Способ калибровки акустического цементомера

 

1. СПОСОБ КАЛИБРОВКИ АКУСТИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТОМЕРА, основанный на измерении амплитуды и времени пробега упругой волны на модели обсаженной скважины, заполненной жидкостью, при изменяемой величине кольцевого зазора между обсадной трубой и цементным камнем, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности и приближения условий калибровки к реальным, величину кольцевого зазора изменяют, подвергают обсадную трубу упругой деформации. 2.Способ noti. 1, отличающийся тем, что упругую деформацию трубы создают, нагружая ее изнутри избыточным гидростатическим давлением, а величину упругой деформации и кольцевого зазора контролируют по величине избыточного гидростатического давления или объему жидкости, закачиваемой во внутренйюю полость трубы, 3.Способ по пп. 1и 2, отличаю п и и с я тем, что величину шероховатости наружной поверхности трубы модели скважины выбирают равной величине шероховатости наружной g поверхности обсадных труб исследуеСО мых скважин, 4.Способ по пп, 1 - 3, о.т л и чающийся тем, что наружную поверхность трубы модели скважины предварительно покрывают слоем гидрофобного лака или смазки толщиной 1-10 мкм. N) О) СО 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5В " 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ к (0%И.

1.0

02 (усл. е0иниц) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 2960213/18-25; 2959857/18-25 (22) 17,07.80 (46) 30,10,84. Бюл. Р 40 (72) В.A.Ãoðãóí и Б.И.Кирпиченко (71) Государственный геофизический трест "Татнефтегеофизика" (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Fertl И,N, at al "A Look at

Cement Bond Logs".-J ° of Petroleum

Technology, 1974, 26, Ð 6, ð. 607617.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 928287,кл. G 01 V 1/40,1980 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ КАЛИБРОВКИ АКУСТИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТОМЕРА, основанный на измерении амплитуды и времени пробега упругой волны на модели обсаженной скважины, заполненной жидкостью, при изменяемой величине кольцевого зазора между обсадной трубой и цементным камнем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности и приближения условий калибровки к реальным, величину коль„„SU„„1121638 A цевого зазора изменяют, подвергают обсадную трубу упругой деформации.

2. Способ по П. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что упругую деформацию трубы создают, нагружая ее изнутри избыточным гидростатическим давлением, а величину упругой деформации и кольцевого зазора контролируют по величине избыточного гидростатического давления или объему жидкости, закачиваемой во внутренйюю полость трубы.

3. Способ по пп ° 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что величину шероховатости наружной поверхности трубы модели скважины выбирают равной величине шероховатости наружной

«О поверхности обсадных труб исследуемых скважин.

4. Способ по пп. 1 — 3, о.т л и— ч а ю шийся тем, что наружную поверхность трубы модели скважины предварительно покрывают слоем гидрофобного лака или смазки толщиной

1-10 мкм.

112163S

Изобретение относится к промысловой геофизике, а точнее к методам испытания скважинной акустической аппаратуры.

Известен способ калибровки акустического цементомера по данным измерений акустических параметров в свободной трубе и в трубе, характеризующейся полным сцеплением с цементным кольцом (1 .

Этот способ позволяет получить 0 лишь две точки, калибровочного графика, соответстнующие бесконечной и нулевой величине зазора, что не решает задачи определения величины последнего. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому эффекту является способ калибровки акустического цементомера, основанный на измерении амплитуды и времени пробега упругой волны на мо-. дели скважины, заполненной жидкостью, при изменяемой величине кольцевого зазора между обсадной трубой и цементным камнем Е23. 25

Недостатками этого способа являются низкая точность и ненадежность воспроизведения малых (порядка десятых долей миллиметра и менее) кольцевых заэорон между поверхностью обсадной трубы и блоками, имитирующими це-. ментное кольцо, особенно при значительной длине последних, что обусловлено трудностью весьма точного и равномерного сопряжения больших поверхностей при их взаимном перемещении. Предъявляемые при этом требования к точности и чистоте изготовления сопрягаемых.поверхностей трубы и блоков, имитирующих цементное кольцо, а также элементов механизма их 40 перемещения, весьма высоки и практи". чески трудновыполнимк. Кроме того, при таких требованиях оказывается практически невозможным использование в модели обсадных труб с шероховатостью поверхности, соответствующей шероховатости поверхности реально используемых в промышленности обсадных труб, что затрудняет перенос результатов калибровки на данные практичес-50 ких скважиннкх измерений.

Цель изобретения — повышение эффективности и приближение условий калибровки к реальным.

Поставленная цель достигается 55 тем, что согласно способу калибровки акустического цементомера, основанному на измерении амплитуды и времени пробега упругой волны на модели обсаженной скважины, заполненной жидко- Я) стью при изменяемой величине кольцевого зазора между обсадной трубой и цементным камнем, величину кольцевого зазора изменяют, подвергая обсадную трубу упругой деформации.

При этом упругую деформацию трубы создают, нагружая ее изнутри избыточным гидростатическим давлением, а величину упругой деформации кольцевого зазора контролируют по величине избыточного гидростатического давления или объему жидкости, закачиваемой во внутреннюю полость трубы.

Величину шероховатости наружной поверхности трубы модели скважины выбирают равной величине шероховатости наружной поверхности обсадных труб исследуемых скважин.

