西南石油大学2009届本科毕业论文
4.2 应用SBT全波信息评价二界面胶结质量[22]
有声波变密度测井(VDL)可以对二界面的胶结情况进行检测，但这种检测方法存在一些缺点及不足。扇区水泥胶结测井(SBT)可以提供6条补偿声波衰减测量曲线，在周向上对水泥的胶结质量进行评价。
(1)实验测量原理及步骤
扇区水泥胶结测井(SBT)是阿特拉斯公司发展的第二代径向固井评价仪，它由6个扇形分区搜盖整个井眼，以一种缠绕方式对水泥胶结梁体进行定量测量。SET的定量测量是通过环套管内壁的6个互成60°短节，利用安装在6个极板上的12个高频阵列可控换能器完成。SBT上的6个机械臂中的每一个都装有一个紧靠套管内壁的发射器和接收器极板，提供补偿衰减测量。这种测量方式使得发射换能器中的绝大部分能量传播到套管中去，仅有极少的能量辐射到井眼中。据此作者设计了如图4-6所示的实验装置来模拟SBT的测最过程。
图4-6 实验测量装置示意图
验测量装置由水槽、自制模块、信号发生器、示波器和计算机等组成。模块是由钢板、水泥层和地层三层介质组成的层状模型.其中模块的一侧(记为左侧)设计为钢板和水泥环之间、水泥与地层间都不存在缝隙，即模拟套管井中一、二界面都胶结良好的情况;模块右侧钢板与水泥胶结良好但水泥和地层间存在缝隙，模拟二界面水泥缺失的情况。模块具体的物理参数见表1。测量时将模块放入盛满水
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固井二界面质量现状及实验技术研究
的水槽中，发射探头与接收探头中心离模型左侧为50mm，使接收探头与发射探头间的距离为27cm并在测量过程中保持不变，沿钢板以10mm的步长同时向模型右侧移动发射探头月口接收探头，采集接收到的声波全波列波形。
(2)实验测量结果与分析
图4-7 实验测量结果
图4-7是实验测量结果图，其中横轴是时间轴，纵轴代表发射和接收探头中心离开模块左边界的距离。图4-7，套管波最先到达，到达时间约为52us，在95us处出现了一个能量较强的波，经理论计算和分以确定，这个波模式属于水泥环波，它产生于水泥环和地层的分界面上，在它的后面还有许多其它模波。进一步分析发现，套管波幅度和到达时间在整个测量的过程中没有发生较明显的变化，但是水泥及其后续的波在测量过程中发生了明显的变化。在胶结良好的模型段，水泥环波及其后续波的幅度较在二界面存在水泥却失的模型段，水泥环波及其后续波的到达时间虽然为发生大的变化但是它们的幅生了明显的变化。
为了更清楚的观察水泥环波的变化，对水泥环波进行频谱分析，观察其幅度的变化。从图4-8中可以看出，当发射和接收探头处于模块的左侧时，水泥环波的整体能量较小(此时测量点位于模块胶结良好的位置);反之，当测量点位于模块中飞界面水泥缺失的位置时，水泥环波的整体能量较大。反映出二界面存在水泥缺失时，水泥环波的幅度较完全胶结情况下的幅度有增加的趋势。事实上从图4-8中我们就可以发现，二界面水泥缺失时水泥环波及其后续波的幅度较完全胶结情况下都有一定程度的增加。
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图4-8 水泥环波频谱分析结果
(3)结论
实验结果表明，在胶结良好和二界面水泥缺失两种情况下，套管波的特征基本不会发生变化，即套管波信息不能用于二界面评价;水泥环波及其后续波的特征发生较大变化，即一飞界面存在水泥缺失时的幅度较完全胶结情况下有所增加，从而提出了利用SBT的全波资料信息评价几界面胶结质量的方法。
4.3 固井二界面封隔能力评价[23]
基于固井二界面封隔失效机理， 设计了固井二界面封隔能力仿真评价装置。该装置主要由钢质高压釜、受压腔、气压计、环空加压计、气体／液体流量计和进水控制装置组成。见下图4-9.
图4-9 固井二界面封隔能力仿真评价装置及样品受力分析
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固井二界面质量现状及实验技术研究
实验步骤如下：
① 把制好的样品导入受压腔， 固定好腔盖；
② 对环空加压( 若为水侵实验， 先加满水再封闭进水阀) ， 环空压力的大小调节至0.8MPa ；
③ 对受压腔逐步加压( 压力值小于0.8MPa ) ，打开出气阀，记录不同压力下的气体流量， 测试其气体当量渗透率。若做水侵实验， 则关闭出气阀， 打开出水阀，记录不同压力下水的流量。气侵和水侵条件下的固井二界面当量渗透率分别为：
由式(1)或式(2)得到的渗透率值越小， 固井二界面封隔能力越好；反之亦然。
(1)气侵实验
采用0.8MPa的环空压力，用空气做气源，对实验I和实验Ⅱ样品的固井二界面连续加气压0．010～0.200 MPa，记录了对应压力的气体流量值，即得到固井二界面当量渗透率与气压的关系(图4-10)。
图4-10 气侵条件下固井二界面封隔能力评价结果
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(2)水侵实验
采用0．8 MPa的环空压力，用空气做气源，对实验I和实验Ⅱ样品的固井二界面连续加水压0.10～0.50 MPa，记录对应压力的水流量值，即得到固井二界面当量渗透率与水压的关系(图4-11)。
图4-11 水侵条件下固井二界面封隔能力评价结果
(3)先水侵再气侵实验
先把样品置于0.2 MPa水压及0.8MPa环空压力环境下放置1 h后，再采用0.8MPa的环空压力，用空气做气源，对实验I和实验Ⅱ样品的固井二界面连续加气压0.010-0.200 MPa，记录对应压力的气体流量值，即得到固井二界面当量渗透率与气压的关系(图12)。
图4-12 先水侵再气侵情况下固井二界面封隔能力评价结果
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