Способ контроля цементирования скважин

 

СОЮЗ СОВЕТ НИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D4E 2l В 47 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

АА

<О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3841599/22-03 (22) 07.01.85 (46) 30.06.86. Бюл. ¹ 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (72) Б.И.Кирпиченко, А.Г,Кунавин и Ю.В.Николаев (53) 622.24,1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 583284, кл. Е 21 В 33/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 447503, кл. Е 21 В 47/00, 1974. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕ1ПНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ, включающий уплотнение тампонажной смеси в заколонном пространстве воздействием импульсами переменного давления в колонне, контроль состояния и перемещения

„„SU„„1240880 A 1 смеси и наличия гидропотоков в ней путем регистрации амплитуды продольной волны по колонне, амплитуды и средней частоты шумов и температуры в интервале контроля, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью предотвращения флюидообмена между пластами через тампонажную смесь, воздействуют импульсами переменного давления после начала загустевания и после схватывания смеси в интервале водоносного пласта, причем каждый следующий импульс давления в период загустевания задают после окончания перемещения тампонажной смеси, а снижение давления в каждом импульC се, задаваемом после схватывания, производят со скоростью, при которой амплитуда волны по колонне восстанавливается к концу снижения давления до начального значения.

Ф l

Изобретение относится к технологии цементирования скважин и может быть использовано при изоляции объектов с близкорасположенными водоносными или заводненными пластами.

Целью изобретения является предотвращение флюидообмена между пластами через тампонажную смесь, На фиг. 1 приведены графики задаваемого изменения давления после загустевания (а) и после схватывания (б) цемента и соответствующего изменения амплитуд волны по колоние

А, где А„ — А, — показатель временного разуплотнения контакта за счет уменьшения площади от смятия гребней; на фиг. 2 — графики изменения амплитуды (А) и средней частоты (f ) шумов и температура T в процессе импульса оседания тампонажной массы (d) и в процессе импульса фильтрации из пласта (Ю) (температура регистрируется на стенке колонны, временем теплопередачи можно пренебречь); на фиг. 3 — пример регистрируемых импульсов шума при элементар ных оползаниях после сброса давления; на фиг. 4 — пример вертикальной неоднородности цементного кольца в ранний период после заливки (штриховкой показаны интервалы, ускоренного схватывания, крестами — интервалы ухудшенного в результате зависания контакта с колонной); на фиг. 5— графики изменения температуры в точ- ке наблюдения в циклах повышения и сброса давления (а) и диаграмма термоградиента в скважине с проницаемыми пластами (b); на фиг. 6 — графики уменьшения амплитуд А после заливки цемента (А) и после первого (Б„ ) и второго (Б ) циклов повышения и резкого сброса давления. в колонне.

Способ реализуется следующим об.— разом.

После продавки за обсадную колонку тампонажной смеси в интервал ближайшего к продуктивному водоносного пласта опускают прибор АК, регистрирующий амплитуду продольной волны по колонне, и последовательными замерами по стволу в интервале, включающем водоносный пласт, определяют начало загустевания смеси в любом участке. пласта по началу снижения амплитуд

А„ на 20-407. от начальных.

В процессе загустевания образуются зоны вертикальной неоднородности— загустевшая против наиболее проница240880 2 емой части пласта масса образует перемычку (опережение загустевания обусловлено известным явлением фильтррации воды затворения в пласт), под ней продолжается седиментация и, следовательно, уменьшается средняя плотность смеси (образуется "водяной пояс") .

Загустевшая перемычка удерживает10 ся силами сцепления со стенками колонны и скважины. Если колонну нагрузить (фиг. la) внутренним давлением (под нагрузкой в 100 кгс/см увеличение диаметра колонны составляет

15 порядка 50 мкм, тампонажная смесь получает деформацию сжатия за счет пузырьков воздуха, внесенных с водой затворения в объеме, порядка 27), а затем снять нагрузку, то сцепление

20 смеси с колонной временно нарушается (за счет запаздывания вязкой деформации) и под действием силы тяжести загустевшая смесь начинает проваливаться в зону водяного пояса (опол 25 зать).

