Способ контроля качества цементирования скважин

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИН 19) И 11 А х 1) Е 21 В 47/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСК СВИД ЕЛЬСТВУ ва в эатрубном кольцевом пространств о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля пр использовании азрированных цементных растворов, определяют объемное водо- содержание Ы 0 бвещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют скелетную плотностью аэрированного цементного раствора йо формуле довасловой: се цСК где 6,плотнос матерна 68 - плотнос проводят сопост значения скелет значением объем которому судят рования,2, Спосо ющ и й с яб по и. 1тем, чт Ивещест ространст ения инте йтронов,отли объемно а в затр е опреде сивностиС: е водоубномляютнадсодержаникольцевомпутем измтепловых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) 1. Патент США В 3,512,407,кл. Е 21 В 49/00, опублик. 1970.2. Патент США Р 4.092.536кл. 6 01 Ч 5/00,опублик. 1978.3. Гулин Ю,А. и др. Акустическое и радиометрические методы определениякачества цементирования нефтяныхи газовых скважин, М., Недра.ф,1971 (прототип).(54)(57) 1, СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающийизмерение интенсивности рассеянногогамма-излучения по стволу и .периметрускважины и определение по результатамизмерений объемной плотности 605 вещесть сухого цементного а; ь воды, вление найденного Р ой плотностиб со ой плотностнб,бпокачестве цементи1008430 10 20об цск, щ 11+ф051 ц В/ об1гдебц - плотность сухого цементного 25 материала;бв - ПЛОТНОСТЬ ВОДЫпроводят сопоставление найденного значения скелетной плотностиИ со значением объемной плотности 4 б, по которо-,му судят о качестве цементирования,а также тем, что объемное водосодержание Хобвещества в затрубном кольцевом пространстве определяют .путемизмерения интенсивности надтепловых 35Ф нейтроновЕсли Фоб-оски их значениЯ близкик величине объемной плотности бурового раствора, то за колонной буровой раствор. Если боб"-4 и их зна- .чения близки к плотности цементного 40 раствора, то за колонной неаэрированный цементный камень. Если 6 )бу,то эа обсадной колонной аэрированныйцементный камень и степень аэрацииСввычисляется по формуле 45дцз-д100 /о 00 /о ( 2)сК воз скВодоснабжение среды в пространствемежду обсадной колонной и стенкамискважины определяется по показаниямнейтрон-нейтронного метода, например путем проведения измерений нейт-,ронным методом до цементирования.после спуска обсадной колонной и пос ле цементирования. 1 огда разность показаний метода в каждом интервалеобусловлена только изменением водородосодержания среды в исследуемом .,простанствд,т,е.замещением буровбго 60 раствора цементным или аэрированйымцементным раствором, а изменение в. водородсодержании". в данном случае эквивалентно изменению СОМержания воды. ЪРазличие в содержании воды 1,связан ной или свободной ) в аэрированном Изобретение отноеится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин, в частности к исследованиям качества цементирования скважин на основе анализа показаний методов радиометрии.Известен способ контроля качества цементирования скважин, основанный на изучении данных акустического метода и метода естественной радиоактивности 13.Недостаток известного способа - невозможность получения информации о качестве цементирования при отсут ствии сцепления цементного камня с обсадной. колонной, а также в случае применения аэрированных цементов.Известен способ контроля качества цементирования скважин основанный на использовании покаэаний ней трон-нейтронного метода. В укаэанном способе качество цементирования определяется путем сравнения значений компенсированной пористости с некомпенсированной 2Недостатками известного способа являются невозможность однозначной идентификации интервалов разреза скважины, содержащих пустоты в цемен ном камне (из-за некачественного цементирования)и интервалы с аэрнрованным качественным цементным камнем, а также низкая чувствительность метода к изменению пористости в области больших значений пористости.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля качества цементирования скважин, основанный на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины с последующим определением величины объемной плотности вещества в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины, эксцентриситета обсадной колонны и неоднородности заполнения 33.Недостатком известного способа является то, что с его помощью можно определить качество цементирования скважин только в том случае, если плотность цементного камня отличается от плотности бурового раствора не менее чем на 0,4 г/смОднако этот способ непригоден для определения качества цементирования при использовании аэрированных тампонажных материалов, так как плотности .аэрнрованного цементного раствора и бурового рас-. твора практически могут не различаться. Объемная плотность аэрированного цементного раствора составляет 1,0-1,4 г/смЗ бурового раствора "0-1,2 г/смз. В этих условиях известный способ конт 1 роля качества цементирования скважиР становится неинформативным.Цель изобретения - повышение точности контроля качества цементирования скважин при использовании аэрированных тампожных растворов.Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества цементирования скважин,.включающему измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины и определение по результатам измерений объемной плотностибобвещества в затРУбном кольцевом пространстве, определяют объемное водосодержание Х бвещества.в затрубном кольцевом йространстве, определяют скелетную плотность даэрированного цементного раствора по формулеК е)+обзаны диагрон-нейт о На чертеже пока аммы:2гамма-гамма.и нейтр р нногометодов,Способ осуществляется следующимобразомРегистрируется диаграмма методарассеянного гамма-излучения по ство.лу и периметру скважины; определяется по показаниям гамма-гамма методаобъемная плотность вещества впространстве между обсадной крлонной и стенками скважины.Определяется объемное влагосодержание вещества в эаколонном пространстве, например, по показаниямнейтрон-нейтронного. метода по надтепловым нейтронам, зарегистрированным до цементирования после спускаобсадной колонны и после цементирования колонны (по Формуле (1-)определяется. скелетная плотность,по формуле (2) определяется степеньаэрации),Способ может быть реализован спомощью двух отдельных приборов -существующеГо прибора СГДТ-З, позволяющего регистрировать по стволуи периметру цементограммы ГГК, инейтронного прибора, выполненногона основе прибора СГДТс незначительной его переделкой, заключаю. щейся в смене свинцового экрана наэкран иэ полиэтилена, замене крис-талла йа (Те) на детектор ДМН с р неаэрированному цементному камню. Интервал б характеризуется низким о ГГ амма и отсутствием аэрации по диагр м. ННМ, что соответствует низкому зна чению скелетной плотности т.е. отсутствию цемента. Интервалы 7 и 8,попоказаниям методов соответствуют хорошо зацементированному интервалу.Степень аэрации равна О, плотность 5 О 1,75 г/см3Применение предлагаемого способа,обеспечит сокращение сроков освоения, повышение точности контролякачества цементирования, Экономи ческая эффективность от внедренияпредлагаемого способа составит неменее 1,3-1,4 млн,руб. в год. цементном и буровом растворах составляет.20-30 При этом анрмалия в показаниях нейтронного метода при.замещении. бурового раствора аэрированным цементным раствором составляет,б 0-80.Справедливость формулы 1 можно ,показать, исходя из .известных Фор- . муА, связывающих объемную плотность цементного раствора 6 6, водоцементное отношение К,.скелетную плотность аэрированного цементного растворабск, объемное водосодержание Чби плотность .сухого:цементного материала. формулы имеют следующий вид:К+1о 6 об В К В, ф 4 гдето- плотность воды, тогдаоб ц фильтром иэ кадмия и замедлителя нейтронов, замене источника цезия на источник быстрых нейтронов Ри-Ве, а также в уменьшении длины зонда до 30 см.В качестве примера приведены диаграммы гамма-гамма.(ГГМ) и нейтрон-нейтронного методов (ННМ) и результаты поинтервального определения объемной плотности, объемного водосодержания,скелетной плотности и степениаэрации цементного камня в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины. Для интервала 1 характерны высокие показания ГГМ, что дает значение плотности 1,2 г/см 3 и соответствует плотности бурового раствора. Но по показаниям ННМ наблюдается значительное расхождение .кривых до и после цементирования, что позволяет утверждать, что за обсадной колонной находится аэрированный цементный камень с объемным водо- содержанием 40,скелетной плотностью 1,7 г/см 3 и степенью аэрации 30. По показаниям только гамма-гамма метода интервал 1 был бы отнесен . к интервалу незацементированному.Интервал 2 аналогичен интервалу 1. Интервал 3 по диаграммам ГГМ и ННМ характеризуется значением объемной плотности 1,2 г/см З и скелетной плотности 1,2 г/см 2, что соответствует полному отсутствию цементного камня. Интервалы 4 и 5 характеризуются высоким значением плотности и небольшим различием в покаэаниях ННМ, обусловленным только замещением бурового раствора цементным, и соответствуют качественному значением объемной плотнос1 ОО 843 О Составитель В.Стрельедгктор А.Мотыль Техред С,Мигунова Корректор С.Шекмар Подпис 4 филиал ППП Патент, г. Ужгород, кл, Проектная, 4 каз 2297/44 Тираж 601 ВНИИПО Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра