SBT测井仪水平井作业过程及质量控制

SBT测井仪水平井作业过程及质量控制C1365队摘要：本文针对ECLIPS-5700测井系统软件最新版本Release5.1i，结合生产实践，对SBT测井原理及过程进行描述，明确施工作业中质量控制标准和方法，与传统固井质量测井方法CBL和VDL进行了对比对施工容易碰到的问题提出解决方法。关键词SBT测井仪测井技术水平井测井质量控制SBT测井原理扇形水泥胶结测井(SBT)系统以环绕方式在包括整个井眼的6个角度区块定量测量水泥胶结情况。声波换能器装在相隔60°的极板上，支撑滑板与套管内壁接触，进行声波补偿衰减测量。当发射器在每个区块上发射时，两相邻极板上的接收器测量声波幅度，这两个幅度分别为远、近接收器所接收。声波经过两接收之间空间的能量损失，可直接作为衰减测量，由此可推导出套管外这一60°范围内的水泥胶结质量。其极板阵列展开如下图所示在对应的SBT分区中，利用4个邻近极板上的2个发射器和两个接收器组成的声系可以从两个方向来测量声波衰减。当T1发射时接收器R2、R3测量其下行声副，定义为A12和A13.由于使用同一发射测量两个幅度值，而且衰减测量只取决于幅度比，因此，下行衰减不受辐射强度的影响，其结果仅取决于接收器的灵敏度。如图同理，当发射器T4发射，由接收器R2和R3测量其声副，定义为A42和A43。同样，该衰减值也不瘦T4发射强度影响，而仅仅取决于接收器的灵敏度，套管波的衰减率为：α2=（10/d）lg(A43/A42)两次测量结果组合在一起可以求出补偿后的衰减值：ATC1=α1+α2=(10/d)lg[(A13×A42)]因而所得结果消除了接收器灵敏度的影响。这种测量过程在6个分区中的每一个都进行着重复。这样，对于6个分区的每一个，在整个25db/ft的范围内，衰减测量结果得到了完全的补偿。发射器和接收器的排列也同时补偿了套管表面不平和套管内壁有残余水泥的影响。由于该仪器从纵向、横向（沿套管周围）两个方向测量固井胶结质量，该仪器设计考虑的短源距补偿使衰减测量结果基本不受快地层的影响，因而能用于各种流体的井内，包括重泥浆和含气井液等。由于SBT是贴井壁测量，测井时只要保持极板与套管内壁接触，一般的偏心不影响测量结果。其测量内容包括：声波衰减率、最小衰减率、平均声副、井斜相对方位、五英尺源距变密度。二．SBT测井的优点：1、SBT的刻度简易、灵活可靠。2、SBT拥有6个推靠臂，每个推靠臂力为50磅，偏心影响小可在大斜度井取得合格资料。3、SBT能确定水泥串槽的有无、大小和方位。有较高的周向分辨率4、SBT测井与井内泥浆性质无关5、SBT的源距、间距小，在这个距离内地层波始终赶不上套管波，故首波总是套管波。所以SBT的测量结果不受快速地层的影响。并可以成像方式显示给用户，给用户提供大量的有用信息仪器性能参数及技术指标：耐温：177℃（测井时间因1633EA原因限制为6小时）耐压：137.9Mpa最小套管直径：101.6mm最大套管直径：393.7mm仪器直径：85.7mm最大测井速度：10.7m/min工作电压电流：150vdc，25mA马达开收腿电压电流：80vdc，最小20mA约60秒时间测量动态范围：0～22db/ft补偿衰减衰减测量精度：±1.0dB/ft垂直分辨率：7.62cm探测深度：5.08cm电缆要求：只用单芯与电缆外皮测井，电缆不长于9144米遥传通讯协议：3504极板压力：22.7kg晶体类型：极板为100khz压电晶体堆栈；VDL为20khz压电晶体仪器组合及注意事项1、仪器组合SBT仪器水平井测井组合为：湿接头+3981XA+张力转换短接+2330NA+1309XA+1633EA+1424XA+1424PA2、注意事项1）、测井时必须把若用多芯电缆，仪器2#和5#不能连接通。2）、2330NA档位开关置于5；1309XA换上直流电源，且档位开关置于63）、测井时最佳测速为9米/分钟，最大测井速度为10.7米/分钟。