采卤井修井前的探测方法选择和运用

采卤井修井前的探测方法选择和运用

摘要:随着采卤井开采时间的增加,井下开采盐层横向溶腔不断扩大、纵向溶采高度逐渐上升,导致井下套管脱落或损坏,生产出卤量减少。为了保证盐矿正常采卤生产,通常采用机械修井方法,使盐卤生产井重燃生命活力。在修井前,为了充分掌握井内盐层、地层、套管、盐溶腔高度等信息,为机械修井方案提供可靠的基础资料,选择有效的探测方法能达到事半功倍的效果。

关键词:采卤井;声波变密度测井;盐溶腔高度;盐岩层解释;堆积物

随着卤井开采时间的增加,井下开采盐层横向溶腔不断扩大、纵向溶采高度逐渐上升,导致井下套管脱落或损坏,生产出卤量减少,为了保证盐矿正常采卤生产,通常采用机械修井方法,使盐卤生产井重燃生命活力。在机械修井中通常采用锻铣技术铣掉上部可采盐层处的套管,使盐层充分暴露,以便水溶进行开采。但在锻铣前对卤井的盐层、地层、套管、盐溶腔高度等信息情况的掌握十分关键,要获取这些信息,探测方法的选择十分关键。

1理论依据

卤井成井后通常下入技术套管并用水泥浆进行固井,固好井后水泥与套管和岩层胶结都良好,由于技术套管和固结后的水泥差别小,所以固井声波由套管传到水泥再大量传到地层,因而套管波很弱,地层波清晰,固井声波幅度为低幅值,套管波信号在变密度图上显示很弱,甚至不存在。当采出卤水,使开采盐层形成溶腔,开采盐层段套管处于自由套管状态,管外原固井水泥可能脱落无水泥,形成溶腔后,测不到地层波,界面波阻抗较大差异,所以套管波反射很强,因而变密度相线的差别很大,套管接箍也能反映出来;声幅为高幅值,而且在节箍处有明显负异常;自然伽玛值与完井时所测的自然伽玛曲线值相比较幅值低至基本为零[1]。

2探测方法选择及原理特点

根据理论基础和任务要求,针对盐岩层、套管及水泥固结的物性组合特征,卤井修井前探测方法通常选择声放磁及变密度测井,即固井质量测井。所测参数有:固井声波幅度测井(CBL)、声波变密度测井(VDL)、自然伽玛测井(NG01)、磁定位测井。

2.1固井声波幅度测井原理和特点

固井声波幅度测井(CBL)又称声波水泥胶结测井[2]。测量声波在井孔内传播时遇到不同界面后反射回来声波幅值的高低,用幅值高低去评价界面胶结情况的一种仪器,测井仪的声系由两个压电晶体组成,一个发射,一个接收。声源的工作频率为20kHz,重复频率15~20Hz,测井时发射晶体发出的声波脉冲信号在井孔内各个方向传播,当波速传播遇到两种介质的交界面时,声波会发生反射和折射,若水泥与套管的胶结良好,胶结界面上声波损失少,若界面胶结不好,界面声阻抗变大,反射的声波幅度较大。固井声波幅度测井就是根据这个原理,测量沿套管传播(称之为滑行波)的首波幅度大小,来判断套管与水泥环的胶结状况,测得的曲线叫CBL曲线,也叫水泥胶结比。通过此法可以准确评价第一界面的胶结情况,检查套管水泥环情况,解释套管与水泥面的微环空,还可以用来判断管盐层的位置。在盐井修井中可用来确定溶腔高度。

2.2声波变密度测井原理和特点

声波变密度测井又称声波全波测井(VDL)。是以记录整个声波波列显示,来研究水泥胶结质量的方法。它常与固井声幅配合,用来检查声波幅度测井评估第二界面水泥胶结质量的可靠性和解决一些特殊的水泥胶结问题。声波变密度仪器采用一个发射晶体和两个不同源距的接收晶体来组成声系,相距三英尺的晶体用来接收第一界面的声波幅度,相距五英尺的晶体用来接收第二界面的声波幅度。接收的声波变密度测井所测的曲线包含套管波、水泥环波及地层波,可以检查套管井第一、第二界面的胶结程度。在盐井修井中可用来解释管外水泥环脱落情况和确定溶腔高度。

