Способ определения качества цементирования обсадных колонн

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801056117 А ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЙ Еп 3и гь,, о 1/о 2с, 6 д - плотность соответственноопреаеляемая цпя среаыв кольцевом зазоре скважины и горной пороцы, г/см ,бо - плотность среа в моцепи,имитирующей скважинныеусловия измерений приэксцентричном расположении обсацной колонны, соответственно,цпя срецы в копцевом зазоре и горной пороцы, г/см ;г - толщина кольцевого зазораскважины,апя которого опрецеляется 6 с (при концентричном расположении обсацной колонны в стволе сквяинь А зонаа, см/г; коэффициент гамма- гамм ности, см /г; - параметр гпуб , вания гаммачувствительности а- зонца по плоьилности иссп гамма- зонц см УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ(72) М. Г. Гуфранов и Д. А. Кожевников (71) Московский орцена Октябрьской Революции и орцена Труаового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И, М. Губкина (53) 550.835 (088.8)(56) 1. Авторское свицетепьство СССР Ме 652407, кп. Е 21 В ЗЗ/00, 1977,2. Гупин Ю. А, и цр. Акустические и рациометрические метоцы опрецепения качества цементирования нефтяных и газовык скважин. М., "Неара", 1971, с. 46- 49 (прототип).(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАД НЫХ КОЛОНН, включающий измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по периметру колонны в скважине и послецующее опреаепение плотностной характеристики срец в кольцевом зазоре с учетом коэффициента цифференциации измерительного эонца, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с цепью повышения точности способа за счет учета рациапьной чувствительности зонаа, цопопнительно измеряют интенсивность рассеянного гамма-излучения по периметру моцепи срец, имитирующей ствол скважины с эксцентричным расположением обсацной колонны, опрецепяют параметр глубинности измерительного зонца, а ппотностную характеристику срец в кольцевом зазоре скважины опрецепяют из соотношения 1-ЕХР- е Д,":е.1. -ехр(-еб -е Д01 Р к- циаметр соответственно ствола скважины и обсацной колонны, см,экспериментальные значения ффинтенсивности рассеянного гама-излучения, регистрируемыев моаепи среа еусп. ец. ,интенсивность рассеянноГо гама-излучения, регистрируемаяв скважине, усп. ец.;коэффициент рациапьной чувст ввительности гамма гамма1.17 Х - коэффициент цифференщтаптп 1 гамма- гамм- эоцца, отц,ц,; - параметр, опрецепяемый конструкиной эонца Вепичина кОтО рого устщовцивдотся экспериментапьно ( и - 1,7).1Изобретение относится к геофизическимспособам исспецования скважин нефтегазовых месторожценпй с цепью олрецепения качества первичных и повторных пементирований обсацных копонн, уцовпетворяющих требованиям разработки месторожцений, сохранности их нецр и охраныокружающей срецы,Известен способ,вкпючаюцшй измерение веса и объема жицкостей, закачи Оваемых в скважину и выхоцяцшх из неев процессе цементирования, с поспецующим опрецепением качества цементирования по показатепю степени замещенияжицкостей, Рычиспяемого по .Соотношению 15резупьтатов указанных измерений ( 1 ,Нецостатками способа явпяются низкая точность опрецепения степени замещьния жицкостей, отсутствие принципиальнойвоэможности опрецеп ения характера распре-, (цепения тамдонажной смеси опрецепеннсьго качества по высоте и периметру копьцевого зазора скважины при оцном и томже значении показатепя замещения, а также выпопнения повторных измерений и 2",олрецепений, кроме того, непригоцностьспособа цля скважин эксппуатационногофонца, когца возникает потребность изучения и набпюцения во времени эа изменениями качества цементирования, про, исхоцящими иэ-за коррозионного и механического износа цементного копьца заобсацной копонной, цпя принятия обоснованных решений о провецении повторного,цементррования.35Наибопее бпизким к изобретению потехнической сущности и цостигаемомуреэупьтату явпяется способ опрецепениякачества цементирования обсацных копонн, вкпючающий измерение интенсивнос 40ти рассеянного гамма- изпучения попериметру копонны кскважине и лоспецующее опрецепение ппотностной характеристики срец в копьцевом зазоре с учетомкоэффициента цифференциации измеритепьного зонца 2.тох/ тлс и) гце б ппотность соответственно срецы в копьцевом зазоре и горной пороць;экспентриситет копонны;топщина стенок трубобсацной копонны;мдксимапьное и миниЬК3вохви мапьное значения. интен сивности рассеянного гамма- изпучения, ре гистрируемого в поперечном сечении ствопа сква жины. Нецостатками способа явпяются низкая точность опрецецения ппотностной характеристики срец в копьцевом зазоре скважины, ограниченная обпасть примь нения иэ-за отсутствия аналитического решения системы уравнений (1) (система уравнений ( 1) на основе натурного моцепирования обеспечена графическим решением в вице папеток пишь цпя ограниченных ситуаций ,имеющееся графичеокое решение не учитывает инцивицуапьные метропогические особенности испопьзуемых измерительных зонцов и приборов, а прецпопагает, что все приборы и зонцы ицентифицировань),значитепьная труцоемкость операций по ицентифицированию испопьзуемых измеритепьных зонцов и приборов и опрецепитепьных.операций, связанных с выпопнением многочйспенных вычиспений.Отсутствует возможность автоматизации процесса опрецепений и эффективного использования вычиспитепьной техники,2прецепение ппотностной характеристики срец в копьцевом зазоре скважины олрецепяется путем решения системы уравне- нийНа фиг, 1 изображено размещение измерительного зонда в эталонной моцепи сред РЭУ, имитирующей ствол скважины с эксцентричным расположением обсацной копонны; на фиг, 2 - кривая 5 изменения интенсивности рассеянного гамма- изпучения, по периметру модели, на фиг. 3 - то же,по периметру обсадной копонны; на фиг. 4 - характер .распрецепения тампонажной смеси и бурового 10 раствора по высоте и периметру копьцевого зазора в скважине с учетом значения ппотности 6 срецы в кольцевом зазоре; на фиг. 5пример графического решения соотношения (2). 15Способ осуществляют следующим образом.Поцготавпивают к скважинным измерениям глубинный прибор, соцераащий налравпенный гамма- гамма- зонц, 20Размещают (фиг. 1) прибор в моцепи сред, имитирующей ствол скважины с эксцентричным расположением обсацной коьонны.Среда 1 имитирует срецу - запопни тепь обсадной колонны; среда 2 имитирует обсадную колонну по типоразмеру (Э= 168 мм; Ъи= 8 мм); среда 3 имитирует срецу - запопнитепь копьцево го зазора скважины с плотностью 6= З 0 , = 1,0 г/смз; среда 4 - имитирует горную породу с ппотностью БО 2= 2,5 г/см э Кроме того, моцепью РЭУимитируется изменение толщины споя среды 3 по периметру моцепи в спецующем вице: 35 У,.О(270 о О, 2 ао( . Ма,текущее значение толщиныспоя закопонной срецы внаправпении ; , см;максимапьная топщина слоязакопонности среды, смугон поворота по периметрумоцепи, грац,гце го"о = 27 Регистрируют (фиг. 2) кривую изменения интенсивности рассеянного гаммаизпучения по периметру моцепи. По полученной на моцепи кривой 3,; отмечают экстремапьные значения Эр и Эи устанавпивают параметр гпубинности , после чего вычиспяют инцивицуацьные 55 метропогические коэффициенты А и 5 измеритепьного гамма- гамма- зонца с иопопьзованием соотношений (3), Опускают прибор в скважини и регистрируют (фиг. 3)в необхоцимых интервапах кривую изменения интенсивности .Э рассеянного гамма- изпучения но периметру обсаднойколонны. Определяют (фиг. 4) качествоцементирования обсадной колонны похарактеру распределения тампонажнойсмеси 5 с заданными свойствами и бурового раствора 6 по высоте и периметрукопьцевого. зазора в скважине, цпя чего оценивают величину ппотности бс средв кольцевом зазоре. При этом величинуппотности 3 оценивают, используя соотношению (2), учитывающее как резупьтат( Э; ) и условия ( г бп) скважинныхизмерений, так и инцивицуапьные метрологические характеристики ( 4 , 5 , 3Ъо) измеритепьного зонца.П р и м е р, Подготавливают скважинный гамма- цефектометр- топщиномер типа СГДТк провецению работ пооценке качества цементирования обсацной колонны с параметрами бк = 168 мм,Ьх=- 8 мм, гце Эи - диаметр колонны;Ьк- толщина стенок труб обсацной колонны. Поцготовгенный к скважинным измерениям прибор СГДТразмещают в моцепи сред типа РЭУ, имитирующействоп скважины с эксцентричным распопожением обсацной колонны. При этом эталонная моцепь РЭУимитирует спецую-,щиесрецы (фиг. 1). Регистрируют(фиг, 2)кривую изменения интенсивности рассеян-,ного гамма- излучения по периметру моцепи РЭУ,По полученной на моцепи кривой 301отмечают (фиг, 2) экстремапьные значения Зои Эо 2, соответствующие значениям интенсивности рассеянного гаммаизпучения, регистрируемым цця спучаевраспопоженич за обсацной копонной с 1 оецс ппотностью соответственно 6 О и 602 .Затем устанавпнвают параметр гпубиннооти Г . (толщина слоя рассеивающей среды, от которой поступает 90% регистрируемого изпучения),При реапизации примера попучают(фиг. 2) следующие значения вепичин;301 9,8 усп, ец. (цпя 60= 1,0 г/см );302= 0,4 усп, ед. (цня ЙО 2= 2,5 г/смЗ);Г:= 1 А,9 см. После этого с испопьзованием соотношений (3) вычиспяют цпя измеритепьнъго зонда его инцивицуапьные метропогические коэффициенты в описанных усповиях измеуений А 0,023 см /г; 5,10567Спускают глубинный прибор СГЛТв скважину и регистрируют (фиг. 3) в необхоцимых интервапах кривую изменения интенсивности ; рассеянного гаммаизпучения по периметру обсацной копонны, При этом настройку режимов записи и масштаб регистрации кривой 3; в скважине сохраняют аналогичными, как и при записи кривой Эов моцепи срец. Дпя интервалов с конпентричным распона 1 О жением обсацной колонны в стволе сквас-к жиныциаметромР =300 ммФС = 6,6 см), пробуренным в горнь 1 х порацах с плотностью Й, = 2,5 г/смре, гистрируют, в частности, цва значени интенсивности 31 = 3,7 усп. ец. и 3. 1,1 усп. ец.Опрецепяют (фиг. 4) качество цемен, тирования обсацной копонны пе характеру распределения тампонажной смеси 5 и бурового раствора 6 по высоте и периметру кольцевого зазора. При этом тампа нажную смесь 5 с эацанными свойствами распознают по соответствующему значонию ппотности 6 с срецы в кольцевом зазоре, а значение ппотности 6 С срецы в копьцевом заэоре оценивают по резупь татам измерений с использованием соотношения (2). Зарегистрированным в сква-ЗО жине значениям интенсивности:33,7 усл.ец. и Э 2 = 11 усп. ец., цпя условий = 6,6 см; 61 = 2,5 г/смЗ; А (щ)0,023 см /г; 5 = 2,1 см /г;3 = 9,8 усп. ец., оо 1= 1,0 г/см , соот з 5 ветствуют спецующие значения плотности 6 с цпя срецЗ в копьцевом зазоре: бп= = 1,2 г/см и Ьс= 2,0 г/см , Укаэанные значения опрецепяют, например, путем графического решения соотноше ния (2). Дпя этого строят (фиг. 5) гра фики левой 7 и правой 8 и 9 частей со отношения (2), а в точках 10 и 11 пересечения графиков опрецепяют значения 6 С 1 и Йс, соответствующие значениям 45 Э и 3 1. 178В соответствии с требованиями геопо го-технических усчовий на строительство скважин, цементирование обсацной копон ны признают качестбренным цпя интервалов, в которых как по высоте, так и по периметру кольцевого зазора соцержится тампонажная смесь 5 с плотностью бС 7 2,0 г/см З.Разработанный способ опробован в произвоцственных усповиях. Реэупьтаты опробования способа лоцтвержцают его высокую эффективность. Испопьзование прецпагаемого способа обеспечивает повышение точности опрецепения ппотностнвй характеристики срец в кольцевом зазоре скважины за счет оценки и учета инцивицуапьных ме.ропогических особенностей работы испопьэуемых измерительных приборов и зонцов в конкретных условиях измерения расшиФ ренцо области применения как при исспецованиях скважин, выхоцяших из бурения, так и при исспецованиях скважин эксплуатационного фонца при их капитапьном ремонте, что исключает необхоцимость провецения цопопнитепьных спуоко-поцъемных операций с цепью исспецо вания цругими метоцами и позволяет принимать оперативные решения по исправпению нежелательных цефектов. цементированил,простоту и нацежность испопьзо вания ь любых геопого-технических усповиях с пюбым типом аппаратуры зд счет унификации приемов опрецепения ппотнос тей характеристики срец в кольцевом зазоре и используемых технических срецств сокращение труцовых затрат по обспужи ванию приборов, так как отпацает необхоцимость их строгой ицентификации,сок ращение труцоемкости опрецепения конечных резупьтатов ,за счет напичия универ сального расчетного соотношения и рациональное использование вычиспитепьной техники при обработке результатов измерений.итепь Л, Торопова ,Далекорей оста ехре Корректор А, Дэятко,.Поцписное актор Н. Рог Филиал ППП фПатентфг. Ужгороц, уп. Проектная, 4 Заказ 9299/39 Тираж 710. ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССРпо цепам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 335, Раушская наб., ц. 4 Ю