4）、若始终无法建立通信，检查在/CLS2/BIN目录下文件wsp4ch.srec是否SBT测井专用的wsp4ch.srec文件5）、线控面板开关位置线控面板面板开关开关位置测井状态开收腿状态3765XA线控面板SAFE-LOGKEYLOG无关INPUT7COND或SNGLCOND无关SERVICENSC无关LOG-SIM-MODALSUBLOG无关5716线控面板NSCINMULTI或SINGL无关TOOLPWRDC无关NSCSIG1C无关1CONDSERV3504无关1CONDTERMR无关3765SIGNSCIN无关3水平井测井作业现场施工作业流程3.1测井前的准备测井前应了解内容包括：井眼大小与井深、井斜，地层温度与压力，泥浆类型、比重及矿化度。根据这些信息进行测前仪器及相关装置的准备，优化施工方案。到达井场之后召开三交会，明确风险和队钻井队的要求。3.SBT测井作业步骤测前刻度：在仪器接好后供直流，时1633EA缆头电压CHV为150v，建立通信井场上队SBT仪器进行测前刻度，检查仪器的工作状态。其中包括噪声、相对方位刻度、SBT极板刻度是否超出允许范围，如果超出，则说明仪器有问题。在刻度都通过之后，仪器在进口可好张力刻度，并保存。之后进行湿接头的安装。3.3对接后测井过程中参数的选择对接成功必须upload仪器内部工作状态值，修改为需要的状态后download。SBT测井CASINGOD、CASINGWT、CMPSTR的参数选择特别重要，其直接决定SBT波形的双峰套正首波的NDELAY与FDELAY，直接决定了测井质量的好坏。3.4.1波列数字化（DIGITALWAVEFORM）控制参数井下仪器数字化并上传一个波列，共采样250个采样点。参数表中的参数设置，控制着这个波列的采集，隐含设置为VDL波列采集，对应发射器和接收器号均为8。点击DigitalWaveformParameters按钮，则弹出数字化波列控制窗口，如上图所示。1、波列采集起始时间（STARTTIME）是指从波列发射开始到第一个数字化采样点之间的时间，单位为微秒（us），对于VDL曲线，由于从发射开始的200us时间内，没有预期的可以信息，因此，对应VDL曲线，将这个参数隐含设置为200。如果是其他的T-R组合，应根据两个探头的间距，来确定波列采集起始时间。当采用双波列（DUAL）模式时，STARTTIME参数不起作用。2、采样间隔（SAMPLEPERIOD）指相邻两个采样点之间的时间间隔。若数字化波列对应为5英尺的VDL（20KHz）波列，这个数值应设置为4us。当数字化波列对应为SBIL极板波列组合时，1us比较适合显示查看波列。当采用双波列（DUAL）模式时，井下仪器将忽略这个参数，自动隐含为1us。3、SBIL波列序号（SUBCYCLENO.）只有在双波列（DUAL）模式时才起作用。它指示井下仪器数字化并上传的波列在SBIL子波列中的序号（1－12），这个参数将非常有助于接收延迟和搜索门宽这两个参数的设置。4、TRANSMITTER参数指示声波发射器号（1－7），如果是1－6中的一个数，那这个数就对应着一个极板，若为7则表明是5ft的变密度曲线。5、RECEIVER参数指示声波接收器号（1－7），如果是1－6中的一个数，那这个数就对应着一个极板，若为7则表明是5ft的变密度曲线，任何一个T-R组合都可以选择。当采用双波列（DUAL）模式时，井下仪器将忽略这个参数。6、增益（GAIN）用于单波列（SINGLE）模式时声波波列的数字化。这个参数一旦设置，将保持固定数值，不会自动变化，SBIL波列自动增益（AGC）对这个参数没有影响，数值为当采用双波列（DUAL）模式时，井下仪器将忽略这个参数7、每次采集的采样点数（NUMBEROFSAMPLES）固定为250。8、单波列模式（SINGLESUBCYCLETYPE）：在单波列模式，除波列序号（SUBCYCLENO.）参数外，其他参数都要在波列数字化时使用。