2.3自然伽马测井原理和特点

以地层自然放射性为基础,测井时用伽马射线探测器沿井眼进行测量,记录伽马射线强度,称为自然伽马测井[3]。通过自然伽马测井可以获取地层结构相应的信息。曲线主要用途是:校正深度、划分地层岩性、对比地层、计算地层的泥质含量、判断储层。在盐井修井测量自然伽马曲线,是用来解释盐层、地层深度厚度,跟磁定位曲线一起对深度进行校准,与完井时所测自然伽马曲线相比较,确定上部可采盐层的深度厚度,解释溶腔高度、解释沉渣堆积物[4]。

2.4磁定位测井原理和特点

磁定向测井是电磁感应原理的应用,仪器由两块磁铁同极相对,中间放置线圈,装在非磁性材料的仪器外壳内。由于接箍处套管加厚,改变了磁铁周围的磁场,使穿过线圈的磁通变化,因而产生感应电动势,该电动势在测量回路中产生一电流,使磁性定位曲线产生异常,即显示出套管接箍的位置。为保证割管深度的正确,通常用套管接箍来控制深度,解释套管接箍的实际深度,确定井内割管情况。

3实际中的应用

3.1解释地层

沉积岩中自然伽玛来源于岩层中的泥质颗粒吸附的天然放射性元素铀、钍、钾,所以泥岩的自然伽玛曲线反映为高幅值。岩盐的自然伽玛曲线幅值明显低于泥岩,最多为泥岩的1/3幅值,纯石盐晶体几乎测不到自然伽玛。通过测量自然伽玛曲线能有效地解释盐腔上部未开采盐层,为下一步开采上部盐层提供可靠数据。图1为江苏某矿盐卤井采空区顶板地层解释图,见盐深度879.80m,879.80~910.95m为盐层,910.95~911.95m为泥岩夹层,911.95~914.85m为盐层,914.85~917.30m为泥岩,采空区顶板在917.30m[5]。

3.2解释溶腔高度

由于卤井的长时间开采,在开采盐层段会形成溶腔。如图2所示为江西某盐矿C313井实际测试成果,根据测井所测声幅、声波变密度、自然伽玛曲线资料显示,在所测井段557.50~628.20m处,声幅曲线呈现高幅值且套管节箍处有明显负异常,变密度图形明显有套管波,自然伽玛值与完井前测的自然伽玛曲线值相比较幅值低至基本为零,说明该段因开采形成溶腔,故解释溶腔顶部高度在557.50m处[6]。

3.3判断溶腔内沉渣情况

图3为江西某盐矿C315井实际测试成果,该井的测试前根据矿方提供信息是注采无出卤。根据测井所测声幅、声波变密度、自然伽玛曲线资料显示,在所测井段552.05~610.50m处,声幅曲线呈现高幅值,变密度图形明显有套管波,说明该段因开采形成溶腔,溶腔顶部高度在552.05m处。根据声幅曲线形状分析,在552.05~610.50m井段,可能溶腔形状不规则。在593.10~610.50m井段,自然伽玛幅值与完井前所测的自然伽玛曲线值相比较高,说明套管周围有高伽玛含量的物质存在,就本井而言,高伽玛含量的物质来源只有采卤过程中形成的跨塌或不溶物堆积,所以推断此井段因采卤跨塌或不溶物沉渣形成堆积,可能是造成堵井导致无法出卤的原因(后经下钻修井验证,与测井解释提交的资料相符)。

3.4确定已割管深度

当仪器在套管里通过时,曲线受套管影响会有一定起伏,当仪器在没有套管的层段时,磁定位曲线成为一条笔直的线,如图4所示为江苏某矿茅15井割管前后测磁定位曲线的对比,割管后曲线反应割管深度在926.75m。

4结论

在采卤井修井中,由于井下地层的复杂,套管和腔体情况不可预见性,对孔内情况的充分掌握是修复卤井成败的关键,修井前选择固井质量测井技术,根据测井曲线组合特征分析可以准确的判断出采卤井内套管、地层、盐层、溶腔等情况,为采卤井修井设计施工方案提供可靠的基础数据。对降低修井施工成本,提高采卤井修复率起到很好的作用[7]。

作者:鲁辉 曹飞  单位:江苏长江地质勘查院 中国地质大学地球物理与空间信息学院