Способ определения качества цементирования обсадных колонн Советский патент 1983 года по МПК G01V5/12 

ЗЕ коэ(к)ицис:нт П1(с|1(реииттпцтп1

гямма- rnf.fMft- эоппп, ота. еп,; h - параметр, опрецепясмый конструкшгон зонпо, пепичино котоГюго устолоппнвается экспериментально ( п .1,7).

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающий измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по периметру колонны в скважине и последующее определение плотностной характеристики сред в кольцевом зазоре с учетом коэффициента дифференциации измерительного зонда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа за счет учета радиальной чувствительности зонда, дополнительно измеряют интенсивность рассеянного гамма-излучения по периметру модели сред, имитирующей ствол скважины с эксцентричным расположением обсадной колонны, определяпот параметр гг1убинности измерительного зонда, а плотйостную характеристику сред в кольцевом зазоре скважины определяют из соотношения (, (йс-й) gn se. где S 2,3 Л ,-6, Гйо,) ге Д I 01 JJ,01 / Ui о , Ь - плотность соответственно определяемая для среды в кольцевом зазоре скважины и горной породы, г/см 01 02 плотность сред в модели, имитирующей скважинные условия измерений при эксцентричном располож&нии обсадной колонны, соответственно, для среды в кольцевом зазоре и горной nt роды, г/см ; г - толщина кольцевого зазора скважины, ч ля которого опрв- /Л депяется концентричном расположении обсадной колонны в стволе жины: ,гдеВс. диаметр соответственсл но ствола скважины и обсапО5 ной колонны, см; о1 о2 бриментальные значения интенсивности рассеянного гам ма-излучения, регистрируемые в модели сред ,-усл. ед. j J - Интенсивность рассеянного гам ма-излучения, регистрируемая в скважине, усл. ед.; А - коэффициент радиальной чувствительности гамма- гамма зонда, 5 - коэффициент чувствительности гамма- гамма- зонда по плот ности, см /г; Г - параметр гпубияности исследования гамма- гамма- зонда, см

1

Изобретение относится к геофизи1ески способам исспеаования скважин нефтегазовых месторождений с цепью опрсаепе- ВИЯ качества первичных и повторных пементирований обсацных копонн, уцовпетворяюишх требованиям разработки местг -рожцений, сохранности их нецр и охраны окружающей среаы.

Известен способ,вкпючаюиши измерение веса и объема жицкостей, закачи- ваемых в скважину и выхоаяигах из нее в процессе цементирования, с поспецующим опрецедением качества цементирования по показатепю степени замещения жицкостей, вычисляемого по .соотношению результатов указанных измерений tl3

Нецостатками способа яваяются низкая точность опрецепения степени замещ& ния жицкостей, отсутствие принципиально возможности опретепения характера распрецепения тампонажной смеси опрецепенно го качества по высоте и nepinvieTpy кольцевого зазора скважины при оцном 1й том же значении показателя замещения, а такжф выполнения повторных измерений и опрепелений, кроме того, непригоцность способа цля скважин эксплуатационного фонц когра возникает потребность изучения и наблюдения во времени за изменениями качества цементирования, происхоцящими из-за коррозионного и меканического износа цементного кольца за обсацной колонной, цля принятия обоснованных решений о проведении повторного ЦВМ ент фования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения качества Цементирования- обсацных ко понн, включающий измерение интенскр ности paccesraHoro гамма- излучения по периметру колонны кюкважине и посгтецующее опрецепение плотностной характеристики open в кольцевом зазоре с учетом коэффициента аифференциации измерительного зонца С 2 3 .

Опрецеление ппотностной характерист среп в кольцевом зазоре скважины опре- цепяется путем решения системы уравнений

mcxx(c..4)i

max/ min--(c,e.n),

гце (з , - ппохность соответственно срецы в кольцевом зазоре и горной пороцы; Е - эксцентриситет колонны;1п. - толщина стенок труб

обсацной колонны; - максимальное и минита-и I min мальное значения, инте сивности paccesnraoro гамма- излучения, ре гистрируемого в поп&речном сечении ствола скважины.

Недостатками способа являются низкая точность опрецепения плотностной характеристики срец в кольцевом зазоре скважишэ, ограниченная .область примнения иэ-за отсутствия аналитического решения системы уравнений (1) (система уравнений (1) на основе натурного моделирования обеспечена графическим решением в вице палеток лишь цля ограниченных ситуаций {имеющееся графическое решение не учитывает инаивицуапь- ные метрологические особенности используемых измерительных зонцов и приборов, а прецполагает, что все приборы и зонцы ицентифицировань ),значительная трудоемкость операций по ицентифици- рованию используемых измерительные зонцов и приборов и определительных, операций, связанных с выполнением многочисленных вычислений.

Отсутствует возможность автоматизации процесса опрецелений и эффективного использования вычислительной техники. Кроме того, происхоаит значительное зааавпмванме в эемени скважины при ее геофизическом обспуживании. Цепь изобретения - повышение точности способа за счет учета рациапьной чувствительности зонца. Указанная цеггь достигается тем, что согласно способу опрецеления качества цементирования обсадных копонн, включа ющему измерение интенсивности paccesffl кого гамма- излучения по периметру копонны в скважине и поспецуюшее опрепеление плотностной характеристики сред |вг кольцевом зазоре с учетом коэффициента аифффренииашга измерительного зонца, дополнительно измеряют интенсивность рассеянного гамма- излучения по периметру модели сред, имитирующей ствол скважины с эксцентричньпл расположение обсадной колонны, определявот параметр глубинности измерительного зонда, а ппотностную характеристику сред в кольцевом зазоре скважины определяют из соотношения 1-exp -S( с-оГ Г -I l-iexp -5(5,. 02- 01 - 01 /-oi - плотность соответственно определяемая для средь в кольцевом зазоре и горной, породы, г/ плотность сред в модели, имитирующей скважинные условия измерений при эксцентричном расположении обсадной колонны, соответственно, для среды в коль цевом зазоре и горной породы, г/см :; . - толщина кольцевого зазора скважины, для которого опре деляется ёр (при концентричном расположении обсадной колонны в стволе скважины:r-,-fIJc-D)/2,raeDc,D диаметр fсоответственно .ствола скважины и обсадной колонны; см; Эр J-2 - экстремальные значения ин тенсивности рассеянного гам. ма- излучения, регистрируем мые в модели сред, усл. ед.; , Л - интенсивность рассеянного гамма- излучения, регистрируемая в скважине, усл. ед.; А - коэффициент радиальной чувст вительности гамма- гаммазонда, см /п 5 - коэффициент чувствительности гамма- гамма- зонда rto плотности, cMvr; Г - параметр глубинности исследования гамма- гамма- зонда, см; К - коэффициент дифференциации гамма- гамма- зонца, отн. ед.; п - параметр, определяемый конструкцией зонда, величина го устанавливается экспериментально (П 1,7). Перед производством скважинных измерений дополнительно определяют параметр глубинности и коэффициент радиальяой чувствительности используемого гам ма- гамма- зонда, для чего производят измерения в условиях, имитирующих скважинные измерения при эксцентричном расположении обсадной колонны, а процедуру определения плотностной характеристики сред в кольцевом зазоре осуществляют по результатам скважинных из мерений с использованием соотношения (2), учитывающего индивидуальные метрологические особенности используемого -гамма- гамма- зонда в конкретных условиях измерений. В основе изобретения лежит зависимость, описывающая взаимосвязь результатов скважинных измерений ( J ) с физическими и геометрическими параметрами заколонной срецы ( г, , э „ , 6), и учитывающая индивидуальные метрологические характеристики используемого измерительного зонда (А , 5 , J , (QI Разработана математическая модель указанной зависимости в следующем виде:. () где . .G 1; п-«р -А( (,-,Л .