Способ определения качества цементного кольца Советский патент 1991 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к области исследований качества вскрытия нефтеносных пластов и может быть использовано при контроле качества закачивания и испытания нефтеразведочных и эксплуатационных скважин

Цель изобретения - повышение достоверности определения.

На фиг. 1-3 приведены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ.

На приведенной зависимости для условий песчано-глинистого разреза изменений амплитуд продольной волны по колонне

Л

после перф со

А(Ак/А7 )(Ак/АТ) - (Ак/АТ )

при перфорации от величины превышения давления в колонне над давлением в пласте (фиг. 1) штриховкой показана область значений Д(Ак/Ак ), которые характеризуют градиент давления, направленный из пласта

в колонну, стрелками показано определение по Д(А/Асв)х соответствующего превышения давления А Рж в заданном интервале.

Профиль 1 амплитуд шумовых колебаний (фиг. 2) в области частот 0,5-5,0 кГц (по прибору АКЦ-36-7) и диаграмма 2 температуры после перфорации объекта А перфоратором ПКС-89 зарегистрированы в интервале, где по замеру через 50 мин после перфо- фации уменьшение амплитуд продольной волны характеризует наличие градиента давления из пласта в колонну.

Амплитуды шумовых колебаний (диаграмма 3) в области частот 0,5-5,0 кГц сняты АКЦ-36-7 после спуска насосно-компрессор- ных труб в период вызова притока снижением уровня жидкости на 300 м относительно начального.

Стрелками 4 показан участок притока по термокондуктивному дебитомеру СТД-2, на фиг. 3 уплотнение контактов цементного кольО

00 00 3 -U

ца характеризуется уменьшением амплитуд продольной волны по колонне Ак/Ак (где Ак - амплитуда в свободной колонне) относительно начальных после промывки скважины при давлении на устье порядка 2- 3 МПа, что поясняется фиг. 3, где 5 и 6 - соответственно начальная диаграмма амплитуд Ак/Ак и после промывки в течение 3 ч, 7 - интервал перфорации., Штриховкой показаны участки наиболее значительного

уплотнения контактов цемент - колонна в интервале водоносного пласта.

Для осуществления способа проводят регистрацию по стволу скважины, например, амплитуд продольной волны стандартной малогабаритной акустической аппаратурой АКЦ-36-7 после перфорации и выделяют по определенному уменьшению амплитуд продольной волны интервалы, где давление жидкости за колонной больше давления в колонне (фиг. 1) и в связи с этим в результате перфорации происходит уменьшение зазора (уплотнение контакта цемент-колонна), характеризуемое указанным уменьшением регистрируемых амплитуд. Уплотнение контакта цемент-колонна обусловлено тем, что в результате перфорации уменьшается давле- ние жидкости за колонной (за счет разгрузки его в колонну), поэтому возрастает нагрузка снаружи на цементное кольцо от дифференциального давления (разность горного и перового давления увеличивается), соответственно возрастает деформация сжатия цементного кольца к колонне и пропорционально модулю сжатия кольца возрастает напряженность цементного кольца на контакте его с колонной.

Указанная разгрузка давления является следствием перфорации, и поэтому факт уплотнения контактов является достаточным признаком относительно увеличенного давления за колонной. Уплотнение контакта сопровождается и увеличиванием регистрируемого времени продольной волны. Такое на- правление действия градиента давления (оцененное в первые часы - для средних условий возможен замер через 0,5-1,0 ч после перфорации) указывает на возможность за- колонного притока в выделенном интервале и после перфорации, поэтому в нем одно- временно производят регистрацию профиля амплитуд шумовых колебаний в полосе частот 0,5-5,0 кГц, характеризующих движение жидкости, например, по точкам (или при непрерывной записи по интервалу) аппаратурой типа АКИ-36-7. Участки продолжающейся фильтрации притока к колонне выделяются аномалиями амплитуд шумовых колебаний (фиг. 2), в перфорированном интервале - и по дебитометрии.

Таким образом, сущность способа заклю- чается в выделении интервала, где градиент давления жидкости в области цементного кольца направлен к колонне, и выделении внутри него участков, где движение жидкости

0

5 0

5

по шумам или дебитометрии продолжается. Вне такого интервала условия для притока отсутствуют.

При этом, независимо от того, уплотнился в результате перфорации контакт указанным образом или разуплотнился (на фиг. 1 градиент давления жидкости в колонне направлен от колонны наружу), это указывает на наличие заколонных каналов и, следовательно, на возможность их расширения на этапе вызова притока снижением уровня. Поэтому для ограничения постороннего водопритока производят уплотнение контактов импульсами давления, например, при промывке скважин с повторяемым контролем этого уплотнения, например, по уменьшению амплитуд продольной волны после промывки (фиг. 3). Такое восстановление уплотнения контактов также происходит под действием горного давления на цементное кольцо снаружи, в периоды относительного снижения давления жидкости в импульсах давления.

Создаваемые при промывке (найример, стандартным агрегатом ЦА-320) импульсы повышения давления от плунжерного насоса имеют величину порядка 0,5-1,0 МПа и приводят в связи с упругостью колонны к деформациям радиального расширения порядка 2-4 мкм. При этом в фазах относительного сжатия колонны происходит деформация призабойной зоны под действием составляющей горного давления.

