CN105989234B - 油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，包括：收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据；在二维坐标系中确定第一历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第一坐标点，并确定第二历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第二坐标点；确定多个第一坐标点和多个第二坐标点在坐标系中的分界线；在分界线上的坐标点中确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度，达到了更好的水泥环的层间封隔效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田固井技术领域，尤其涉及一种油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法。
背景技术
为防止井壁垮塌和封固油气水层，需要把套管和井壁之间的环形空间用水泥封闭，形成水泥环以防止渗透层之间窜通。水泥环的层间封隔性在很大程度上反映了油田固井的质量。现有技术中，通过查找布朗图版来确定水泥环的层间封隔长度。在布朗图版中，水泥胶结指数(cement bond index，简称：BI)为0.8的条件下，水泥环最小有效封隔长度随着套管外径的增大而增大。例如，对于套管外径为5.5in、7in和7.875in的套管井段，水泥环最小有效封隔长度分别为1.5m、3m和3.5m。
但是，上述的水泥环的层间封隔长度确定方法往往根据现场实际测量情况来看，所确定出水泥环的层间封隔长度并不精确，从而难于实现较好的封隔效果。
发明内容
本发明提供一种油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，以克服现有技术中所存在的不足。
本发明提供一种油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，包括：
收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据；
在二维坐标系中确定所述第一历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第一坐标点，并确定所述第二历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第二坐标点；
对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别；
确定所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点在所述坐标系中的分界线；
在所述分界线上的坐标点中确定所述水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。
进一步的，所述对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别之后，还包括：
在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中，剔除假象数据。
进一步的，所述收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据之前，还包括：
收集所述水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据；
所述在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中，剔除假象数据，具体包括：
根据所收集的水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据，在在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中剔除所述假象数据。
进一步的，所述水泥环层间封隔验证数据包括：验窜井段数据、验窜过程数据、验窜结果数据及试油井段数据和试油结果数据中的一种或多种；
所述验窜井段的历史数据包括：钻井工程设计数据、钻井日报信息和地质录井报告、测井数据中的一种或多种。
进一步的，所述钻井工程设计数据为邻井目的层的地层压力和本井目的层的地层压力系数预测数据。
进一步的，所述钻井日报信息和地质录井报告包括：井径数据、套管尺寸数据、注水泥作业过程数据、侯凝期间井下作业情况数据中的一种或多种。
进一步的，所述测井数据包括：固井测量井数据、常规测井数据、井斜曲线和常规测井解释成果数据中的一种或多种。
进一步的，其特征在于，所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述水泥胶结强度根据水泥胶结测井CBL曲线的特征低值和扇区水泥胶结测井SBT的平均衰减率ATAV曲线的特征高值转化获得；
所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述封隔长度为所述CBL曲线的特征低值对应的井段长度和所述ATAV曲线的特征高值对应的井段长度之和。
进一步的，其特征在于，所述验窜井段为利用上射孔段和下射孔段进行层间封隔验证时，所述上射孔段的下界和所述下射孔段的上界之间的井段；或
射孔段与邻近水层之间的井段。
本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，通过对多口油田固井中验窜井段的相同套管外径的窜通状态下与非窜通状态下的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据进行收集并进行区分。然后，将上述区分后两种状态的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据记录在二维坐标系中。接着，在二维坐标系中确定上述两种状态的分界线。最后，通过该分界线得到水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图，确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。实现了在不同的油田区域能够准确、精准的确定油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度，达到了更好的封隔效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的流程图；
图2为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与封隔长度的统计图；
图3为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与封隔长度的关系图；
图4为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图；
图5为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的流程图；
图6为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与封隔长度的统计图；
图7为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与封隔长度的关系图；
图8为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
步骤101、收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据。
其中，所述验窜井段为利用上射孔段和下射孔段进行层间封隔验证时，所述上射孔段的下界和所述下射孔段的上界之间的井段。或者，对于油气层射孔后进行试油的情况，所述验窜井段为射孔段与邻近水层之间的井段。
本发明实施例中涉及的非窜通状态是指地层内部的层与层之间或套管与水泥环或水泥环与地层之间不窜通，窜通状态是指地层内部的层与层之间或套管与水泥环或水泥环与地层之间窜通。
具体的，所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述水泥胶结强度是根据水泥胶结测井CBL曲线的特征低值和扇区水泥胶结测井SBT的平均衰减率ATAV曲线的特征高值转化获得的。
所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述封隔长度为所述CBL曲线的特征低值对应的井段长度和所述ATAV曲线的特征高值对应的井段长度之和。
