Способ оценки качества цементирования скважины Советский патент 1987 года по МПК E21B47/00 E21B47/18 E21B33/14 

1

Изобретеуие относится к промысле- во-геофизическим исследованиям и может быть использовано при определении качества изоляции объектов нефтеразведки.

Цель изобретения - повьшшние точности оценки качества цементирования скважины за счет выявления заколонных водопритоков.

На фиг.1 приведены схематические графики восстановления отношения амплитуд с, на двух зондах волны по ко13

л-онне в скважине после увеличения зазора за счет снижения давления в колонне (кривая 1) и после увеличения зазора за счет 10-минутного повьше- ния давления в колонне в интервалах медленно восстанавливающегося цемент30

ного кольца (кривая 2), быстро восста-2о Указанным контактным давлением в навливающегося кольца (кривая 3); на фиг.2 - сопоставление графиков стабилизации отношения амплитуд о/ на двух зондах от времени после сброса повъшенного давления в интервалах 25 с остаточным конечным зазором цемент - колонна (кривая 4) и без остаточного конечного зазора (кривая 5).

Способ реализуется следующими операциями.

Производят начальную запись диаграммы отношения амплитуд на двух зондах волны по колонне. Повьш1ают давление в скважине (со скоростью порядка 1 МПа/мин) на величину порядка 35 0,5 от опрессовочного (5-7 МПа) на время порядка 10-20 мин с помощью агрегата, сбрасьгоают давление, возбуждают волну по колонне, затем снова помещают прибор в скважину и через 40 0,5-1,0 ч повторяют записи диаграмм

создается дополнительное тангенци альное напряжение, которое после сброса давления в колонне складыв ется с начальным напряжением в це тном кольце и стремится уменьшить разовавшийся после сброса давлени зазор. Под действием указанных вн ренних (по отношению к кольцу) и внешних (от стенки скважины) сил зор уменьшается с уменьшающейся в времени скоростью, соответственно увеличивается и значение отношени амплитуд предельной волны по коло

Б отличие от этого процесса во становление зазора, заданного сни нием давления в колонне (кривая 1 фиг.1) проходит без дополнительно увеличения напряжения растягиваю деформацией и поэтому скорость во становления зазора, при прочих ра ных условиях, в этом случае меньш (сопротивление сжатого цементного кольца в этом случае значительно ше, чем в случае предварительно р нутого цементного кольца). Это по

амплитуды А волны по колонне в изучаемом интервале с интервалом времени через 0,5-1,0 ч до стабилизации отношения амплитуд в интервале ближайшего к объему водоносного пласта, характеризующее изменение зазора между цементом и колонной, отсчитывают значение параметра отношения амплитуд по каждому замеру на двух зондах, наносят их в виде графика (фиг.1 и 2), а качество цементирования, характеризующееся остаточной дефектностью цементного кольца, определяют как разность значений стабилизированного и начального отношения амплитуд (штриховка, фиг.2). Найденное время стабилизации (Т, фиг.2) характеризует время окончания

g503382

деформации цементного кольца, найденная остаточная дефектность характеризует раскрытость вторичного зазора цемент - колонна, образованного при радиально-вертикальном перемещении колонны в период повышения давления.

Заданная повышением давления в колонне деформация приводит к воздействию на внутреннюю поверхность цементного кольца, в результате которого происходит смятие приконтактного слоя и увеличение внутреннего диаметра цементного кольца, а действующее на внешней стенке колонны контактное давление составляет порядка 0,2- 0,4 МПа.

При расширении цементного кольца

10

нем

0

о Указанным контактным давлением в 5

5 0

5

создается дополнительное тангенциальное напряжение, которое после сброса давления в колонне складывается с начальным напряжением в цементном кольце и стремится уменьшить образовавшийся после сброса давления зазор. Под действием указанных внутренних (по отношению к кольцу) и внешних (от стенки скважины) сил зазор уменьшается с уменьшающейся во времени скоростью, соответственно увеличивается и значение отношения амплитуд предельной волны по колонне.

Б отличие от этого процесса восстановление зазора, заданного снижением давления в колонне (кривая 1, фиг.1) проходит без дополнительного увеличения напряжения растягивающей деформацией и поэтому скорость восстановления зазора, при прочих равных условиях, в этом случае меньше (сопротивление сжатого цементного кольца в этом случае значительно выше, чем в случае предварительно растянутого цементного кольца). Это пока0

зано как модельными экспериментами, так и скважинными наблюдениями. Из .сопоставления графиков (фиг.1) видно, что время восстановления зазора при понижении давления в колонне (кривая 1) значительно выше, чем после предварительно повьш1енного (кривые 2 и 3). (Практически известны случаи, когда после освоения скважины компрессором зазор не восстанавливается 5 более 12 ч.).

Поскольку во многих интервалах скважины первоначальное состояние кольца после воздействия давления

не восстанавливается вообще (остаточные зазоры)) стабилизация во времени амплитудного параметра показывает, что деформация кольца закончилась и дальнейшие исследования неэффективны, так как остаточная дефектность контакта, определенная как разность отношения амплитуд стабилизированных и начальных, является невосстановимой. Найденная остаточная дефектность контакта характеризует наличие, кольцевого вторично образованного зазора, поэтому наличие такого остаточного зазора практически однозначно характеризует наличие заколонного перетока при освоении объекта.

Чем больше найденная дефектность кольца и время стабилизации зазора, тем более длительное время существует заколонное сообщение и, следовательно, более длительное время при освоении после перфорации действует размывающий заколонный поток между пластами. Критическое время для пластов с дебитами порядка единиц м на сутки в условиях девона Татарии составляет порядка 1-3 ч, зависит от активности водоисточника, условий его кольматации, скорости заколонного потока и может быть уточнено для конкретных скважинных условий по результатам испытания объекта. Отрицательное влияние указанных восстановимых деформаций может быть нейтрализо- вано подбором темпа сброса давления в колонне, соответствующего темпу

0

5

0

5

0

восстановления контакта цемент - колонна.

Таким образом, выделенные по способу остаточные зазоры цемент - колонна, практически всегда характеризующие заколонное сообщение при освоении, тогда как начальные (сразу после повышения давления) зазоры существуют во всех интервалах скважины, причем ограниченное время, а время восстановления амплитудного па- раметра до начального значения определяется преимущественно прочностью цемента на сжатие. Фо-рмула изобретения

Способ оценки качества цементирования скважины, включающий изменения давления в неперфорированной колонне, возбуждение волны по колонне и многократную регистрацию ее амплитуды в изучаемом интервале, по которой определяют изменение величины зазора цемент - колонна и по которой оценивают качество цементирования скважины, отличающий- с я тем,что, с целью повьш1ения точности оценки качества цементирования скважины за счет выявления заколонных водопритоков, производят регистрацию отношения амплитуд на двух зондах до их стабилизации во времени в интервале водоносного пласта, а величину остаточного кольцевого зазора цемент - колонна определяют как разность значений стабилизированного и начального отношения амплитуд волны по колонне.

/.-TV

{§ г

ъ

J§

18

1Z

f

Д 0

бремя /юёь/шениц дабления v Фиг.2.

Изобретение относится к промыс- лово-геофизическим исследованиям. Цель изобретения - повьппение точности оценки качества цементирования скважины за счет выявления заколонных водопритоков. Измеряют давление в неперфорированной колонне. Возбуждают волны на колонне и многократно регистрируют ее амплитуду в изучаемом интервале. Регистрируют отношения амплитуд на двух зондах до их стабилизации во времени в интервале водоносного пласта. Определяют величину остаточного, кольцевого зазора цемент - колонна как разность значений стабилизированного и начального отношений амплитуд волны по колонне. По величине остаточного зазора судят и о качестве цементирования скважины. Наличие остаточного зазора характеризует наличие заколонного перетока при освоении объекта. 2 ил. СО СП О со со 00

Редактор Н.Бобкова

Составитель В.Архипов Техред А.Кравчук

Заказ 5237/32 Тираж 533Подписное

ВНИИПИ 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 А.Обручар