Способ определения качества цементирования обсадной колонны
Союз Советскик
Социалистические
Республик
Oll HCAHNR
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (! 1) 91292О (5l)M. Кл. (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) 3а 8 е о 09.0430 (21) 2908377/22-03 с присоединением заявки И (23) Приоритет
Опубликовано 150382. Б;оллетень М 10
Дата опубликования описания 150382
Е 21 В 47/00 т1куаерстмнный камнтет
СССР (53) УДК 622.24 (088; 8) 00 лелем нзааретеннй н атнрытнк (72) Авторы изобретения
Л.З. Позин и М.И. Кременецкий
Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.. Губкина (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ
ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ
Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при осуществлении контроля за техническим состоянием нефтяных и газовых скважин промыслово-геофизичес" кими методами, Известен способ определения качества цементирования,основанный на измерении в скважине скорости распространения и амплитуды упругих ко-. лебаний, по которым судят только о
ФО сцеплении цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины (1 ).
Недостаток способа состоит в том, что он не дает исчерпывающей харакf5 теристики качества цементирования, поскольку не позволяет определить степень заполнения заколонного пространства цементом.
Известен также способ определения
20 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 f 3).
Недостаток способа состоит в том, что в ряде случаев также нельзя су" дить о заполнении заколонного пространства цементом. Это связано с тем, что плотности цемента и заполняющего незацементированные интервалы флюида, могут быть близки и в резуль912920 (4) тате измерения не интерпретируются однозначно.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения качества цементирования обсадных колонн путем регистрации термограммы в скважине не позднее 48 ч после заливки цемента. По отклонению термограммы в сторону повышения температуры судят о наличии 10 цемента в заколонном пространстве вне зависимости от соотношения плотностей цемента и заполняющего пустоты в цементном камне флюида. Отклонение термограммы наблюдается потому, 15 что в зацементированных интервалах
1 происходит увеличение температуры, связанное с выделением тепла цементом при его схвать>вании (4), Недостаток способа состоит в том,,20 что он не позволяет определять качество цементирования с достаточной точностью. Это обусловлено тем, что по одиночной термограмме можно судить лишь о высоте подъема цемента в эа- 25 колонном пространстве и о наличии в разрезе скважины неэацементированных интервалов, но нельзя количественно охарактеризовать степень заполнения цементом каверн. ЗО
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 термограмму 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 предлагаемого способа является снятие дополнительной термограммы перед спуском колонны, что дает возможность определить дополнительную количественную характеристику качества цементирования, а именно, степени заполнения заколонного пространства цементом. За счет этого значительно повышается точность определения качества цементирования.
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 цемен-1 та (Т>).
Термограмму т.> регистрируют через
10-15 ч после окончания бурения скважины (подъема инструмента иэ 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:
Z 2.
S 3 Т т) dZ (1) где Z и 2 — глубины подошвы и кровли интервала обработки, определенные по диаграмме.
Поинтервально расс >итывают объем заколонного пространства по формуле:
М-,— (Д вЂ” gÄ ) (у -Z,) (2) где d - диаметр обсадной колонны, д - диаметр ствола скважины по кавернограмме.
Поинтервально определяют отношение площади между термограммами к объему заколонного пространства
Расчеты, а также результаты скважинных измерений показывают, что в интервалах, где заколонное пространство полностью заполнено цементом,па. раметры 5 и .Ч связаны зависимостью
S — — с(- 0 = c o n s t
Частично зацементированные интервалы выделяют по аномально низким значениям о((сК(о(о), интервалы поглощения цемента — по аномально высоким
a (o(е о )
Заполнение заколонного пространства цементом рассчитывают по формуле:
Интервал
I
S, ь С/м сС
У
Ос/„ 2h, м
1; 269
38,5
30,3
0,5
38
14,5
12 5
23,0
20
11 9
9,5
6,5
27 5
3,97
5,5
1,86
22,5
2,0
3 2
16,5
12 5
l1,5
7,8
4,77
VI I
13,5
2 75
0 33
16,4
0,669
14 9
0,33 0,478
0,33 1,673
0,33 0,478
IX
9 25
31,8
53
53,3
XI
25,1
XI I
0,325 0,453.
15 8
24,8
37 6
0,33 0 837
XI I I
17 5
0,598
13,8
12,5
XIV
22,9
0.33
0,32 0,662
15 5
50
30,2
0,315 0,683
0,31 0,945
Ов29 0 950
21 9
XVI
17
35 2
37,3
XVII
58
61,1
100
XVIII 33 5
На фиг, I 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 вЂ” ось температур, Z - ось глубин, д - ось диаметра скважины, Z и 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 (подъе0 335 0.631
0,34 0,796
0 335 1,387
О, 33 1,076
0,345 0,697
0,32 0,576
2920 6 ма инструмента из скважины), за 1 ч до спуска колонны для цементирования.
Через 12 ч после заливки цемента проведен второй замер (кривая 2). Для
S определения диаметра скважины ф,необходимого для расчета Ч зарегистрярована кавернограмма (кривая 3).
Термограммы зарегистрированы тер-. мометром типа ТЭГ-60, кавернограммыкаверномером типа СКС.
В пределах интервалов 1-ХХХ:.рассчитаны значения параметров S ×,с и E..
Результаты расчетов приведены в таблице.
912920
Ц
Продолжение таблицы
1,345
126
XIX
31,5
0>32
93,3
100
ХХ
1?,5
0 295 0,537
0 295 0,998
25,3
78,3
XXI
32,5
78,4
100
ХХI!
17,5
48,5
0>3
84,1
0,577
100
78,7
0,643
XXIII
122,4
0,3>
100
137,5
26,5
ХХ!Ч
1, 132
121,5 100
0,32 1,345
31,5
ХХЧ
100
0,315 1,085
XXVI
89 9
97,5
100
ХХЧ!! 13
0,305 0,46
60,9
100
XXVI !! 16
0 605
36,3
59,9
100
0,315 0,804
46,8
XXI Х
100
59,3
56,8
61,6
100, 0,921
ХХХ
0,295
Резкое различие интервалов по величине oL от 1,86 до 122,4 С/м свидетельствует о частичном заполнении цементом каверн . При оценке сте. пени заполнения (И} в .качестве опорных (с заполнением 1004) выбраны интервалы ХХЧ!1-XXX, характеризующие примерно одииаковым значением M o
60 С/м, малым изменением с глубиной диаметра скважины и параллельностью термограммы до и после цементирования.
На фоне опорных выделяются частично зацементированные интервалы (<1< }!О, Я < 1004) в том числе !Ч, Ч, Ч11; где цемента практически нет. Интервалы
XIX-XXI-XXVI характеризуются аномально Высокимс (}/мафр >f 1 004 ) > что связано с увеличением диаметра цементного кольца вследствие поглощения цемента пластами.
Таким образом, предлагаемый способ повышает точность определения качества цементирования, поскольку позволяет не только выявлять частично зацементированные интервалы и высоту подьема цемента за колонной, но получить количественную характеристику степени заполнения заколонного пространства цементом. Зто повышает эффективность 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 задавке, подьему и спуску НКТ, освоению скважины. Это дает, например, на Калужском подземном хра . нилище газа с учетом затрат на транс-. портные расходы экономию на ремонте каждой скважины в размере 1100 руб.
Формула изобретения
$0 Способ определения качества цементирования обсадной колонны, заключающийся в измерении температуры по стволу скважины и построении термограммы после заливки. цемента, о т
55 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет or}ределения степени заполнения заколонного пространства цементом, дополни9 9 тельно измеряют температуру по стволу скважины и строят термограмму заливки цемента, после чего поинтервально определяют отношение площади, ограниченной указанными термограммами к объему заколонного. пространства и по величине этого отношения судят о качестве цементирования.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
12920
1. Авторское свидетельство СССР
1 214456 кл, E 21 В 49/00, 1965
2. Авторское свидетельство СССР и 603763, кл. Е 21 B. 47/00, 1978.
3. Авторское свидетельство СССР
И 562640, кл. Е 21 В 47/00, 1977.
4. Дакнов В.H., Дьяконов Д.И. Термические методы исследования скваяин.
И., Гостоптехиздат, 1952, с. 251.
1ô (прототип).
6 20 г/ zg 2З М zs г6 г7 С
Составитель M.Tóïûñeâ
Редактор Н.Киштулинец Техред Т..Наточка Корректор Л.ьокшан
Заказ 1354/43 Тираж б24 Подписное
8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