在读取ATAV曲线的特征高值的时候，如果ATAV曲线的特征高值与最小衰减率(Minimum attenuation rate，简称：ATMN)值之差大于2dB/ft且最小衰减率值对应的水泥强度低于200psi，则该井段存在不可忽视的环向水泥胶结不均匀情况，因此不能累加到封隔长度里。
这里需要说明的是，本实施例收集多口固井的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据均在套管外径为同一尺寸的前提条件下。例如，在套管外径为5英寸时，收集油田区域的26口固井的窜通状态与非窜通状态的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据并加以区分，窜通状态的数据对应第一历史数据，非窜通状态的数据对应第二历史数据。在本实施例中，对收集油田固井的数量并不加以限定，可以根据实际情况进行设置。
步骤102、在二维坐标系中确定所述第一历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第一坐标点，并确定所述第二历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第二坐标点。
其中，二维坐标系即平面直角坐标系，横坐标表示水泥胶结强度、纵坐标表示封隔长度，或者横坐标表示封隔长度、纵坐标表示水泥胶结强度。图2为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与封隔长度的统计图，如图2所示，在双对数平面直角坐标图中，横坐标表示水泥胶结强度，纵坐标表示封隔长度。将套管外径为5英寸的窜通状态的数据描绘在双对数平面直角坐标图上，形成多个第一坐标点，用菱形标记显示。将套管外径为5英寸的非窜通状态的数据描绘在双对数平面直角坐标图上，形成多个第二坐标点，用方块标记显示。
步骤103、对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别。
步骤104、确定所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点在所述坐标系中的分界线。
图3为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与封隔长度的关系图，如图3所示，在图2水泥胶结强度与封隔长度的统计图的基础上，确定多个第一坐标点和多个第二坐标点的分界线，即窜通状态与非窜通状态的分界线。
步骤105、在所述分界线上的坐标点中确定所述水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。
图4为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例一的水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图，如图4所示，图中的分界线即为套管外径为5英寸的窜通状态与非窜通状态的分界线，通过该分界线可以确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。另外，可以得到在该油田区域套管外径为5英寸时，水泥环的层间封隔长度经验公式，该经验公式为：
其中，式中S为水泥胶结强度，单位为psi；式中L为最小有效封隔长度，单位为米。
本实施例的油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，通过对多口油田固井中验窜井段的相同套管外径的窜通状态下与非窜通状态下的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据进行收集并进行区分。然后，将上述区分后两种状态的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据记录在二维坐标系中。接着，在二维坐标系中确定上述两种状态的分界线。最后，通过该分界线得到水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图，确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。实现了在不同的油田区域能够准确、精准的确定油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度，达到了更好的封隔效果。
下面具体的实施例，对图1所示方法实施例的技术方案进行详细说明。
图5为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的流程图，如图5所示，本实施例的方法可以包括：
步骤201、收集所述水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据；
具体的，所述水泥环层间封隔验证数据包括了验窜井段数据、验窜过程数据、验窜结果数据、试油井段数据和试油结果数据中的一种或多种。
所述验窜井段的历史数据包括了钻井工程设计数据、钻井日报信息和地质录井报告、测井数据中的一种或多种。
所述钻井工程设计数据为邻井目的层的地层压力和本井目的层的地层压力系数预测数据。
所述钻井日报信息和地质录井报告包括了井径数据、套管尺寸数据、注水泥作业过程数据、侯凝期间井下作业情况数据中的一种或多种。
所述测井数据包括了固井测量井数据、常规测井数据、井斜曲线和常规测井解释成果数据中的一种或多种。
步骤202、收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据。
其中，所述验窜井段为利用上射孔段和下射孔段进行层间封隔验证时，所述上射孔段的下界和所述下射孔段的上界之间的井段。或者，对于油气层射孔后进行试油的情况，所述验窜井段为射孔段与邻近水层之间的井段。
本发明实施例中涉及的非窜通状态是指地层内部的层与层之间或套管与水泥环或水泥环与地层之间不窜通，窜通状态是指地层内部的层与层之间或套管与水泥环或水泥环与地层之间窜通。
具体的，所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述水泥胶结强度是根据水泥胶结测井CBL曲线的特征低值和扇区水泥胶结测井SBT的平均衰减率ATAV曲线的特征高值转化获得的。
所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述封隔长度为所述CBL曲线的特征低值对应的井段长度和所述ATAV曲线的特征高值对应的井段长度之和。
在读取ATAV曲线的特征高值的时候，如果ATAV曲线的特征高值与最小衰减率(Minimum attenuation rate，简称：ATMN)值之差大于2dB/ft且最小衰减率值对应的水泥强度低于200psi，则该井段存在不可忽视的环向水泥胶结不均匀情况，因此不能累加到封隔长度里。
这里需要说明的是，本实施例收集多口固井的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据均在套管外径为同一尺寸的前提条件下。例如，在套管外径为5英寸时，收集油田区域的26口固井的窜通状态与非窜通状态的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据并加以区分，窜通状态的数据对应第一历史数据，非窜通状态的数据对应第二历史数据。在本实施例中，对收集油田固井的数量并不加以限定，可以根据实际情况进行设置。
步骤203、在二维坐标系中确定所述第一历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第一坐标点，并确定所述第二历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第二坐标点。
其中，二维坐标系即平面直角坐标系，横坐标表示水泥胶结强度、纵坐标表示封隔长度，或者横坐标表示封隔长度、纵坐标表示水泥胶结强度。图6为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与封隔长度的统计图，如图6所示，在双对数平面直角坐标图中，横坐标表示水泥胶结强度，纵坐标表示封隔长度。将套管外径为5英寸的窜通状态的数据描绘在双对数平面直角坐标图上，形成多个第一坐标点，用圆形标记显示。将套管外径为5英寸的非窜通状态的数据描绘在双对数平面直角坐标图上，形成多个第二坐标点，用三角形标记显示。
步骤204、对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别。
步骤205、根据所收集的水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据，在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中剔除所述假象数据。
根据所收集的水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据，在所述第一坐标点和所述第二坐标点中剔除所述假象数据(例如：微间隙、仪器偏心严重和水泥沟槽等情况)，因为假象数据容易误导技术人员对分界线的确定，所以剔除假象数据后，能使技术人员更加准确、高效的确定分界线。
步骤206、确定所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点在所述坐标系中的分界线。
图7为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与封隔长度的关系图，如图7所示，该图为剔除假象数据后的水泥胶结强度与封隔长度的关系图，在图中确定多个第一坐标点和多个第二坐标点的分界线，即套管外径为5英寸的窜通状态与非窜通状态的分界线。
步骤207、在所述分界线上的坐标点中确定所述水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。
图8为本发明油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法实施例二的水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图，如图8所示，图中的分界线即为窜通状态与非窜通状态的分界线，通过该分界线可以确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。另外，可以得到在该油田区域套管外径为5英寸时，水泥环的层间封隔长度经验公式，该经验公式为：
其中，式中S为水泥胶结强度，单位为psi；式中L为最小有效封隔长度，单位为米。
本实施例的油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，通过对多口油田固井中验窜井段的相同套管外径的窜通状态下与非窜通状态下的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据进行收集并进行区分。然后，将上述区分后两种状态的水泥胶结强度与封隔长度的历史数据记录在二维坐标系中。接着，在二维坐标系中确定上述两种状态的分界线。最后，通过该分界线得到水泥胶结强度与最小有效封隔长度的关系图，确定水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。实现了在不同的油田区域能够准确、精准的确定油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度，达到了更好的封隔效果。
进一步的，通过收集水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据，对水泥胶结强度与封隔长度的历史数据中的假象数据进行剔除，保留正确的的数据，使确定油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度的方法更加准确、精准，达到了更好的封隔效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种油田固井用水泥环的层间最小有效封隔长度确定方法，其特征在于，包括：
收集套管外径相同的多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集套管外径相同的多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据；
在二维坐标系中确定所述第一历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第一坐标点，并确定所述第二历史数据中水泥胶结强度及其对应的封隔长度构成的多个第二坐标点；
对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别；
确定所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点在所述坐标系中的分界线；
在所述分界线上的坐标点中确定所述水泥胶结强度对应的最小有效封隔长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点进行位置识别之后，还包括：
在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中，剔除假象数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述收集多口处于窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第一历史数据，并收集多口处于非窜通状态的油田固井中验窜井段的水泥胶结强度与封隔长度的第二历史数据之前，还包括：
收集所述水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据；
所述在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中，剔除假象数据，具体包括：
根据所收集的水泥环层间封隔验证数据和验窜井段的历史数据，在所述多个第一坐标点和所述多个第二坐标点中剔除所述假象数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水泥环层间封隔验证数据包括：验窜井段数据、验窜过程数据、验窜结果数据及试油井段数据和试油结果数据中的一种或多种；
所述验窜井段的历史数据包括：钻井工程设计数据、钻井日报信息和地质录井报告、测井数据中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钻井工程设计数据为邻井目的层的地层压力和本井目的层的地层压力系数预测数据。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钻井日报信息和地质录井报告包括：井径数据、套管尺寸数据、注水泥作业过程数据、侯凝期间井下作业情况数据中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测井数据包括：固井测量井数据、常规测井数据、井斜曲线和常规测井解释成果数据中的一种或多种。
8.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述水泥胶结强度根据水泥胶结测井CBL曲线的特征低值和扇区水泥胶结测井SBT的平均衰减率ATAV曲线的特征高值转化获得；
所述第一历史数据和所述第二历史数据中的所述封隔长度为所述CBL曲线的特征低值对应的井段长度和所述ATAV曲线的特征高值对应的井段长度之和。
9.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述验窜井段为利用上射孔段和下射孔段进行层间封隔验证时，所述上射孔段的下界和所述下射孔段的上界之间的井段；或
射孔段与邻近水层之间的井段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shi Hongxiang Inventor after: Wei Tao Inventor after: Guo Qingbin Inventor after: Xiao Chengwen Inventor after: Zhao Yuanliang Inventor after: Han Dongchun Inventor after: Jiang Zhige Inventor after: Fan Minglue Inventor after: Shuai Shichen Inventor before: Shi Hongxiang Inventor before: Wei Tao Inventor before: Guo Qingbin Inventor before: Xiao Chengwen Inventor before: Zhao Yuanliang Inventor before: Han Dongchun Inventor before: Jiang Zhige Inventor before: Fan Minglue Inventor before: Shuai Shichen |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |