СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН И РАЗОБЩЕНИЯ ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ Российский патент 2010 года по МПК E21B47/14 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для определения качества цементирования скважин, под которым (в первую очередь) понимается степень разобщения пластов-коллекторов (наличие или отсутствие межпластовых перетоков флюидов в заколонном пространстве).

Известен способ оценки качества цементирования скважин, включающий:

- спуск скважинного прибора, содержащего (по крайней мере) один источник и один приемник радиоактивного излучения;

- запись (на подъеме) кривых изменения интенсивности излучения, по которым судят о плотности и равномерности заполнения заколонного пространства скважин (в функции глубины и по периметру) цементным тампонажным составом [1] (Ю.А.Гулин, Д.А.Бернштейн, П.А.Прямов. «Акустические и радиометрические методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин», М., Недра, 1971 г., с.5-27).

Известный способ имеет следующие недостатки:

- не выявляет трещины и другие дефекты цементного кольца, мало изменяющие объемную плотность среды в зоне контроля;

- требует ликвидации последствий радиационной аварии при оставлении прибора с источником радиоактивного излучения на забое скважины;

- биологически опасен.

Поэтому оценить качество разобщения пластов коллекторов (или их изоляции) указанным способом невозможно.

Известен также способ оценки качества цементирования скважин [2] (Ю.А.Гулин, Д.А.Бернштейн, П.А.Прямов. «Акустические и радиометрические методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин», М., Недра, 1971 г., с.63-85), включающий:

- спуск акустического скважинного прибора, содержащего (по крайней мере) один источник и один приемник акустических импульсов;

- запись (на подъеме) кривых изменения амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, по которым судят о:

- высоте подъема цементного раствора;

- состоянии контакта цементного камня с колонной;

- состоянии контакта цементного камня с породой;

- интервалах частичного контакта;

- интервалах полного отсутствия контакта или цементного камня за колонной [3] («Методическое руководство по компьютерной технологии контроля технического состояния и качества цементирования обсадных колонн нефтегазовых скважин», НПФ "Геофизика", Уфа, 1997 г.).

Известный способ не позволяет определить качество разобщения пластов коллекторов (или их изоляции), не выявляет движение флюидов по трещинам и другим дефектам цементного кольца, а для определения указанных выше параметров требует сложной программно-математической обработки акустических сигналов.

Таким образом, недостатком указанных радиоактивных и акустических методов определения качества цементирования скважин является невозможность получения информации о герметичности их заколонного пространства и разобщении пластов-коллекторов, т.к. регистрируются только косвенные показатели без учета действующих межпластовых давлений ΔР на единицу длины ствола скважины Δħ, являющихся определяющими для возникновения межпластовых перетоков флюидов.

Для обнаружения перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин в отечественной и зарубежной практике применяется также метод шумометрии, заключающийся в спуске в скважину геофона - приемника акустических шумов (или рассмотренных выше акустических приборов с отключенным источником акустических импульсов) с последующей регистрацией их в функции глубины. Однако шумовые аномалии, регистрируемые методом шумометрии, также неоднозначно характеризуют перетоки флюидов в заколонном пространстве скважин из-за наличия посторонних шумов, обусловленных движением каротажного кабеля, скважинного прибора, газа или жидкости внутри обсадной колонны.

Известен способ снятия дискретных (т.е. по точкам на ранее намеченных глубинах) или «… стационарных показаний для изучения перемещений флюидов за обсадной колонной с помощью акустического зонда ALT фирмы «SONDEX», который содержит смонтированный на прижимном башмаке акустический преобразователь, устанавливаемый при помощи приводного вертлюга напротив проверяемых каналов и обнаруживающий отражения от частиц или пузырьков газа, которые указывают на движение внутри каналов» [4] (Проспект фирмы «SONDEX». Оборудование для каротажа в обсаженной скважине, с.6).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ контроля технического состояния крепи скважин, включающий спуск в обсадную колонну скважинного прибора с измерительными рычагами-волноводами, контактирующими верхними концами с преобразователями акустических сигналов, а нижними - с обсадной колонной и передающими шумы из заколонного пространства скважины без искажающего влияния внутриколонной среды на результаты измерения интенсивности и спектра скважинных шумов [5] (Патент RU №2102597, кл. Е21В 47/14, опубл. 1998 г.).

