Способ контроля качества цементирования скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 E21B33/14 

Изобретение относится к промысло во-геофизическим исследованиям сква жин, в частности к исследованиям ка чества цементирования скважин на ос нове анализа показаний методов радиометрии. . Известен способ контроля качества цементирования скважин, основанный на изучении данных акустическог метода и метода естественной радиоа тивностиСи. Недостаток известного способа - невозможность получения информации о качестве цементирования при отсут ствии сцепления цементного камня с обсадной колонной., а также в случае применения аэрированных цементов. Известен способ контроля качества цементирования скважин, основанный на использовании показаний нейтрон-нейтронного метода. В указанном способе качество цементирования определяется путем сравнения значений компенсированной пористости с некомпенсированной 2 . Недостатками известного способа являются невозможность однозначной идентифИ1сации интервалов разреза скважины, содержащих пустоты в цеме ном камне (из-за некачественного цементирования) ,;И интервалы с аэрированным качественным цементным камнем, а также низкая чувствительность метода к изменению пористости,-в области больших значений пористости.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля качества цементирования скважин, основанный на измерении ин тенсивности ра.ссеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины с последующим определением величины объемной плотности вещества в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины, эксцентриситета обсадной колонны и неоднородности заполнения ЗЗ. Недостатком известного способа является то, что с его помощью можно определить качество цементирования скважин только в том случае, если плотность цементного камня отличаете от плотности бурового раствора не менее чем на 0,4 г/см . Однако этот способ непригоден для определения качества цементирования при использовании аэрированных тампонажных материалов, так как плотности .аэрированного цементного раствора и бурового Ра. твора практически могут не различаться. Объёмная плотность аэрированного цементного раствора составляет 1,0-1,4 г/см бурового раствора 1,0-1,2 г/см. В этих условиях известный способ конт роля качества цементирования скважик становится неинформативным. Цель изобретения - повышение точности контроля качества цементирования скважин при использовании аэрирюванных тампожных растворов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества цементирования скважин, включеиощему измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины и определение по результатс1М измерений объемной плотности бр вещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют объемное водосодержание W gвещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют скелетную плотность OCK аэрированного цементного раствора по формуле ц плотность сухого цементного материала; ив - плотность воды, проводят сопоставление найденного значения скелетной плотности(.(со значением объемной плотности ёд, по которому судят о качестве цементирования, а также тем, что объемное водосодержание Wjjg вещества в затрубном кольцевом пространстве определяют путем измерения интенсивности надтепловых нейтронов. Если значения близки к величине объемной плотности бурового раствора, то за колонной буровой раствор. Если зна- . чения близки к плотности цементного раствора, то за колонной неаэрированный цементный камень. Если то за обсадной колонной аэрированный цементный камень и степень аэрации Соювычисляется по формуле . ...(.Г °СК воз ск Водоснабжение среды в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины определяется по показаниям нейтрон-нейтронного метода, например путем проведения измерений нейт-. ронным методом до цементирования после спуска обсадной колонной и после цементирования. Тогда разность показаний метода в каждом интерва ле обусловлена только изменением водородрсодержания среды в исследуемом ., пр6ст|Ьа стве, т. е. замещением буровбго растворЪ цементным или аэрированным eмeнтным раствором, а изменение в водородсодержании; в данном случае эквивалентно изменению содержания воды. Различие в содержании воды (связанной или свободной) в аэрированном

цементном и буровом растворах составляет 20-30%. При этом аномалия в пркаэаниях нейтронного метода при замещении бурового раствора аэрированным цементным раствором составляет 60-80%.

Справедливость формулы 1 можно .показать, исходя из известных формуЛ, связывайщих объемную плотность цементного раствора б, врдоцементноё отношение К,.скелетную плотност аэрированного, цементного раствораб объемное водосодержание плотность .сухого цементного материала. Формулы имеют следукши й вид:

. А нЛШ + Mu. плотность воды, тогда , S 1-

б )

На чертеже показаны диаграммы Гс№1ма-гамма и нейтрон-нейтронного

методов. . .

; Способ осуществляется следующим образом.. .

.. Регистрируется диаграмма метода рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру сква жины; определяется по показаниям гамма-гамма метода объемная плотность вацества в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины.

Определяется объемное влагосодержание вещества в заколонном просранстве, например, по показаниям нейтрон-нейтронного метода по надтепловым нейтронам, зарегистрированным до цементирования после спуска обсадной колонны и после цементирования колонны (по формуле (Г) определяется скелетнаяплотность, по формуле (2) определяется степень аэрации).

Способ может быть реализован с помощью двух отдельных приборов - существующегчэ прибора СГДТ-3, позволякядего регистрировать по стволу и периметру цементограммы ГГК, и нейтронного прибора, выполненного на основе прибора СГДТ-3 с незначительной его переделкой,-заключающейся в смене свинцового экрана на экран из пох|иэтилена, замене кристалла На. (Те) на детектор ДМН с

фильтром из кадмия и замедлителя нейтронов, замене источника цезия137 на источник быстрых нейтронов Ри-Ве, а также в уменьшении длины зонда до|30 см.

В качестве примера приведены диаграммы гамма-гамма.(ГГМ) и нейтрон-нейтронного методов (НИМ) И результаты поинтервального определения объемной плотности, объемного водосодержания,скелетной ..плотности И: степени аэрации цементного камня в npocipaHCTBe между обсадной колонной и стенками скважины. Для интервала 1 характерны высокие 5 показания ГГМ, что дает значение . плотности 1,2 г/смЗи соответствует плотности бурового раствора. Но по показаниям НИМ наблюдается значительное расхождение кривых до и после цементирования, что позволяет утверждать, что за обсадной колонной находится аэрированный . цемент ный камень с объемным водосодержанием. 40%, скелетной плотностью ,l,7 г/см и степенью аэрации 30%. По показаниям только .гамма-гамма метода интервал 1 был бы отнесен к интервалу незацементированному. Интервал 2 аналогичен интервалу 1. Интервал 3 по диагра1Ф ам ГГМ 0 и НИМ характериз-уется значением . объемной плотности 1,2 г/см и скелетной плотности 1,2 г/см2 , ответствует полному отсутствию цементного камня. Интервалы 4 и 5 характеризуются высоким значением плотности и небольшим различием в показаниях НИМ, обусловленным только замещением бурового раствора цементным, и соответствуют качественному 0 неаэрированному цементному камню. интервал 6 характеризуется низким значением объемной плотности по ГГМ и отсутствием аэрации по диаграммам НИМ, что соответствует низкому зна5 чен1ао. скелетной плотности, т.е. отсутствию цемента.Интервалы 7 и 8 .noiV . показаниям этодон соответствуют хорошо зацементированному интервалу. Степень аэрации равна О, плотность 1,75 г/см. .

Применение предлагаемого способа . обеспечит сокращение сроков освоения, повышение точности контроля качества цементирования. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа составит не менее 1,3-1,4 млн.руб. в год.

Объунная

емент-f o t паотнвет, баикгаба ННКнт

ант озотрубн

л-доценен. ГГК Ьтюсяецвнк

Объвннов

Скеяетная

Степень

Вавосод ик. ппотность аэрации

дещество бвиастба ЪзатрдЬн.

взая) ценента

проапронпрос/лронотнед/, t/cn

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины и определение по результатам измерений объемной плотностиdggBemecTва в затрубном кольцевом пространстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля при использовании аэрированных цементных растворов, определяю - объемное водосодержание W gвещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют скелетную плотностьё,аэрированного цементного раствора по формуле Г . V7g - kdi I л где (Эц - плотность сухого цементного материала; Ug - плотность воды, проводят сопоставление найденного значения скелетной плотности6( значением объемной плотности6 5 10 (Л которому судят о качестве цементис рования. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что объемное водосодержание вещества в затрубном кольцевом пространстве определяют путем измерения интенсивности надтепловых нейтронов. 00 4 со