9、双波列模式（DUALSUBCYCLETYPE）：在双波列模式下，只有波列序号（SUBCYCLENO.）参数起作用。波列由远、近接收波组成，各占125个采样点，起始点为DELAY之前42us。另外，首波搜索门位置也作为波列的一部分。在双波列模式下，利用波列显示窗口，可以获得最佳接收延迟（N_DELAY和F_DELAY）和搜索门宽（N_WIDTH和F_WIDTH）设置。表3给出单/双波列模式下，各个参数的隐含设置。表3数字化参数表双波列（DUAL）单波列（SINGLE）Starttime未用200（VDL）SamplePeriod未用4（VDL）Subcycle#1－12未用Transmitter#未用7（VDL）Receiver#未用7（VDL）Gain未用0－21NumberofSamples未用250马达控制（MOTOR）马达控制窗口用于打开/关闭SBIL仪器极板推靠。SBIL马达使用和常规仪器一样的直流电源，在执行马达操作之前，井下仪器应首先供电并建立通讯。无论选择OPEN或者CLOSE操作，WTS采集都很暂停，并且其他命令也都无法执行。命令下发成功以后，地面电源将给井下仪器马达供电。供电电流在原有基础上增加大约50mA（在关闭马达操作完成的瞬间，供电电流达到最大值350mA），这时应增加少许地面供电电压，以保证在电流增大时井下仪器有足够的工作电压。马达命令后，不会自动超时退出马达状态，只有执行STOP命令，才能重新恢复数据采集。在马达轴上，安装着一个拉力棒，当遇到紧急情况是，他可以使仪器推靠臂关闭。这个拉力棒设计拉力是4000磅电缆张力，然而，在正常测井过程中，由于拉力棒老化，将会导致强度下降。因此，在平时应将拉力棒定时检测，并在必要时更换。3.4.2水平井测井过程质量控制对接成功检查好所有仪器均处于正常状态，绞车工调节好绞车张力开始下钻具。因为钻具传输过程中仪器处于几乎不旋转的状态操作员必须开退测量120米的文件做归一化文件，最好在空套管做，之后断记录。人工导入normalization内使SBT仪器更好的确定各参数。之后调subcycalno1至12，观察波形是否套峰正确，若有不正常的波，则必须调节对应的ndelay或fdelay值使其套好波。并download。测井过程中最重要的控制曲线是dtmn和dtmax，他们应接近57，并且相差值在3个差值内。但是在在测井过程中钻具传输测井过程中由于每柱钻具起下或遇阻卡仪器发生一定抖动，极板与井壁接触不良仪器井下工作参数ndelay与fdelay改变使dtmn和dtmax偏离57并且差值过大，此时一定不能upload仪器工作参数，应当直接根据SHOW2D窗口显示值调出控制窗口队出问题的那个subcycalno的ndelay和fdelay直接回车发送正确的delay值，使仪器恢复正常工作状态。在测井过程中也不能再控制窗口内调dual波形观察，否则变密度VDL会缺失。3.5测后校验：测后刻度正确确保仪器一直处于稳定的工作状态。现场解释方法测完井后一般要向井队提供解释结果如下图：新疆某口水平井SBT测井所示(由于井段过长，采用拼接图)从图上可以看出SBT能向甲方提供最小时差（dtmin）曲线和最大时差曲线（dtmax）；6条水泥胶结曲线，6条衰减曲线（atc1至atc6）、1条相对方位（rbod）曲线，1幅VDL变密度地层胶结波列及成像图、提供最大声波衰减曲线（atmin）最小声波衰减曲线（atmax）及平均衰减曲线（atav）。同时SBT和套管节箍（ccl）、自然伽马组。SBT6个极板声波幅度的衰减关系得到随深度变化的套管周边成像图。其用色阶表示法，由彩色的不同深浅表示不同的水泥胶结程度，色彩越深代表胶结得越好（当然色阶可调），极浅色白区指示未胶结套管，白区的宽度同时指示该特定深度窜槽的程度。从上图可以看出井深5094米处砂泥岩地层低井斜角度的套管接箍非常明显，对应于CCL测井曲线高值尖子，六个极板衰减曲线均出现能量衰减的低读值，另外最小声波时差与