Время оползания определяют, установив прибор с зондами шумомера и термометра (например макет

АКТАШ-36, реализующий комплекс АК

30 с шумомером и термометром) в участке загустевшей перемычки. На фиг.2@ показача форма одиночного всплеска шумов Ац.со средней частотой Е„ от элементарного оползания после им35 пульса давления по фиг. 1а (импульс

2 наблюдается после времени на фиг. 1 ), элементарное оползание может оспровождаться и некоторым " увеличением регистрируемой температуры (порядка 0 01 С) °

После окончания элементарного оползания (обычно 5-30 с) создают импульс давления и снова регистрируют оползание.

Указанные циклы повторяют до прекращения шумов оползания (соответствует началу схватывания, в условиях Татарии время от загустевания до начала схватывания для смесей на

50 основе портландцемента порядка

1-3 ч).

Учитывая, что в водяных поясах под перемычкой (и в самой перемычке) при зависании цемента в период схватывания может установиться флю55 идообмен с пластом под действием известного снижения давления на пласт, указанные перемещения смеси (радиальные от деформации колонны

80 4 таким темпом, чтобы восстановление амплитуд A„ во времени было пропорционально сбросу давления (фиг,lb).

Для этого сбрасывают давление частично, например на 207., и выжидают, пока амплитуда A„ восстанавливается также примерно на 207. и т.д. (причи-. ной замедленного восстановления амплитуд А, характеризующих конкретные условия на границе цемент — колонна, являются замедляющиеся в результате релаксации напряжений деформации цементного кольца, нри скорости радиальной деформации порядка

0,1 мкм/с время восстановления А к при зазоре 20 мкм составляет не менее 200 с)..

После восстановления амплитуд А до начальных импульс повышения давления повторяют (с такими же контроль- " ными операциями по наблюдению амплитуд А ). з 12408 и вертикальные при оползании) способствуют разрушению зарождающихся каналов фильтрации. После начала схватывания вероятность образования таких каналов меньше в связи с резким возрастанием вязкости смеси.

Деформации оползания в этот период также практически прекращаются.

Пример регистрируемых импульсов шума при элементарных оползаниях приведен на фиг. 3, пример вертикальной неоднородности цементного кольца в связи с неравномерностью загустевания и схватывания показан на фиг ° 4 (чередование зон взаимообусловлено условиями седиментации и формирования камня в соседних зонах).

После прекращения (или существенного уменьшения) шумов оползания, сопровождающих каждый импульс повы- 20 шения давления, производят снова непрерывные замеры в интервале (последовательно через 10-30 мин) и находят время окончания схватывания по прекращению быстрого спада амп- 25 литуд А„ во времени и переходу соответствующего графика на замедленный участок (скорость спада замедляется в 2-5 раз). После этого возобновляют импульсы повышения дав- 30 ления и контроль деформаций, установив прибор в наиболее проницаемую часть водоносного пласта., Импульсы повьппения давления задают цементировочным агрегатом ЦА-320

35 как и в первом случае до опрессовочных значений (для колонны диаметром

146 мм по техусловиям опрессовочное давление принято до 150 кгс/см ), сброс давления производят медленно

Деформирующее действие колонны при воздействии на этом этапе (после окончания схватывания), другое — кроме радиального давления расширяющейся колонны на цемент происходит осевое перемещение колонны (за счет деформации от повышения внутреннего давления изменения длины колонны составляют не менее 5 мм в каждой секции колонны). При таком перемещении шероховатостью колонны выравнивается (срезается) соответствующая шероховатость цементного кольца (в том числе и обусловленная неравномериым распределением на поверхности цемента загустевшего бурового раствора).

1240880

Зреия, с

1240880

Юрва, г мг

Жм. 5

Вреня после зало&и, мюо8

Составитель И.Карбачинская

Техред Л.Олейник

Корректор В. Бутяга

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 3464/26 Тираж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4