Способ оценки качества цементирования скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B49/00 G01V1/44 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ Изобретение относится к области промыслово-геофизйческих исследований сква жин, а именно к исследованию качества цементирования скважин. Известны способы оценки качества цементирования, основанные на возбуждении акустического сигнала в скважине и регистрации амплитуд акустического сигнала . - . Оценку качества цементирования скважин известными способами производят по ослаблению амплитуд продольной волны, распространяющейся по обсадной колонне. При этом временной интервал регистрации амплитуд устанавливают в пределах от 65 МКС до 265 МКС 2. Начало временного интервала устанавливают с момента первого вступления про дольной волны в незацементированной колонне. Известен также способ оценки качества цементирования, в котором производят регистрацию амплитуд Ар в двух временных интервалах, один из которых

СКВАЖИН характеризует качество сцепления дементного кольца с колонной, другой - качество взаимосвязи цементного кольца со стенкой скважины З. Длительность временных интервалов при этом берут с расчетом регистрации 3-х периодов колебаний продольной волны (примерно 120 мкс). Недостатком известных способов является то, что ё принятые временные интервалы регистрации в случае многоколонной конструкции скважины, кроме продольной волны по внутренней колонне, всегда попадают волны и от остальных элементов многоколонной конструкции, особенно большое мешающее влия1ше этих волн имеет место в случае, когда за второй колонной цементное кольцо отсутствует. Регистрация мешакяцих колебаний с большими амплитудами вызывает ложное представление о плохом качестве цементирования межтрубного пространства многоколонных скважин. Таким образом, принятые способы регистрации эффективны только для однокоnoHhift конструкции, a при двухколонной (и более) конструкции применимы только для частного случая, когда и за колонной имеется качественное цементное кольцо. ЦелЫю изобретения является устранение неоднозначности оценки качества цементирования межтрубного и затрубного пространства скважин с многоколонной конструкцией.

Для этого в известнвм спбсобе регистрации амплитуд в двух временных интервалах длительность первого интервала регистрации ограничивают временем прихода продольной волны по колонне, устанавливая ее не большей двойной суммы времени пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в меж трубном пространстве.

Начало второго интервала регистрации устанавливают позднее относительно начала первого на величину, не меньшую, чем указанное двойное время.

На фиг. 1 приведены графики изменения величин амплитуд, зарегистрированные стандартным способом аппаратурой акустического цементомера AKI1-1 в моделях зацементированных скважин с двухколон- ной конструкцией (а, б - соответственно, при отсутствии и наличии цемента за внешней колонной); на фиг. 2 - волновые картины, зарегистрированные одним и тем . же акустическим зондом.

1 - внутренняя колонна; 2 .- цементное кольцо в межтрубном пространстве} 3 - внешняя колонна; 4 - цементное коль цо за внешней колонной 5 - в межтрубном пространстве вода; 6 - в межтрубном пространстве цементно§ кольцо; 7 качественное цементное кольцо в межтрубном пространстве и за внешней (2ОО мм) колонной; 8, 9, 10 - соответственно марки времени и положение временных интервалов по. стандартному способу и По предполагаемому.

На фиг. 3 приведены примеры цементограмм, полученных в интервале скважины с двумя обсадными колоннами стандартным 11 и предлагаемым 12 способами.

По результатам исследования изменения амплитуд акустического сигнала в моделях в процессе затвердевания цемента (фиг. ia, б) можно сделать вывод о том, что большие величины амплитуд в скважи нах с многоколонной конструкцией не связаны с дефектами цементного кольца в межтрубном пространстве - в модели а (цементное кольцо в межтрубном пространстве хорошего качества, а за внешней колонной цементное кольцо отсутствует) амплитуды принятого сигнала по мере затвердевания цемента сначала уменьшаются, а затем по мере возрастания прочности увели 1иваются и достигают значений, близких к уровню сигнала в свободной колонне.

Из фиг. 2 видно, что при известных способах регистрации в интервал суммирования амплитуд могут попадать кроме продольной волны по внутренней колонне также волны от внешней колонны и от всей .системы зацементироваьшых колонн. Однако волна связанная с колебанием внешней колонны или системы колонна-цемент всегда отстает от первых вступлений продольной волны, распространяющейся во внутренней колонне. Для указанных размеров труб, состояния цементного кольца и базы измерения модели этого отставание составляет около 35 МКС.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что производится раздельная регистрация продольных волн, характеризующих качество контактов цементных колец с внутренней и внешней колоннами.

Для осуществления предлагаемого способа производят регистрацию амплитуд . акустических сигналов в двух временных интервалах. Начало первого временного интервала регистрации совмещают с первым вступлением продольной волны, распространяющейся по внутренней колонне в ее не- зацементированном интервале. Длительность первого интервала регистрации ограничйва. ют временем прихода продольной волны по внешней колонне. Это время определяют как двойную сумму времен пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в межтрубном пространстве.

Для всех комбинаций двухколонных конструкций, применяемых в практике, это время лежит в пределах от 15 до 60 мкс. В случае хорошего цементирования межтрубья регистрируются малые амплитуды волны, независимо от качества цементирования внешней колонны (фиг. 3).

Начало второго интервала регистрации совмещают с временем прихода продольной волны по внешней колонне или по системе колонна-цемент. Для этого начало второго интервала регистрации устанавли- вают позднее относительно начала первого интервала на величину не меньшую, чем двойное время пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо. Длительность второго ннтео-.

вала регистрадии может быть установлена равной длительности первого интервал

В интервалах хорошо зацементированного межтрубья амплитуды, регистрируемые во втором временном интервале, харакгеризуют качество цементирования внешней колонны.

Предлагаемый способ позволит сократить объемы скважинных работ за счет исключения повторных исследований в слу чаях перфорации нефтегазовых объектов, перекрытых двумя колоннами, и существенно ускорить ввод скважины в эксплуатацию. Капитальных затрат на создание новой аппаратуры не требуется.

Формула изобретения

Способ .оценки качества цементирования скважин, основанный на возбуждении акустических волн в скважине и регистрации амплитуд акустического сигнала в двух временных интервалах, начало первого из которых совпадают с первым вступлением продольной волны в незацементированной колонне, отличающийся тем, что, с целью устранения неоднозначности А, усл.ед г 4 6 5

(женки качества цементирования межтрубного и затрубного пространства скважин с многоколонной конструкцией, длитель-ность первого интервала регистрации ограничивают временем прихода продольной волны по второй колонне, для чего устанавливают эту длительность не большей, чем двойная сумма времени пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в межтрубном пространстве, а начало второго интервала регистрации устанавливают позднее относительно начала первого на величину, не меньшую, чем указанное двойное время.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3265151, кл. 181-О.5, 1963.

2.Патент США № 3.212601, кл. 181-0.5, 1960.

3.Времешюе наставление по методике применения акустических цементомеров АКЦ-1 и АКЦ-2 для контроля качества цементирования обсадных труб в нефтяных и газовых скважинах. Октябрьский, 1972 (прототип). 12 14 б Фиг. i t, сэтки