Известными способами [4, 5] с большей достоверностью определяются перетоки флюидов в заколонном пространстве скважин как за счет исключения посторонних шумов (обусловленных движением каротажного кабеля, скважинного прибора, газа или жидкости внутри обсадной колонны), так и за счет контактного принципа съема информации с обсадной колонны, позволяющего минимизировать искажающее влияние внутриколонной среды на результаты измерения интенсивности и спектра скважинных шумов.

Однако уровень шумов, возникающих за счет движения флюидов, зависит от многих факторов, и в первую очередь от скорости их движения. Поэтому может сложиться парадоксальная ситуация, когда с помощью метода шумометрии могут быть выявлены перетоки флюидов, малые по объему, но движущиеся с большой скоростью, и не выявлены значительно большие объемы флюидов, движущиеся с малой скоростью.

Таким образом, метод шумометрии, хотя и является по сути прямым методом, свидетельствующим о наличии перетока флюидов в заколонном пространстве скважин, не позволяет определить степень разобщения пластов-коллекторов или качество их цементирования.

Известно также применение метода термометрии для обнаружения перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин по регистрируемым температурным аномалиям. Однако с помощью метода термометрии оказывается возможным выявление только значительных по объему перетоков флюидов, приводящих к заметным температурным аномалиям, причем в газовых скважинах положительные и отрицательные температурные аномалии возникают еще и от эффектов сжатия и расширения движущегося в заколонном пространстве скважин газа (по каналам перетока), т.е. в общем случае тепловые эффекты неоднозначны.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности способа определения качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном способе, включающем спуск в скважину скважинного прибора, содержащего приемник шумовых сигналов, контактно связанный с внутренней поверхностью обсадной колонны с помощью прижимных устройств или рычагов-волноводов, регистрацию на подъеме кривых изменения интенсивности излучения, амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, согласно изобретению предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине с помощью скважинного термометра, выделяют интервалы отклонений их от геотермы, а регистрацию шумовых сигналов производят после обнаружения температурных аномалий в интервалах их расположения и дважды - при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах, причем о наличии и объемах перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин судят по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий.

Способ осуществляется следующим образом:

- в исследуемую скважину спускают скважинный термометр и регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине;

- выделяют интервалы глубин, в которых наблюдаются отклонения температурных аномалий от геотермы;

- производят регистрацию шумовых сигналов в интервалах расположения обнаруженных температурных аномалий при закрытых рычагах-волноводах;

- производят регистрацию шумовых сигналов в интервалах расположения обнаруженных температурных аномалий при раскрытых рычагах-волноводах;

- производят сопоставление амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах.

При этом при закрытых рычагах-волноводах преимущественно регистрируются шумы внутриколонного пространства скважины (фон), к которым при открытых рычагах-волноводах добавляются шумы, обусловленные движением флюидов в заколонном пространстве.

Таким образом, по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах судят о наличии или отсутствии перетоков флюидов, т.е. о качестве разобщения пластов в заколонном пространстве скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для определения качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов. Способ включает спуск в скважину скважинного прибора, содержащего приемник шумовых сигналов, контактно связанный с внутренней поверхностью обсадной колонны с помощью прижимных устройств или рычагов-волноводов, регистрацию на подъеме кривых изменения интенсивности излучения, амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов. Предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине с помощью скважинного термометра, выделяют интервалы отклонений их от геотермы. По изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах судят о наличии или отсутствии перетоков флюидов, т.е. о качестве разобщения пластов в заколонном пространстве скважин. Изобретение позволяет повысить достоверность определения качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов.

Способ комплексной оценки качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов, включающий спуск в скважину скважинного прибора, содержащего приемник шумовых сигналов, контактно связанный с внутренней поверхностью обсадной колонны с помощью прижимных устройств или рычагов-волноводов, регистрацию на подъеме кривых изменения интенсивности излучения, амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, отличающийся тем, что предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине с помощью скважинного термометра, выделяют интервалы отклонений их от геотермы, а регистрацию шумовых сигналов производят после обнаружения температурных аномалий в интервалах их расположения и дважды - при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах, причем о наличии и объемах перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин судят по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий.