Способ оценки качества цементирования скважин

ОП И САНИИ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 14,11,76 (21)2077473/22-0 В 47/О елинени вкиосударственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийн отнрытий 3) Приоритет43) Опубликовано 25,04,78,Бюллетень 15 5) Дата опубликования описания 05.04.78) Авторы изобретени Б, И, Кирпиченко: и 10. А. Гуторов сесоюзный научно-исследовательский нструкторский институт геофизическгеологоразведочных стиажин проектн(71) Заявите следован 54) СПОСОБ 011 ЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНых и газовь О пяет величи тролакачест Изобретение относится к, области промыслово-геофизических методов контроля качества цементирования нефтянскважин.Известен способ определения качества цементирования, основанный на изучении акустического имлупьса внутри обсадной колонны и регистрации амплитуды принимаемого акустического сигнала, по величине которого судят о качестве цементирования )1.Однако этот способ носит качественный харак тер и не может быть использован дпя количественной оценки величины дефектов цементного кольца.В поспедйее время установлена практи . ческая необходимость определения величины среднего кольцевого зазора между колон ной и цементным, кольцом ввиду значитель ного его влияния на условия изоляции затрубного пространства, Известно, что величина копьцевого зазора оказывает сушественное влияние на амплитуду акустического сигнала, однако чувствительность амплитуды к величине, зазора зависит от рабочей частоты, на которой проводятся измерения. Кроме того, амплитуда акустического сигнапа зависит не только от величины кольцевого зазора, но и от прочности цементногокамня. Все эти факторы не позволяют использовать амппитуды акустических сигналов,зарегистрированных известным способом,дпя количественной оценки качества цементирования,ФНаиболее близким техническим решениемк предлагаемому является сйособ опенкикачества цементирования скважин путемизлучения широкополосного акустическогосигнала и регистрации амплитудно-частотного спектра принимаемого сигнала 21.В указанном способе осуществляют излучение широкополосного акустического сигнаца, регистрацию спектра принимаемого сигнала и поспедуюшее сравнение огибаюшепопученного спектра со спектром от образцов пород с определенным насышением (вода, нефть). В результате сравнения делаютвывод о характере насышения пп; стов,Однако метод снятия спектров не опредену копьцевых зазоров, а для конвацементирования необходимо и3деление сообшаюшихся дефектов цементного колца которое возможно точько при непрерывныхизмерениях.Целью изобретения явпяется повышениеточности оценки качества цзоляц,и затрубного пространства путем определения вели.чины кольцевого зазора,Зто достигается тем что ампнцтудночастотный спектр регистрируют в точке снаибольшим дпя данной скважины кольцевым зазором между цементным кольцом ц. колонной, выбирают в полученном спектречастоты максимально и минимально чувствительные к зазору в данной точке, производятнепрерывную регистрацию ам плитуд акустичес 15кого сигнала по стволу скважины на выбранных частотах и величине разности амплитудопределяют величину кольцевого зазора,На Фиг. 3.а представлена эксперименталь. ь, .ная зависимость амплитуды акустических 20сигналов А по зацементированной колоннеки амилитуде А - по свободной копонне от величины кольцевого зазора Ь 3.сЬна фиг. 1 б - зависимость Ак от частотыакустического сигнала, в кипогер кгццах; на фиг, 2 - спектр акустического сигнала, полученный в опорной точке с максимальным кольцевым зазором Ь г междуцементным кольцом и колонной.Бы ло установпено, что характер зависи Змости Ак = Ф(,Ь) при разных частотахизменяется и имеет вид, представленныйна фиг, 1, причем на этой зависимости длякаждой частоты можно отметить две характерные точки - начальную величину кольцевого зазора Ь 0(например для частоты) с которой начинается резкое увеличение чувствительности амплитуд Ак кизменению зазора, и некоторую граничнуювеличину зазора Ьгр , после которой40чувствительность А к к увеличению кольцевого зазора уменьшается, Область пропорционального изменения Ак от величинызазора ь лежит дпя каждой частоты между Ь 0 и Ьр, Приэтом оказывается, что45практическй для любого зазора можно подобрать некоторую высокую частотупри которой по Ак ему соответствует максимальная чувствительность (точка с зазором 6, а также подобрать более низкую50частоту ич, при которой по Ак ему соответствует мцнимальная чувствительность(частота е ).Снедовательно, оценка величины зазора,лежащего, например, в интервале Ь- Ьр,55может быть произведена по разности амплитуд, зарегистрированных на двух граничныхчастотахц, прц этомЧ 6Таким образом, нредпагаемый способ60сводится к выбору диапазона частот максимапьно чувствительных к данным величинамкольцевого зазора в исследуемом цнтерване.Практически это осушествляется следуюшцм образом.В исследуемом интервале выбирают опорную точку, в которой соответствующий кольцевой зазор наиболее вепцк, например научастке против глубоких зацементированныхкаверн, и в ней снимают спектр амплитуд Ахв некотором достаточно широком диапазонечастот,По полученному спектру в области низких,частот выбирают частоту ч, чувствительность которой к данному зазору являетсяминимальной (точка и спектра), а в области высоких частот выбирают частотуч,чувствительность которой к данному зазорумаксимальна и находится в линейной частиогибаюшей спектра (точка и 1).Затем производят каротаж исследуемогоинтервала по амплитудам Ак на выбранныхдвух частотах 1. ии определяют веьч ичдичины разностей амплитуд Ак на выбранных чгстотах в каждой точке исследуемогоинтервала.Величину кольцевого зазора в любой точке исследуемого интервала определяют путем отсчета по экспериментальному графику(полученному на моделях), аналогичномупредставленному на фиг, 1 для каждой пары выбранных рабочих частот,Преимушество предлагаемого способаперед измерением на произвольной частотев том, что достигается максимально возможная точность определения величины кольцевого зазора между цементным кольцом иколонной, поскольку для любого набора величин кольцевых зазоров выбираются частоты,наиболее соответствуюшие именно этим зазорам, а использование разности отсчетовамплитуд А на двух частотах (одна из которых максимально чувствительна, а другая минимально чувствительна к изучаемому зазору), позволяет умен"шить влияниенеизвестной величины прочносж цементного камня и расширить возможность оценки величины кольцевых зазоров в областиих максимальных значений;. близких к предельным, что повышает точность оценкикачества изоляции затрубного пространства.Формула изобретенияСпособ оценки качества цементирования скважин путем излучения широкополосного акустического сигнала и регистрации амплитудно-частотного спектра принимаемого сцгнала, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что с целью повышения точности оценки качества603743 20 40 изоляции затрубного пространства, амплитудно-частотный спектр регистрируют в точкес иаибопьшим дпя .,анной скважины копьцевым зазором между цементным кольцом иколонной, выбирают в полученном спектречастоты максимально и минимально чувствительные к зазору в данной точке, производят непрерывную регистрацию амплитудакустического сигнала по стволу скважины на выбранных частотах и по величине разности амплитуд определяют иепичииу кольцевого зазора.Источники информации, принятгие во внимание при экспертизе:1. Патент СШЛ3265151,кп, 1 Ь 1-05, 1 9 66,2. Патечт США3588800,кп, 340-15,5, 1972,дарственногопо делам иэоб