Способ контроля качества цементирования скважин

 

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и периметру скважины и определение по результатам измерений объемной плотностиdggBemecTва в затрубном кольцевом пространстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля при использовании аэрированных цементных растворов, определяю - объемное водосодержание W gвещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют скелетную плотностьё,аэрированного цементного раствора по формуле Г . V7g - kdi I л где (Эц - плотность сухого цементного материала; Ug - плотность воды, проводят сопоставление найденного значения скелетной плотности6( значением объемной плотности6 5 10 (Л которому судят о качестве цементис рования. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что объемное водосодержание вещества в затрубном кольцевом пространстве определяют путем измерения интенсивности надтепловых нейтронов. 00 4 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5П Е 21 В 47/00

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3374578/22-03 (22) 17.11.81 (46) 30.03.83. Бюл. Р 12 (72) Д.A.Бернштейн, А.Б.Абдуллин, Н.В.Лаптев, Р.М.Зиннуров, В.A.Íàïîëüñêèé, A.М.Исламов н

Е.В. Семенов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой . геофизики (53) 622.241(088 ° 8) (56) 1. Патент США В 3,512.407, кл. Е 21 В 49/00, опублик. 1970.

2. Патент США Р 4.092.536 кл. G 01 Ч 5/00,опублик. 1978.

3. Гулин Ю.А. и др. Акустическое и ра.диометрические методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин, М., Недра., 1971 (прототип). (54)(57) 1 ° СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения по стволу и .периметру скважины и определение по результатам измерений объемной плотностиб05вещества в эатрубном кольцевом пространстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля при использовании азрированных цементных растворов, определяют объемное водосодержание Ыобвещества в затрубном кольцевом пространстве, определяют скелетную плотность6 аэрированного цементного раствора йо формуле се ц где 6 — плотность сухого цементного ц материала(68 — плотность воды, проводят сопоставление найденного значения скелетной плотностиб „со бк значением объемной плотностн6 -,по

0о которому судят о качестве цементирования.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что объемное водосодержание И вещества в затрубном кольцевом пространстве определяют путем измерения интенсивности надтепловых нейтронов.

1008430

15 об ц ск, д +

o5\ и, в/ об

1 гдебц — плотность сухого цементного

25 материала; в — плотность воды, проводят сопоставление найденного значения скелетной плотности „co значением объемной плотности 6 р по которо-, му судят о качестве цементирования, а также тем, что объемное водосодержание Хобвещества в затрубном кольцевом пространстве определяют .путем измерения интенсивности надтепловых

Э нейтронов

Если воб-бски их значениЯ близки к 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 )6 то эа обсадной колонной аэрированный цементный камень и степень аэрации

С ввычисляется по формуле ск- оЬ .. .б

Сцз- 100 /ом 100о/о (2) сК воз ск

Водоснабжение среды в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины определяется по показаниям нейтрон-нейтронного метода, например путем проведения измерений нейт-, ронным методом до цементирования после спуска обсадной колонной и пос55 ле цементирования. 1 огда разность показаний метода в каждом интервале обусловлена только изменением водородосодержания среды в исследуемом ., простфанствд,т.е.замещением буровбго

60 раствора цементным или аэрированйым цементным раствором, а изменение в . водородсодержании: . в данном случае эквивалентно изменению со)держания воды.

Различие в содержании воды 1,связан65 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(1).

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 2 )

Недостатками 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 t.3 j.

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/см

Однако этот способ непригоден ! для определения качества цементирования при использовании аэрирован-" ных тампонажных материалов, так как плотности .аэрнрованного цементного раствора и бурового paq-. 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 роля качества цементирования скважи 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 д„„аэрироъанного цементного раствоpR по формуле

1008430 цементном и буровом растворах составляет.20-30Ú..При этом анрмалия в показаниях нейтронного метода при.замещении. бурового раствора аэрированным цементным раствором составляет 60-80%.

Справедливость формулы 1 можно ,показать, исходя иэ .известных фор- .

МУА, связывающих объемную плотность цементного раствора6 6., водоцементное отношение К,.скелетную плотность аэрированного цементного растворабск: объемное водосодержание Ч„би плотность .сухого :цементного материала. формулы имеют следующий вид:

К+1 о6 об В K в@ « К)

6 !

+ +К6 гдето - плотность воды, тогда ск %6(6 -б )+6 6

На чертеже показаны диаграммы гамма-гамма и нейтрон-нейтронного методов.

Способ осуществляется следующим образом..

Регистрируется диаграмма метода рассеянного гамма-излучения по ство.лу и периметру скважиныу определяется по показаниям гамма-гамма метода объемная плотность вещества в пространстве между обсадной крлонной и стенками скважины.

Определяется объемное влагосодержание вещества в эаколонном прост ранстве, например, по показаниям нейтрон-нейтронного. метода по над тепловым нейтронам, зарегистрированным до цементирования после спуска обсадной колонны и после цементирования колонны (по формуле (1-) определяется. скелетная плотность, по формуле (2) определяется степень аэрации), Способ может быть реализован с помощью двух отдельных приборов— существующего прибора СГДТ-З, позволяющего регистрировать по стволу и периметру цементограммы ГГЕ, и нейтронного прибора, выполненного на основе прибора СГДТ-3 с незначительной его переделкой,. заключаю. щейся в смене свинцового экрана на экран иэ полиэтилена, замене крис- талла йа (Те) на детектор ДМН с фильтром иэ кадмия и замедлителя нейтронов, замене источника цеэия137 на источник быстрых нейтронов

Ри-Be, 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

10 водосодержания, скелетной ..плотности и.степени аэрации цементного камня в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины.

Для интервала 1 характерны высокие значением объемной плотности по ГГМ и отсутствием аэрации по диаграммам

ННМ, что соответствует низкому значению скелетной плотности т.е. отсутствию цемента. Интервалы 7 и 8 .по . показаниям методов соответствуют хорошо зацементированному интервалу.

Степень аэрации равна О, плотность

1,75 г/смЗ.

Применение предлагаемого способа обеспечит сокращение сроков освоения, повышение точности контроля качества цементирования. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа составит не менее 1,3-1,4 млн.руб. в год.

55 показания ГГМ, что дает значение .плотности 1,2 г/см 8 и соответствует плотности бурового раствора.

Но по показаниям ННМ наблюдается значительное расхождение .кривых

-до и после цементирования, что позволяет утверждать, что эа обсадной колонной находится аэрированный цементный камень с объемным водосодержанием 40%,скелетной плотностью

1,7 r/ñì > и степенью аэрации 30%.

По показаниям только гамма-гамма метода интервал 1 был бы отнесенк 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/см2, что <со:ответствует полному отсутствию цементного камня. Интервалы 4 и 5 ха35 рактеризуются высоким значением плотности и небольшим различием s noxaSa sx ННМ,-обусловленным только замещением бурового раствора цементным, и соответствуют качественному

40 неаэрированному цементному камню. ° Интервал 6 характеризуется низким

Составитель В.Стрельченко

Редактор A.Ìoòûïü Техред С.Мигунова Корректор С.Шекмар

Заказ 2297/44 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, кл. Проектная, 4