Накопленная деформация, уплотняющая контакт цеме«т-колонна, при длительных воздействиях может составлять для глинистых пород величины порядка десятков микрометров в течение 1 ч. Для оценки соответствующего уплотнения контактов производят регистрацию, например, амплитуд продольной волны при наличии их уменьшения, характеризующего процесс уменьшения зазора цемент-колонна. Указанный контроль повторяют после продолжения промывки. Уплотнение контактов может сопровождаться также соответствующим повышением амплитуд акустических шумов в области 0,5- 10 кГц, обусловленных деформацией и трением контактов цементного кольца.

Для достижения положительного эффекта выделяют интервалы скважины, где по разности амплитуд после перфорации и начальных (фиг. 1) установлен градиент давления, направленный из пласта в колонну (пример определения одной из точек такого интервала показан на фиг. 1 стрелками).

Зависимость на фиг. 1 получена по множеству скважин, где были установлены величины превышений давления в колонне над пластовым и проведены замеры аппаратурой АКЦ-36-7 до перфорации и через 0,8- 1,5 ч после перфорации, по которым определены изменения амплитуд продольной волны в области перфорированного объекта и сообщающихся с ним соседних пластов (интервал заколонного сообщения устанавливается по

термометрии при вызове притока компрессором).

Пример определения по шумам фильтрующих участков в пределах выделенного таким образом интервала приведен на фиг. 2. Интервал предварительно выделяют по уменьшению после перфорации амплитуд продольной волны на величины порядка 0,2. Профиль амплитуд шумовых колебаний получают по регистрации шумов в точках через каждые 2 м по глубине остановленным прибором (амплитуда шума осредняется по шумограм- мам, регистрируемым в течение 40-60 с в каждой точке) как фильтрующий, по аномалии шума порядка 70 мВ выделяется участок протяженностью порядка 2 м (штриховка на профиле 1, фиг. 2).

Перфорированный объект (фиг. 2, А) представлен чередованием пропластков гли- нистых песчаников и алевролитов угленосного возраста. В условиях скважины (фиг. 2) повышенное давление проявляется в период перфорации (по уменьшению амплитуд продольной волны) и после нее (по аномалии амплитуд шума). Выделенный в этот период фильтрующий участок (факт фильтрации подтверждается и небольшой локальной аномалией на термограмме 2, фиг. 2) выделяется как приточный и при специально заданном снижении давления порядка 2 МПа при вызове притока после спуска насосно-компрессор- ных труб - по аномалии амплитуд на диаграмме шума порядка 60 MB (заштрихована на диаграмме 3, фиг. 2). Приток в выделенном участке подтверждается в указанный период вызова притока и по аномалии термокондуктивного дебитомера (место при- тока по дебитомеру показано стрелками 4, фиг. 2). По замеру подъема уровня жидкости в колонне скорость притока из выде

п 5

0

ленного участка составляет порядка 0,5 м3/сут.

При уплотнении контактов цементного кольца в результате промывки скважины при повышенном давлении (фиг. 3) промывку производят после доказательства факта подвижности контактов цементного кольца при воздействии изменения давления за-колонной в период перфорации. Такое уплотнение контактов в интервале водоносных пластов в условиях скважины (фиг. 1) приводит к существенному уменьшению постороннего водопритока при освоении объекта А - доля воды в притоке составляет менее 6%, тогда как в соседних скважинах при эксплуатации этого объекта получены притоки с содержанием воды более 50%.

Таким образом, достигнуто более высокое качество вскрытий. В подобных случаях отпадает необходимость в специальных ремонтных изоляциях (простой скважины на время твердения цемента составляет не менее 8 ч).

Формула изобретения

Способ определения качества цементного кольца, содержащий регистрацию изменений амлитудно-временных характеристик продольной волны после перфорации и выделение интервалов изменений контактов цементного кольца по изменению амплитуд продольной волны, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения путем контроля цементного кольца, интервалы изменений контактов цементного кольца выделяют по уменьшению амплитуд продольной волны и одновременно регистрируют профили шумовых акустических колебаний и температуры, проводят промывку скважины и дополнительно регистрируют амплитудно-временные характеристики продольной волны.

Изобретение относится к исследованиям качества вскрытия нефтеносных пластов. Цель - повышение достоверности определения качества цементного кольца (ЦК) за счет контроля контактов ЦК. Для этого после перфорации регистрируют изменения амплитудно-временных х-к продольной волны и по определенному уменьшению амплитуд продольной волны выделяют интервалы изменений контактов ЦК с колонной Одновременно регистрируют профили шумовых акустических колебаний и т-ры. Затем проводят помывку скважины и дополнительно регистрируют амплитудно-временные х-ки продольной волны. В выделенном интервале градиент давления жидкости в области ЦК направлен к колонне, а на участках внутри него движение жидкости по шумам и дебитомет- рии продолжается. Вне такого интервала условия для притока отсутствуют 3 ил ю

Превышение дАВления в колонне

НАД ПЛАСТОВЫМ, МПА

Фиг.1

АМПЛИТУДА ШУМА,мВ о иоо

ТемперлпрА. с

18,22 .,28

1360

ЙОО

Фиг. 2

Фиг.З

Составитель Г Маслова

Редактор А. ШандорТехред А. КравчукКорректор Л Бескид

Заказ 28Тираж ЗВЬПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г Ужгород, ул Гагарина, 101

АМПЛИТУДА ШУМА, мв

О.50