Способ определения качества цементирования обсадной колонны Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 E21B33/14 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при осуществлении контроля за техническим состоянием нефтяных и га зовых скважин промыслово-геофизическими методами. Известен способ определения качества цементирования,основанный на измерении в скважине скорости распространения и амплитуды упругих ко-, лебаний, по которым судят только о сцеплении цементного камня с обсадно колонной и стенкой скважины 1 . Недостаток способа состоит в том, что он не дает исчерпывающей характеристики качества цементирования, поскольку не позволяет определить сте пень заполнения заколонного пространства цементом. Известен также способ определения качества цементирования, основанный на регистрации амплитудно-частотного спектра акустического сигнала. По отношению амплитуд на специально выб ранных частотах определяют величину кольцевого зазора между цементным кольцом и колонной 2. С помощью этого способа также нельзя определять степень заполнения заколонного пространства цементом. Кроме того, известен способ определения качества цементирования, основанный на измерении в скважине интенсивности рассеянного гамма-излучения. С его помощью определяют плотность вещества в заколонном пространстве, по величине которой находят высоту подъема цемента за колонной и выделяют частично заполненные цементом .интервалы fS Недостаток способа состоит в том, что в ряде случаев также нельзя судить о заполнении заколонного пространства цементом. Это связано с тем, что плотности цемента и заполняющего незацементированные интервалы флюида, могут быть близки и в результате измерения не интерпретируются однозначно. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения качества цементирования обсадных колонн путем регист рации термограммы в скважине не позд нее B ч после заливки цемента. По отклонению термограммы в сторону повышения температуры судят о наличии цемента в заколонном пространстве вне зависимости от соотношения плотностей цемента и заполняющего пустоты в цементном камне флюида. Отклонение термограммы наблюдается потому что в зацементированных интервалах происходит увеличение температуры, связанное с выделением тепла цементом при его схватыбании | j. Недостаток способа состоит в том что он не позволяет определять качество цементирования с достаточной точностью. Это обусловлено тем, что по одиночной термограмме можно судит лишь о высоте подъема цемента в заколонном пространстве и о наличии в разрезе скважины незацементированных интервалов, но нельзя количественно охарактеризовать степень запол нения цементом каверн. Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения определения степени заполнения заколонного пространства цементом. Указанная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в измерении температуры по стволу скважины и построении термограммы после заливки цемента, дополнительно измеряют температуру по стволу скважины и строят т.ермограмму до заливки цемента, после чего поинтервально определяют отношение площади, ограниченной указанными термограммами к объему заколонного пространства и по величине этого отношения судят о качестве цементирования. Отличительным признаком предлагае мого способа является снятие дополни тельной термограммы перед спуском колонны, что дает возможность опреде дить дополнительную количественную характеристику качества цементирования, а именно, степени заполнения за колонного пространства цементом. За счет этого значительно повышается точность определения качества цементирования. 9 4 На фиг. 1 представлен принцип обработки результатов измерений; на фиг. 2 конкретный пример реализации способа. Способ осуществляется следующим образом. Регистрируют термограммы перед спуском обсадной колонны для цементирования (Т. ) и после заливки цемента (Т). Термограмму т регистрируют через 10-15 ч после окончания бурения скважины (подъема инструмента из ствола), если цемент быстросхватывающийся, и через 20-25 ч, если цемент нормально схватывающийся. Термограмму Т регистрируют точно через такое же время по окончании заливки цемента. Поинтервально определяют площадь между термограммами Т и Т по формуле:Zz S S (L-Tj d.Z (1) где Z и Z,2 глубины подошвы и кровли интервала