速下地导模拟试块的制作方法，在室内对套管水泥界面质量进行了模拟检验实验，并进行了Ｌａｍｂ波和纵波的测试试验。     

利用一维单道声反射实现强声阻抗介质下的流体层厚变反演方法

针对单道超声反射式水泥胶结测井 ,从理论方法上研究如何从一维反射资料反演第一界面窜槽时水层的厚度 .通过选择套管共振透射窗 ,提高目的层有用信号的信噪比 .内层介质 (水和水泥 )厚度出现在声波相应介质层的相移φ(ω) =nπ φ0 (ω)中 ,利用多个频率点的相移反正切函数主值给出相应的 n值计算公式 ,并把 n值的整型性作为反演收敛的判据之一 .在已知条件下 ,采用牛顿迭代法对人工合成单道反射波信号反演了窜槽水层厚度 ,在模拟实际窜槽水层厚度为 1 mm和 3mm情况下 ,均得到满意的结果 ,而且反演结果的精度对初值的选择不敏感 ,表明反演方法可行     

基于声波变密度测井的固井质量综合评价方法

声波变密度测井作为评价固井质量的主要方法,可以提供第一和第二界面的水泥胶结质量状况.通过从变密度波形中提取套管波和地层波幅度(或能量)值,计算第一和第二界面的水泥胶结指数,用于评价第一和第二界面固井质量.由于地层波在传播过程中受影响因素较多,在使用地层波评价第二界面时需要进行衰减校正、干扰校正等常规处理.在此基础上,提出对地层波幅度进行声阻抗差校正,使最终获得的地层波幅度变化主要反映第二界面水泥胶结状况.同时,分析了微间隙在声幅曲线上的特征.实际资料分析取得了良好的效果.     

高温高压气井预应力固井技术研究及现场实验评价

随着石油天然气资源开采规模的增加,油气资源开采难度越来越大,深井、超深井、复杂井、高难度井数量不断增加,固井难度也不断增加,固井质量和井筒完整性面临严峻考验。预应力固井技术作为一项与材料力学相结合的前沿技术,通过先期采用不同的方法对套管周向施加一定的预应力,保证套管刚性的条件下发生弹性变形,外作用力消失后可有效降低水泥环与套管之间微环隙的产生。本文开展了预应力固井技术的研究和现场应用试验,形成了一套适合高压气井的预应力固井工艺技术,总结出预应力固井技术现场施工方案、技术措施,形成了一套预应力固井技术和配套的地面施工工艺措施,用以提高固井第一界面的胶结质量,减少气窜的可能性。     

南海天然气水合物地层固井二界面胶结特性模拟

针对南海天然气水合物泥质粉砂地层松软且固结弱,固井胶结规律及界面损伤过程仍不清楚的问题,首先,制备南海天然气水合物模拟地层;其次,探讨水泥浆、地层类型和养护时间等对固井二界面胶结强度的影响规律;最后,利用内聚力模型模拟固井二界面黏性接触,并考虑水泥水化过程,建立固井二界面损伤分析模型,探究水合物固井二界面损伤规律.研究...     

AT21X井177.8mm尾管固井技术研究

塔河油田阿探区块的AT21X井采用177.8 mm尾管固井,由于含盐、井深、井底温度高,氯根离子含量高,井身结构特殊等原因,固井作业困难。在井段采用两凝体系固井液,在水泥浆中加入2.0%微硅和0.2%TAS153,很好地解决了盐膏层固井遇到的高温、高盐、易窜槽和易失水的问题,改善了水泥浆的性能,提高了固井质量。经检测固井合格率100%,其中优良率达到90%,固井质量综合为优秀。     

基于MAK-Ⅱ/SGDT测井数据的固井质量评价技术

固井质量检测技术主要包括基于声波测井以及基于伽马密度测井的两大类检测技术。声波检测主要利用声波反射、折射信号判别水泥与套管、水泥与地层两界面的胶结质量;伽马密度测井通过探测水泥环密度与实际水泥密度之间的差异进行固井质量评价。俄罗斯生产的MAK-Ⅱ/SGDT联合测井仪器包括MAK-Ⅱ声波测井仪、SGDT伽马密度仪;前者提供两条声能量衰减率曲线,后者测量套管计数率和6条水泥环计数率曲线。从非胶结质量因素、胶结质量因素两方面分析了上述两种仪器的影响,并依据刻度井群实验,建立了相关校正方法,建立了一套基于声、核测井信息的固井质量综合评价流程和标准。     

油井水泥浆凝固过程中的失重和气侵

固井质量好坏直接关系到油气田的顺利勘探与开发。通过地面模拟试验研究影响固井质量的客观规律及探寻有效工艺措施对提高固井质量有重要作用。为进行固井模拟试验,由西南石油学院开发系钻井专业的部份师生与大港油田完井大队组成了有领导干部、工人、技术人员参加的固井模拟试验组,于1976年3～7月和1977年6～9月初步进行了75℃油井水泥失重、气侵、双凝注水泥及井口蹩回压等项静态固井模拟试验工作。     

固井界面微环隙产生机制及计算方法

针对油气井生产过程中固井界面微环隙的产生和发展规律进行仿真试验研究,并对套管-水泥环界面的黏结力进行测量,基于以上研究建立固井界面微环隙的理论计算方法。结果表明:套管内压过大导致水泥环产生塑性变形,套管内压减小时固井界面将受拉,实测固井界面存在数量级为0.1 MPa的黏结力,当界面拉力足以克服界面黏结力时,固井界面将会脱离产生微环隙;套管内压值越大,压力卸载后产生微环隙的机率越大,且微环隙尺寸越大;相同胶结质量下固井一界面比二界面更容易产生微环隙;理论计算结果与仿真试验结果具有较好的一致性。