((.)j. На фиг. 1 изображено рчзмещоиие Измерительного зонай в эталошюГ моцопи срец РЭУ-1, имитирующей ствоп сква жины с эксцентричным распопоже-нием обсацной копонны; на фиг. 2 кривая изменения интенсивности рассеянного гамма- излучения, по периметру моцетг на фиг. 3 то же.по периметру обсадно копонны; на фиг. 4 - карактер .распредепения тампонажной с.меси и буровог раствора по высоте и периметру кольцевого зазора в скважине с учетом значения плотности р. срецы в копьцевом зазоре} на фиг. 5 - пример графического решения соотношения (2). . . Способ осуществляют спеаующим образом. Подготавливают к скважинным измерениям глубинный прибор, соцержащий направленный гамма- гамма- зона. Размещают (фиг. 1) прибор в модели срец, имитирующей ствоп скважины с эксцентричным расположением обсацной КО1.ОННЫ. Среда 3 имитирует срецу - заполниталь обсадной копонны; среда 2 . имитирует обсацную копонну по типоразмеру (D ц 168 MMj Ьк 8 мм); среда 3 имитирует срецу - заполнитель копьцевого зазора скважины с плотностью OQ, 1,0 г/см J среца 4 - имитирует горкую породу с плотностью &02 г/см Кроме того, моделью РЭУ-1 имитируетс изменение толщины слоя срецьт 3 по периметру модели в следующем Г,-2, 0.cf..270°. О ,. 360°, где значение толщины слоя заколонной среды в направлении , см; Гр 2 7 - максимальная толщина слоя гчакоюнности среды, CMS «. угол поворота по периметру модели, град. Регистрируют (фиг. 2) кривую изменения интенсивности рассеянного гамма излучения по периметру моцепи. JIo полученной на модели кривой отмечают экстремальные значения 30 и и устанавливают параметр глубинности Г, поспе чего вычисляют индивидуальные метропогические коэффициенты А и 5 намерительного гамма- гамма- зонда с но пользованием соотношений (3). О.1тускают прибор в скважину и регистрируют (фиг. 3) в необхоцимых интервдпак кривую изменения интенсивности ,D рассеянного гамма- излучения по периметру обсадной колонны. Определяют (фиг. 4) качество цементирования обсацндй колонны по характеру распределения тампонпжной смеси 5 с заданными свойствами и бурового раствора 6 по высоте и периметру кольцевого, зазора в скважине, для чего оценивают величину плотности б. сред в кольцевом зазоре. При этом величину плотности «Of- оценивают, используя соотнощению (2), учитывающее как результат ( D.J ) и условия ( Tj, /6п) скважиннык измерений, так и индивидуальные метр ологические карактерисгнки (А ,5 . о) измерительного зонда. Пример, Подготавливают сква жинный гамма- дефектометр- толщиномер типа С.ГДТ-2 к проведению работ по оценке качества цементирования обсадной колонньЕ с параметрами Й 168 мм, 1iK 8 мм, где D)i - диаметр колонны; ti(- толщина стенок труб обсадной колонны. Подготовпенный к скважинным измерениям прибор СГДТ-2 размещают в модели сред типа РЭУ-1, имитирующей ствол скважины с эксцентричным расположением обсацной колонны. При этом эталонная модель РЭУ-1 имитирует следую-/ щиесреды (фиг. 1). Регистрируют (фиг. 2) : кривую измйнения интенсивности рассеянкого гамма- излучения по периметру модели РЭУ-1, По полученной на модели кривой JQ отмечают (фиг. 2) экстремальные значения 0-1 и Ло2 соответствующие зна- чениям интенсивности рассеянного гамма изл;учения, регистрируемым для случаев рааположения за обсадной колонной сред с плотностью соответственно 6 и 6р2 Затем устанавливают параметр глубиьшос- тн Г , (толщина слоя рассеивающей среды, от которой поступает 90% регистрируемого изл /чения). При реализации примера получают (фш. 2) следующие значения величин; Ло1 9,8 усл. ед. (для йо 1,0 г/см); ОТ усл. ед. (для о2 2,5 г/см); Г 14,9см/ Песке этого с использованием cooi ношений (3) вычисляют для измеритегхьного зонда его индивидуальные метрологиеские коэффициенты в описанных усло0,023 cMVr; 5. виях изм ений: А 2,1 ,

О1тускают гпубинный прибор СГДТ-2 в скважину и регистрируют (фиг. 3) в необЛоцимыхинтервапахкривую измене-ния интенсивности I, рассеянного гаммаизпучения по периметру обсацной копон- 5 ны. При этом настройку режимов записи и масштаб регистрации кривой J в скважине сохракикт аналогичными, как и при записи кривой UQ в моцепи срец. Для интервалов с концентричным распопо 10 жением обсацной колонны в стволе скваv4

жины диаметр ом Р(. ЗООмм - - г

6,6 см), пробуренным в горных породах с плотностью 6 f 2,5 г/см , р&гистрируют, в частности, ова значение нтенсивности - 3,7 усл. ец. и 2- 1,1 усл. ец.

Определяют (фиг. 4) качество цеменг тирования обсадной колонны пс.характ&- 20 у распределения тампонажной смеси 5 И бурового раствора 6 по высоте и периетру кольцевого зазора. При этом тампо ажную смесь 5 с заданными свойствами распознают по соответствующему зпачонию плотности ис среды в кольцевом зазоре, а значение плотности среды в кольцевом зазоре оценивают по результатам измерений с использованием соотношения (2). Зарегистрированным в сква-30 жине значениям интенсивности: ,7усл.еп. и 32 liJ- yen. ец., для условий: с 6,6 см; бп 2,5 А (ш) 0,023 S 2,1 см /г; Ьо-, 9,8 усл. ед., Сэо 1,0 г/см , соот- 35 ветствуют следующие значения плотности Р для сред в кольцевом зазоре: 1,2 г/см и 6сз 2,0 г/см . Указанные значения определяют, например, путем графического решения соотноше- 40 ння (2). Для этого строят (фиг, 5) графики певой 7 и правой 8 и 9 частей соотношения (2), а в точках 10 и 11 п&ресече1гая графиков определяют значения ЙС1 и с,2, соответствующие значениям 45 J и 2

В соответствии с требованиями геопо го-технических усповий на строительство скважин, цементирование обсадной колонны признают качестпенным для интервалов, в которых как по высоте, так и по периметру кольцевого зазора содержится тампонажная смесь 5 с плотностью (э / 7/2,0 г/см .

Разработанный способ опробован в производственных условиях. Результаты опробования способа подтверждают его высокую эффективность.

Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение точности опре - деления плотностнвй характеристики сред в кольцевом зазоре скважины за сче оценки и учета индивидуальных метрологических особенностей работы использу&мых измерительных приборов и зондов в конкретных условиях измерения расши- рение области применения как при исследованиях скважин, выходящих из бурения, так и при исследованиях скважин эксплуатационного фонда при их капитальном ремонте, что исключает необходимость проведения дополнительных спуоко-подъемных операций с целью исследования другими методами и позволяет принимать оперативные решения по исправлению нежелательных дефектов-цементирования, простоту и надежность использования в любых геолого-техническик условиях с любым типом аппаратуры за счет унификации приемов определения плотностей характеристики сред в кольцевом зазоре и используемых технических средств сокращение трудовых затрат по обслуживанию приборов, так как отпадает необходимость их строгой идентификапии сокрашение трудоемкости определения кстеч- ных результатов ;за счет наличия универсального расчетного соотношения и рашгонапьное использование вычислительной техники при обработке результатов изм&рений. .5 ФигМ

)

.

.::M

ff. f-0.38 (ff

УЭ- -рш- . e/ r-o.ffexpl-f.

MZ.5