Способ контроля цементирования скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B47/00 E21B33/14 

Изобретение относится к технологии цементирования скважин и может быть использовано при изоляции объектов с близкорасположенными водоносными И.11И заводненными пластами.

Целью изобретения является предотвращение флюидообмена между пластами через тампонажную смесь.

На фиг. 1 приведены графики задаваемого изменения давления после за- густевания (а) и после схватывания (б) цемента и соответствующего изменения амплитуд волны по колонйе

к

где

А . - показатель временного разуплотнения контакта за счет уменьшения площади от смятия гребней; на фиг. 2 - графики изменения амплитуды (Ац,) и средней частоты (щ) шумов и температура Т° в про- цессе .импульса оседания тампонажной массы (0) и в процессе импульса фильтрации из пласта («5) (температура регистрируется на стенке колонйы, временем теплопередачи можно пренебречь) ; на фиг. 3 - пример регистрируемых импульсов шума при элементаных оползаниях после сброса давления на фиг. 4 - пример вертикальной неоднородности цементного кольца в

35

40

ранний период после заливки (штрихов- зо шумомером и термометром) в участке загустевшей перемычки. На фиг.2й показана форма одиночного всплеска шумов АИ/, со средней частотой f от элементарного оползания после импульса давления по фиг. 10 (импульс 2 А наблюдается после времени - на фиг. 1), элементарное оползание может оспровождаться и некоторым увеличением регистрируемой температуры (порядка 0,01°С).

После окончания элементарного оползания (обычно 5-30 с) создают импульс давления и снова регистрируют оползание.

Указанные циклы повторяют до прекращения шумов оползания (соответствует началу схватывания, в условиях Татарии время от загустевания до начала схватывания для смесей на основе портландцемента порядка 1-3 ч).

Учитывая, что в водяных поясах под перемычкой (и в самой перемычке) при зависании цемента в период схватывания может установиться флю- идообмен с пластом под действием известного снижения давления на пласт, указанные перемещения смеси (радиальные от деформа1.)(ии колонны

кой показаны интервалы .ускоренного схватьшания, крестами - интервалы ухудшенного в результате зависания контакта с колонной); на фиг. 5 - графики изменения температуры в точ- ке наблюдения в циклах повьшдения и сброса давления (а) и диаграмма термоградиента в скважине с проницаемыми пластами (5); на фиг. 6 - графики уменьшения амплитуд А после заливки цемента (А) и после первого (Б ) и второго (Bj) циклов повьшгения и резкого сброса давления в колонне.

Способ реализуется следующим об.- разом.

После продавки за обсадную колонку тампонажной смеси в интервал ближайшего к продуктивному водоносного пласта опускают прибор .АК, регистрирующий амплитуду продольной волны по колонне, и последовательными замерами по стволу в интервале, включающем водоносный пласт, определяют начало загустевания смеси в любом згчастке. пласта по началу снижения амплитуд А на 20-40% от начальных.

В процессе загустевания образуются зоны вертикальной неоднородности - загустевшая против наиболее проница45

50

55

2408802

емой части пласта масса образует перемычку (опережение загустевания обусловлено известным явлением фильтр- рации воды затворения в пласт), под

5 ней продолжается седиментация и, следовательно, уменьшается средняя плотность смеси (образуется водяной пояс).

Загустевшая перемычка удерживает10 ся силами сцепления со стенками колонны и скважины. Если колонну нагрузить (фиг. let) внутренним давлением (под нагрузкой в. 100 кгс/см увеличение диаметра колонны составляет

15 порядка 50 мкм, тампонажная смесь получает деформацию сжатия за счет пузырьков воздуха, внесенных с водой затворения в объеме, порядка 2%), а затем снять нагрузку, то сцепление

20 смеси с колонной временно нарушается (за счет запаздывания вязкой деформации) и под действием силы тяжести загустевшая смесь начинает проваливаться в зону водяного пояса (опол25 зать).

Время оползания определяют, установив прибор с зондами шумомера и термометра (например макет АКТАШ-36, реализующий комплекс АК

и вертикальные при оползании) способствуют разрушению зарождающихся каналов фильтрации. После начала схватывания вероятность образования таких каналов меньше в связи с резким возрастанием вязкости смеси. Деформации оползания в этот период также практически прекращаются.

Пример регистрируемых импульсов шума при элементарных оползаниях приведен на фиг. 3, пример вертикальной неоднородности цементного кольца в связи с неравномерностью загус- тевания и схватывания показан на фиг. 4 (чередование зон взаимообусловлено условиями седиментации и формирования камня в соседних зонах)

После прекращения (или существенного уменьшения) шумов оползания, сопровождаюнщх каждый импульс повышения давления, производят снова непрерывные замеры в интервале (последовательно через 10-30 мин) и находят время окончания схватывания по прекращению быстрого спада амплитуд А во времени и переходу соответствующего графика на замедленный участок (скорость спада замедляется в 2-5 раз). После этого возобновляют импульсы повьшения давления и контроль деформаций, установив прибор в наиболее проницаемую часть водоносного пласта. .

Импульсы повьщгения давления задают цементировочным агрегатом ЦА-320 как и в первом случае до опрессовоч- ньк значений (для колонны диаметром 146 мм по техусловиям опрессовочное давление принято до 150 кгс/см), сброс давления производят медленно.

таким темпом, чтобы восстановление амплитуд AJ; во времени было пропорционально сбросу давления (фиг.1). Для этого сбрасывают давление частично, например на 20%, и выжидают, пока амплитуда А восстанавливается также примерно на 20% и т.д. (причиной замедленного восстановления амплитуд А, характеризующих конкрет- ные условия на границе цемент - ко- лонна, являются замедляющиеся в результате релаксации напряжений деформации цементного кольца, при скорости радиальной деформации порядка 0,1 мкм/с время восстановления А . при зазоре 20 мкм составляет не менее 200 с)..

После восстановления амплитуд A|; до начальных импульс повьщ1ения давления повторяют (с такими же контроль- ными операциями по наблюдению амплитуд А).

Деформирующее дейс твие колонны при воздействии на этом этапе (после окончания схватывания), другое - кроме радиального давления -расширяющейся колонны на цемент происходит осевое перемещение колонны (за счет деформации от повьш1ения внутреннего давления изменения длины колонны составляют не менее 5 мм каждой секции колонны). При таком перемещении шероховатостью колонны выравнивается (срезается) соответствующая шероховатость цементного кольца (в том числе и обусловленная неравномерным распределением на поверхности цемента загустевшего бурового раствора).

(Pus. г.

ч.

6ОЗО

ipuf.S

о ,C

ПС

Тр

Jff/fS OSOftifc

, +

Тр

(Pl/S.-

/ о6ыше- Huff и с5роса ,ffaSj7e ij/r

1 f7peAjyau fMt/ff Cfraaa vavoejr& fff

U/

/

Фаа.б

Bpe/fff , i/crcoS Фи. б

Редактор М.Келемеш

Составитель И.Карбачинская Техред Л.Олейник

Заказ 3464/26Тираж 548. Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В. Бутяга