IBC资料固井质量评价处理与分析

李维彦 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100）

王天雨，董红 （中石油长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦124000）

现在油田一般利用CBL／VDL评价固井质量［1］，但是，由于CBL／VDL的影响因素较多［2］，在复杂储层情况下其评价结果精度较低。IBC（Isolation Scanner，套后成像仪）是斯伦贝谢最新一代用于套管及固井质量评价的仪器［3］，它通过结合2种声波技术 （经典的脉冲回波技术和最新的挠曲波成像技术），可以准确评价任何水泥类型，包括从传统水泥浆和重水泥浆到最新的轻质水泥浆和泡沫水泥。该方法的适用条件更广泛，可以提供实时的固井质量评价服务。该仪器有2种相互独立的测量系统 （自发自收超声扫描测量系统和挠曲波接收系统），可以获得套管内壁光滑度、套管内径、套管厚度、套管与水泥的胶结、水泥与地层的胶结情况；另外，还可以区分低密度固体和液体，分辨出轻质水泥、泡沫水泥和被污染的水泥。该仪器的全方位测量系统覆盖整个套管圆周，可发现水泥中的任何通道，从而确定固井作业是否达到有效的水力封隔；在条件有利的情况下，还可测定双层套管的居中情况。

1 评价方法与评价依据

对IBC（套后成像）测井资料进行处理的首要目的是对套管外的介质进行可靠的解释［3］。输入到处理程序中的数据包括由USI（超声扫描测量）脉冲回波测量所提供的水泥声阻抗数据以及抵达斜向排列的2个接收器的挠曲波衰减数据。最终成果是固－液－气 （SLG）相图，能够显示套管外物质最可能的状态。通过在挠曲波衰减和声阻抗交会图上确定2种测量的位置可以获得各方位上的物质状态，从而得到每种状态所覆盖的面积。除了评价套管外的物质之外，处理程序的另一个目的是从环空－地层反射波或回波中提取相关信息，从而对套管和地层之间的环空进行更详细的描述，包括套管在井眼中的位置以及井眼几何形态等方面的信息。

当环空充填的材料不同时，其波阻抗存在较大差异，对于常用的G级水泥固井，当完全胶结时，波阻抗应该大于5Mrayl（1Mrayl＝106kg／ （m2·s））；当套管和地层之间的介质为水泥浆或钻井泥浆时，波阻抗应小于3Mrayl（表1）。

考虑测量和信号处理误差，利用波阻抗评价固井质量，建议评价标准设定为：当波阻大于4Mrayl，固井质量好；波阻抗为2～4Mrayl，固井质量中等；波阻抗小于2Mrayl，固井质量差。

表1 不同环空充填材料的波阻抗统计

2 IBC资料评价固井质量实例

图1为X1井IBC资料处理成果图，显示的层段为砂泥岩地层，该井套管外径为7in，钻头直径为8．5in。在3470～3480m处，平均波阻抗为8Mrayl，经软件计算水泥含量高，水、气含量很少，结论为固井质量好 （黑色），该图清楚显示管外水泥分布情况。试油资料表明，该井在3472～3479m，射孔日产气210056m3，无水，说明该段未产生窜槽，与IBC解释结论相符。

图1 X1井IBC资料处理成果图

图2为X2井IBC与VDL（变密度测井）结果对比图。4977～4988m为快速地层 （指裸眼井声波时差低于套管声波时差的地层），套管外径为5．5in，井径在9～12in之间。在快速地层井段，变密度套管波较强，且有人字纹反映，地层波较弱，声波相对幅度 （目的层声波幅度／自由套管声波幅度）在20% 以内，判断该段固井质量应为中等胶结。在快速地层井段，平均声阻抗在6～8Mrayl之间，与下部完全胶结井段相差1Mrayl左右，差值较小，说明管外介质与完全胶结井段基本相同；在固－液－气成像图上没有形成纵向连通的条带 （白色部分为管内水泥沾污造成的），且计算得到的固体体积分数大于80%，含水体积分数和含气体积分数趋近于0%，说明固井质量好。根据试油资料表明，IBC资料评价固井质量的结果更准确一些。

图2 X2井IBC与VDL结果对比图

图3 X3井IBC与VDL结果对比图

图 3为X 3井IBC与VDL结果对比图。7 3 2 0～7 3 4 0m为快速地层，套管外径为5．5in，钻头为6．625in，为小井眼、薄水泥环井段。通过IBC计算结果认为，该层段没有纵向窜槽，固井质量好；而VDL难以区分套管波、地层波，因此无法准确显示该层段的固井质量。

图4为X4井CBL（水泥胶结测井）／VDL与IBC资料对比图。从图4可以看出，整个井段（5080～5090）声波幅度与变密度的变化不大，声波相对幅度为50%左右，利用CBL／VDL评价标准，说明固井质量不好。而在IBC资料中，5080～5085m处回波提取的平均波阻抗基本上大于4Mray，在7Mray左右变化，说明在5080～5085m处套管外有大量水泥存在，固井质量好。而微环隙对平均波阻抗影响不大，但对套管波幅度影响较大，因此造成声波幅度大的唯一原因是该段存在微环隙。

图4 X4井IBC与CBL／VDL结果对比图

3 结语

通过实例对比分析，IBC资料在识别快速地层、微环隙、小井眼、薄水泥环固井质量评价等方面比CBL／VDL更有优势，评价结果更可靠。

［1］楚泽涵 ．声波测井原理 ［M］．北京：石油工业出版社，1993．

［2］李维彦，章成广，江万哲，等 ．影响固井质量评价效果的因素分析 ［J］．工程地球物理，2006，3（2）：103～107．

［3］AI－Suwaidi A S．Increased certainty in determination of zonal isolation through the integration of annuls geometry imaging and improved solid－fluid discrimination ［J］．SPE120061，2009．