Способ определения состояния ствола скважины

(5)5 Е 21 В 47/ РЕТ кважины, являСТОЙЧИВОСТИ еися главны ОЯНИЯ СТВОЛ сп не ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин(72) Б.И.Кирпиченко и А.ф. Косолапов (56) РД 39-4-710-82, Комплексная технология определения и прогнозирования поровых пластовых давлений и зон АВПД по геологогеофизическим данным,при бурении скважин до 7000 м. Миннефтепром, 1982.Авторское свидетельство СССР М 1074991, кл. Е 21 В 47/00, 1982. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении и заканчивании скважин.Известен способ определения состояния ствола скважины, основанный на выделении неустойчивых пород по уменьшению в них скоростей продольных волн после вскрытия, оцениваемого путем многократных (временных) замеров акустического каротажа,Однако уменьшение скоростей продольных волн, как правило, обусловлено в основном разгрузкой приствольной зоны после вскрытия пластов и вовсе не однозначно связан з с возможной в дальнейшем неустойчивостью пород, вызванной, наприер, их ползучестью. Отсюда недостатком особа является непредусмотренность в м оценки скорости радиальной деформа(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ(57) Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при Вскрытии пластов и цементировании скважин. Сущность изобретения: в открытом стволе скважины измеряют скорости деформации стенок скважины, а в качестве акустического параметра - периоды шумовых колебаний, по соотношению которых определяют коэффициент К пропорциональности. Затем В обсаженном стволе скважины измеряют периоды шумовых колебаний, по которым с учетом найденного коэффициента пропорциональности выделяют неустойчивые интервалы ствола скважины. 3 ил,ции стенок с ющкритерием у состскважины,Ближайшим прототипом является сп соб определения состояния ствола скважины, основанный на измерениях отношения пределов прочности пород по данным электрического и акустического каротажа, Однако и этот способ не предусматривает оценки скорости радиальной деформации ствола скважины. Снижение же предела прочности пород, вычисленной по соответствующему снижению скорости продольных волн в зоне разгрузки по сравнению с пределом прочности по электрическому каротажу с радиусом исследования 1-2 м, т.е, в нетронутом массиве, не дают полных представлений о напряженном состоянии и динамике упругопластических деформаций околоскважинного пространства.) Тп - 1 60077750 )10 Таким образом, оба известных способа не позволяют в полной мере определять состояние ствола скважины и, следовательно, успешно осуществлять заканчивание скважины, в частности, выбор оптимальной технологии цементирования скважины,К тому же, прототип реализуется при проведении акустического каротажа по истечении весьма длительного времени релаксации в породах, которое не менее 7,5 сут,Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение эффективности за счет определения состояния ствола скважины, обсаженного колонной труб,Для этого в открытом стволе скважины определяют скорости деформации стенок скважины, в качестве акустического параметра измеряют периоды шумовых кслебаний, по соотношению которых определяют коэффициентК пропорциональности из выракения; где Чп, Чп - скоРости дефоРмаЦий, стенокскважины в ии и измерениях;Тп 1, Тп - пеРиоДы шУмовых колебанийсоответственно в ии и измерениях, затемв обсаженном стволе сквакины измеряютпериоды шумовых колебаний, по которым сучетом найденного коэффициента пропорциональности выделяют неустойчивые интервалы ствола скважины,Существенным отличием предлагаемого способа от известных является возможность более оперативного и надежноговыделения неустойчивых интервалов как воткрытом, так и в обсакенном стволе скважины по установленной зависимости скорости радиальной деформации стенокскважины от периода шумовых колебанийили акустической эмиссии, возникающей внеустойчивых породах,На фиг, 1 приведен график зависимостипериода Т регистрируемых шумовых колебаний от скорости Ч радиальной деформации стенки сквакины по каверномеру в интервалах глинистых терригенных пород (через 0,1 и 3 ч - точки А и А 1, через 8 ч - точка Б, через 5 сут - точка В, через 25 сут - точка 1); на фиг. 2 - диаграмма периодов шумовых колебаний, зарегистрированных на точках после спуска обсадной колонны в интервалах глинистых пород, перекрытых колонной,Способ реализуется следующим образом,В скважине, пробуренной в терригенном разрезе на глубину 2900 м, произвели измерения скорости Ч деформации стенок с помощью каверномера КМи периоды шумовых колебаний Т акустическим шумомером АКИ-7, Так, в пласте глинистого алевролита в интервале 2793-2802 м по разности диаметров, измеренных после промывки скважины через 0,1 и 3 ч, скорость Ч 1 деформации стенки составила в точке А на фиг, 1 0,4 10 м/с, При этом период шумов То = 350 мкс в точке А 1(через 0,1 ч) возрос до Т 1= 600 мкс в точке А (через 3 ч), Через 8 ч период шумовых колебаний возрос до Т 2 =- 750 мкс, а скорость Ч 2 снизилась до 0,1 10 м/с, По полученным данным вычислен коэффициент пропорциональности К из следующего соотношения: которыи затем использован для определения скорости деформации стенки скважиныи степени ее неустойчивости в любое времяпосле промывки ствола скважины.Таким образом, значение скорости Чо,например, в предыдущей (начальной) точкеА 1 (т.е. при и = 1) равно: Чо = Чп= Чп КТп/Тп = 0,4 10 5 350/600 =1,16 10м/с, а значение скорости Чз в последующейточкеВ (при и =3): Чз =Чп =(Чп/К) (Тп/Тп)= (Ч 2/К)(Тз/Т 2) = (0,1 10 /5) (1000/750)10 = 0,027 10 м/с,Дальнейшие временные измерения Ч иТ с интервалами, приближающимися к временам релаксации (через 5 сут в точке В ичерез 25 сут в точке Г), целесообразно проводить лишь в контрольной скважине послеобсадки ее колонной труб, При этом периодшумовых колебаний в околосквэжинномпространстве массива пород не изменяется, т.к, незацементированная колонна свободна и практически не мешаетдеформированию стенок скважины вплотьдо смыкания зэколонного пространства. Сама колонна как частотный фильтр практически прозрачна для шумовых колебаний спериодами 350-1000 мкс (2,85-1,0 кГц), т.к,собственная частота радиального резонанса ее, как правило, выше, например, придиаметре 146 мм равна 12 кГц (период 83,5мкс),После тщательной промывки закопанного пространства глинистым раствором2790-2812 м, включающем вышеисследованный в открытом стволе пласт глинистого алевролита, проведены повторные измерения периодов шумовых колебаний с шагом 2 м (фиг, 2). Характерно, что почти сразу (через 0,1 ч) после промывки значения периодов в пласте 2193-2802 м находятся в пределах 350-400 мкс и близки к значению периодов в открытом стволе с той же задержкой (0,1 ч) после промывки, Следовательно, и вычисленная скорость деформации Чо=1 10 м/с близка к первоначальной-6скорости в открытом стволе. Таким образом, установленное значение коэффициента К в открытом стволе скважины может быть использовано для выделения в ней других неустойчивых интервалов, перекрытых обсадной колонной.Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена более ускоренным, точным и надежным определением скоростей деформации стенок скважины и, следовательно, выделения в ней неустойчивых интервалов как в процессе бурения, так и при заканчивании скважины. Так, найденное значение скорости деформации стенки (1 10 м/с) приведет к полному перекрытию кольцевого зазора в эаколонном пространстве скважины диаметром 214 мм, обсаженной колонной диаметром 146 мм, через 10 ч, т,е, через достаточное время для цементирования. При весьма неустойчивых породах скорость деформации может достигать 5 10 м/с и выше (Т 200 мкс), смыкается через 2 ч и ранее после промывки. Безусловно, что этого времени недостаточно для цементирования всего ствола глубокой скважины. Однако известные значения времени и местоположения смыкания позволяют провести расчет ступенчатого(поэтапного) цементирования эаколонного пространства - сначала до неустойчивого пласта, а затем после ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) и 5 перфорации колонны над этим пластом - доустья скважины. В конечном итоге этот расчет позволяет избежать возможного оставления затвердевшего цемента в трубах и необходимости его последующего разбури вания.Формула изобретения Способ определения состояния стволаскважины, включающий проведение многократных измерений акустических парамет ров по открытому стволу скважины иопределение состояния ствола скважины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения эффективности за счет определения состояния 20 ствола скважины, обсаженного колоннойтруб, одновременно в открытом стволе скважины определяют скорости деформации стенок скважины, в качестве акустического параметра измеряют периоды шумовых ко лебаний, определяют коэффициент пропорциональности К из выражения 30где Ч., Ч - скорости деформаций стенок. скважины в ии и измерениях;Тп, Т, - периоды шумовых колебанийсоответственно в ии и измерениях, затем в обсаженном стволе скважины измеряют периоды шумовых колебаний, по которым с учетом найденного коэффициента пропорциональности выделяют неустойчивые интервалы ствола скважины.40