Кроме того, наружную поверхность труби модели скважины предварительно покрывают слоем гидрофобного лака или смазки толщиной .1-10 мкм.

Гпособ реализуют следующим образом, На модели обсаженной скважины предварительно создают кольцевой зазор между обсадной трубой и цемент ным камнем и изменяют его н процессе измерений путем сообщения трубе радиальной упругой деформации, изменяемой по заданной программе. При этом упругая деформация может достигаться путем нагружения трубы изнутри избыточным гидростатическим давлением, осевым механическим воздействием, нагревом и т.п. факторами, а ее величина контролируется по величине соответствующего воздействия — давлению или объему эакачинаемой жидкости и т.д. Для изготовления модели скважины целесообразно разместить отрезок обсадной трубы с шероховатостью поверхности, соответствующей шероховатости обсадных труб н исследуемых скважинах, в корпусе модели, сообщить ей упругую радиальную деформацию, соответствующую начальной величине кольцевого зазора, залить в корпус модели цементный раствор, по типу. соответствующий.цементу исследуемой скважины,и выдержать модель до полного схватывания цементного камня при поддержании стабильной величины деформации трубы с последующим снятием упругой деформации,что и приводит к образованию кольцевого зазора заданной величины. Для обеспечения равномерности зазора, особенно при высоких адгезионных свойствах цемента и понерхности трубы, последнюю целесообразно покрыть тонким слоем гидрофобной смазки или лака (1-10 мкм }, который практически не влияет на акустические свойства модели.

На чертеже приведены графики зависимости амплитуды продольной волны, распространяющейся по трубе, от величины кольцевого зазора между трубой и цементным кольцом для труб с различной величиной шерохонатости поверхности.

1121638

Составитель Г.Старостина

Техред Ж.Кастелевич Корректор,О. Луговая

Редактор Л.Алексеенко

Заказ 7976/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Измерения производят следующим образом.

В предварительно изготовленную модель, включающую заполненную жидкостью обсадную трубу и окружающее ее цементное кольцо, разделенные

5 кольцевым зазором заданной величины порядка 0,5-1 мм, также заполненным жидкостью, помещают подлежащий калибровке акустический цементомер и производят первый замер амплитуды 10 продольной упругой волны, распространяющейся по колонне (а возможно и других параметров волнового поля, возбуждаемого излучателем и принимаемого детектором акустического це- 5 ментомера ), затем трубу подвергают упругой деформации, изменяющей ее диаметр и соответственно величину кольцевого зазора между ней и цементным кольцом, например, изменяя гидростатическое давление во внутренней полости трубы с помощью специального насоса (либо прикладывая к ней осевое механическое усилие, нагревая ее H т.п.), H производят повторные замеры амплитуды продольной волны

;при различных величинах упругой деформации, т.е. кольцевого зазора.

Наиболее удобно в большинстве случаев постепенно повышать избыточное гидростатическое давление во внутренней полости трубы, изменяя величину кольцевого зазора от начального (максимального) значения до нулевого. Величину зазора контролируют по величине воздействия, вызывающего упругую деформацию трубы, т;е. при использовании избыточного гидростатического давления по его величине или по объему закачиваемой во внутреннюю полость трубы жидкости. По 40 полученным в процессе измерений данным строится калибровочный график

A„ = — f(в ),где А„ - амплитуда продольной волны по трубе; Л - величи- . на зазора, 45

Поскольку характер зависимости

Ак = Г(а ) в значительной мере определяется величиной шероховатости наРужной стенки тРУбы, а- до некоторой степени и типом цемента, то измерения,целесообразно проводить на модели, у которой эти параметры близки к соответствующим параметрам ис- следуемых скважин.

На чертеже показан вид зависимостей А = r(й ) для разных величин шероховатости наружной стенки трубы.

Кривая 1 соответствует меньшей величине шероховатости, а кривая 2 большей. Характерные точки 3 и 4 перегиба кривых 1 и 2 позволяют приближенно оценить величину шероховатости.

В случае, если исходная велиина зазора модели неизвестна, ее можно оценить по величине деформации, начиная с которой амплитуда волны, распространяющейся по колонне, стабилизируется на низком уровне, что соответствует отсутствию зазора.

Очевидно для измерения зазора можно использовать и деформации трубы другого знака, т.е. Уменьшающие диаметр трубы и увеличивающие зазор, которые получают, например, прикладывая избыточное гидростатическое давление с внешней стороны трубы через жидкость в кольцевом зазоре или растягивающее механическое усилие °

Также вполне возмойно вести измерения при непрерывном изменении величины зазора н процессе калибровки.

Предлагаемый способ калибровки акустического пементомера в отличие от известных позволяет получить надежные данные о величине кольцевого зазора между обсадными трубами и цементным камнем в скважине при использовании простой в изготовлении и эксплуатации модели скважины, не .требующей высоко.". точности изготовления, и, в кованном счете, обеспечивает более целенаправленное проведение pBMohTHo-изоляционных работ на скважинах, т.е. сокращение их сроков и объемов, а, следовательно, и стоимости.

Подобные модели скважин могут быть использованы не только для калибровки акустических цементомеров, но и

)для модельных исследований.заколонных перетоков методами радиоактивного каротажа (например, методом наведенйой активности) и для иных целей, к когда желательно точное воспроизведение малых зазоров между большими поверхностями (в том числе сложной формы и с невысокой чистотой обработки).