严密的层间封隔是固井工程最重要的目的,固井质量不但关系到建井工程安全顺利与否,还关系到增产改造措施的有效程度、地下井网的合理分布以及油气井生产寿命。因此,它不但是油气井勘探与油气藏开发工程中最为重要的工艺环节之一,其工程质量也是油田施工与设计部门最关心和极易引起争议的问题。 声波水泥胶结测井是目前固井质量评价应用最为广泛的方法之一。但是,声波测井缺乏声波耦合与水泥封固质量间的关系,所测得的固井“胶结良好”仅仅表示声耦合良好,并不意味着层间封隔质量良好,事实上声波测井结果还与于水泥石的性质密切相关。 CBL衰减率与水泥密度以及通过该水泥的纵波与横波的速度紧密相关。声阻抗是密度与声速的乘积。因此,声波水泥胶结测井结果受被测介质(套管—水泥环、水泥环—地层)的声阻抗的影响。套管与地层岩石声阻抗已经为人们所认知,但对关于组分不同以及物理机械性能随时间、温度变化而改变的水泥石,由于影响因素复杂、认知程度较低,故就合理解释声波测井结果而言,水泥石的声学特性研究之所以重要,就在于水泥石的声阻抗将会直接影响水泥胶结测井结果。 目前油田大量使用的混合材水泥,国内、外相关研究成果还很少。本文利用超声波测试手段,以水泥环为主要研究对象,通过改变固井水泥外掺料(不同加重剂与减轻剂),探索了高、低密度混合材水泥石以及正常密度常规水泥石的声速特征。同时,比较了水溶性聚合物与高分子型两种降失水剂对正常密度水泥石的结构以及声速的影响。结果表明:在正常密度水泥石实验中一般声速反应较规则,基本与强度正相关;不同类型外掺料与外加剂控制水泥石工程特性的原理不同,声速反应也不同;随养护时间与养护温度的变化,纯高分子低失水铁矿粉加重体系、纯高分子低失水重晶石加重体系以及复配减阻与水溶聚合物低失水铁矿粉加重水泥体系的声速变化与强度变化正相关;虽然实验所测得的孔隙率小反映的较密实,由于空心混合材的加入,在声波传播的意义上来讲,其密实性并不高;一般情况下,正常密度与高密度在固井质量良好的条件下,其CBL衰减率比低密度都要高,其套管波首波幅度值都应该比低密度小;微硅加入能明显提高低密度水泥石的强度性能,同时也能获得更高的声阻抗和CBL衰减率;因此,利用声波水泥胶结测井结果进行固井质量评价时,不能忽视混合材水泥石外掺料对测井结