Способ определения состояния ствола скважины

 

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 шумозых 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4648680/03 (22) 08.02.89 (46) 15.11.92. Бюл. N 42 (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 эон 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, например, их ползучестью. Отсюда недостатком способа является непредусмотренность в нем оценки скорости радиальной деформа„„ Ж„„1775553 Al (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 скважины, являющейся главным критерием устойчивости состояния ствола скважины.

Ближайшим прототипом является способ 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.

1775553

Vn — 17 Чп V17Vg

Т, — 17Т„ Т17Т1

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 колебаний, по соотношению которых определяют коэффициент K пропорциональности из выра>кения: где Vn-1, Чп — скоРости дефоРмаЦий. стенок скважины в и-1 и и измерениях;

Òn-1, Т, — пеРиоДы шУмовых колебаний соответственно в и-1 и и измерениях, затем в обсаженном стволе сква>кины измеряют периоды шумовых колебаний, по которым с учетом найденного коэффициента пропорциональности выделяют неустойчивые интервалы ствола скважины, Существенным отличием предлагаемого способа от известных является возможность более оперативного и надежного выделения неустойчивых интервалов как в открытом, так и в обса>кенном стволе скважины по установленной зависимости скорости радиальной деформации стенок скважины от периода шумовых колебаний или акустической эмиссии, возникающей в неустойчивых породах, На фиг. 1 приведен график зависимости периода Т регистрируемых шумовых колебаний от скорости Ч радиальной деформации стенки сква>кины по каверномеру в интервалах глинистых терригенных пород (через 0,1 и 3 ч — точки А и А1, 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 V деформации стенок с помощью каверномера КМ-2 и периоды шумовых колебаний Т акустическим шумомером АКИ-36-7, Так, в пласте глинистого алевролита в интервале 2793-2802 м по разности диаметров, измеренных после промывки скважины через 0,1 и 3 ч, скорость V1 деформации стенки составила в точке А на фиг, 1 0,4 10 м/с, При этом период шумов

То = 350 мкс в точке А1 (через 0,1 ч) возрос до Т1 = 600 мкс в точке А (через 3 ч). Через 8 ч период шумовых колебаний возрос до Tz =750 мкс, а скорость Ч2 снизилась до 0,1 10 м/с, По полученным данным вычислен коэффициент пропорциональности К из следующего соотношения: — 5, 60077750 ) 10 который затем использован для определения скорости деформации стенки скважины и степени ее неустойчивости в любое время после промывки ствола скважины.

Таким образом, значение скорости Чо, например, в предыдущей (начальной) точке

А1 (т.е. при и = 1) равно: Vo = Vn-1 = Vn К Тп-1/Тп = 0,4 10 5 350/600 =1,16 10 м/с, а значение скорости Чз в последующей точке В (при и =3): Чз =Чп =(Ч -1/К) (Тп/Тп-1)

= (Vg/K)-(Тз/Т2) = (0,1 10 /5) (1000/750)

10 = 0,027.10 м/с.

Дальнейшие временные измерения V u

Т с интервалами, приближающимися к временам релаксации (через 5 сут в точке В и через 25 сут в точке Г), целесообразно проводить лишь в контрольной скважине после обсадки ее колонной труб. При этом период шумовых колебаний в околоскважинном пространстве массива пород не изменяется, т.к. незацементированная колонна свободна и практически не мешает деформированию стенок скважины вплоть до смыкания заколонного пространства. Сама колонна как частотный фильтр практически прозрачна для шумовых колебаний с периодами 350-1000 мкс (2,85-1,0 кГц), т.к. собственная частота радиального резонанса ее, как правило, выше, например, при диаметре 146 мм равна 12 кГц (период 83,5 м кс), После тщательной промывки закопанного пространства глинистым раствором (перед его цементированием) в интервале

17 5553

2790-2812 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 2793-2802 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

Vp=1 10 м/с близка к первоначальной

-6 скорости 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 заколонном 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 — до устья скважины. В конечном итоге этот расчет позволяет избежать возможного оставления затвердевшего цемента в трубах и необходимости его последующего разбури10 вания.

Формула изобретения

Способ определения состояния ствола скважины, включающий проведение многократных измерений акустических парамет15 ров по открытому стволу скважины и определение состояния ствола скважины, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения эффективности за счет определения состояния

20 ствола скважины, обсаженного колонной труб. одновременно в открытом стволе скважины определяют скорости деформации стенок скважины, в качестве акустического параметра измеряют периоды шумовых ко25 лебаний, определяют коэффициент пропорциональности К из выражения

30 где V -, Чп — скорости деформаций стенок . скважины в и-1 и п измерениях;

Тп 1, Tn — периоды шумовых колебаний соответственно в и-1 и и измерениях, затем в обсаженном стволе скважины измеряют периоды шумовых колебаний, по которым с учетом. найденного коэффициента пропорциональности выделяют неустойчивые интервалы ствола скважины.

1775553

1000 ГOО

/18роод шумод, мыс

Фиг. 4

1775553

2800

Гл1БинА,M Риг. Z

О, 1200 400

ПАСЛО ПРОМЫВКИ, С

Фиг. 3

Составитель Ю.Лупичева

Техред M.Mîðãентал Корректор М.Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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