обработки, определенные по диа:- рамме. Поинтервально рассчитывают объем заколонного пространства по формуле: V--f(,M(Z2-Z.J (2) где dj. - -диаметр обсадной колонны, d - диаметр ствола скважины по кавернограмме. Поинтервально определяют отношение площади между термограммами к объему заколонного пространства ci - (3) V Расчеты, а также результаты скважинных измерений показывают, что в интервалах, где заколонное пространство полностью заполнено цементом,параметры S и .V связаны зависимостью S const Частично зацементированные интервалы выделяют по аномально низким значениям aL(), интервалы поглощения цемента - по аномально высоким i(d7do) . Заполнение заколонного пространства цементом рассчитывает по формуле:59 На фиг. 1 изображены термограммы Т и Т в интервале заполненной цементом каверны (кривые 1 и 2), а также кривая изменения с глубиной диаметра скважины (кавернограмма). Используются следующие условные обозначения: Т - ось температур, Z - ось глубин, dj. - ось диаметра скважины. Z глубины подошвы и кровли интервала обработки, h - мощность интервала обработки. Замер перед цементированием (фиг. 2, кривая 1) получен через 12 ч после окончания бурения (подъе29206ма инструмента из скважины), за 1 ч до спуска колонны для цементирования. Через 12 ч после заливки цемента проведен второй замер (кривая 2). Для 5определения диаметра скважины (,необходимого для расчета V зарегистрйрозана кавернограмма (кривая 3) Термограммы зарегистрированы тер-: мометром типа ТЭГ-60, кавернограммыОкаверномером типа СКС. В пределах интервалов 1-XXX.рассчитаны значения параметров S,V,ci| и е . Результаты расчетов привадены 9 таблице. Резкое различие интервалов по величине сС от 1,86 до 22, свидетельствует о частичном заполнении цементом каверн . При оценке степени заполнения С) в .качестве опор.ных (с заполнением 100%) выбраны интервалы XXVII-XXX, характеризующие примерно одинаковым значением oL о 60 С/м , малым изменением с глубиной диаметра скважины и параллельностью термограммы до и после цементирования. На фоне опорных выделяются частично зацементированные интервалы ) в том числе IV, V, VII, где цемента практически нет. Интервалы XIX-XXI-XXVI характеризукггся аномально высокимо(о/7(Уо ,€ 100, что связано с увеличением диаметра цементного кольца вследствие поглощения цемента пластами. Таким образом, предлагаемый способ повь1шает точность определения качества цементирования, поскольку позволяет не только выявлять частично зацементированные интервалы и высоту подъема цемента за колонной, но получить количественную характеристику степени заполнения заколонного пространства цементом. Это повышает эф- фективность комплекса промыслово-геофизических исследований при контроле за герметичностью заколонного пространства скважины. Применение предлагаемого способа позволит выявлять деффекты цементного кольца и проводить ремонт скважин (дополнительное цементирование) еще до пуска в эксплуатацию. В этом случае при ремонте не нужны операции по остановке скважины, приготовлению раствора и задавкё, подъему и спуску НКТ, освоению скважины. Это дает, например, на Калужском подземном хранилище газа с учетом затрат на транспортные расходы экономию на ремонте каждой скважины в размере 1100 руб. Формула изобретения Способ определения качества цементирования обсадной колонны, заключающийся в измерении температуры по стволу скважины и построении термограммы после заливки, цемента, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности за счет определения степени заполнения заколонного пространства цементом, дополнительно измеряют температуру по ство лу скважины и строят термограмму за ливки цемента, после чего поинтерваяьно определяют отношение площади ограниченной указанными термограмма ми к объему заколонного. пространства и по величине этого отношения су дят о качестве цементирования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 9 010 1.Авторское свидетельство СССР IP , кл. Е 21 В Woo, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР Н 603763, кл. Е 21 В k7/QO, 1978. 3- Авторское свидетельство СССР № 562640, кл. Е 21 В , 1977. 4. Дахнов В.Н., Дьяконов Д.И. Термические методы исследования скважин. М., Гостоптехиздат, 1952, с. 251. (прототип).

f5 го 21 22 25 2i 25 25 27 С ,, ,„

I I t I 1 I II I 1 Jl/ J/

-S

/z

/K