Способ диагностики герметичности заколонного пространства

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к диагностике состояния герметичности заколонного пространства в эксплуатационных, разведочных, наблюдательных и другого назначения скважинах. Техническим результатом изобретения является возможность определения качества цементирования, ранней диагностики начала разрушения цементного камня (ЦК) и появления заколонных перетоков и мест поступления воды в извлекаемую продукцию. Для этого проводят фоновый гамма-каротаж, закачивают за обсадную колонну труб в планируемый интервал перфорации тампонажный раствор (ТР) с газообразным химически инертным долгоживущим радиоизотопом-криптоном и проводят гамма-каротаж после образования ЦК и гамма-каротажи через заданные периоды времени. Затем определяют момент начала заколонного перетока по результатам сравнения контрольных гамма-каротажей с фоновым. При этом криптон вводят в порцию ТР, размещаемую в планируемом интервале перфорации. После проведения гамма-каротажа перфорируют обсадную колонну против «меченого» ЦК и осваивают скважину. После этого в интервал перфорации закачивают и продавливают в пласт короткоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп-радон в количестве 0,37 Бк и вновь повторяют гамма-каротаж в интервале перфорации. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к диагностике состояния герметичности заколонного пространства в эксплуатационных, разведочных, наблюдательных и другого назначения скважинах.

Известно, что заколонные перетоки могут возникать в скважинах, обсаженных колонной, из-за нарушения герметичности заколонного пространства в процессе бурения, в результате ударных (механических) воздействий бурильного инструмента на обсадную колонну, при проведении перфорации и в ходе длительной эксплуатации скважин, по причине химико-физических воздействий и другим причинам (Руководство по применению промыслово-геофизических методов для контроля за разработкой нефтяных месторождений. - М.: Недра, 1978. - 256 с.).

Образующиеся каналы в цементном камне способствуют фильтрации флюидов из одних пластов в другие. Сложность их обнаружения заключается в том, что часть из них имеет скрытый характер, а отсутствие связи с дневной поверхностью еще ничего не говорит об отсутствии таких перетоков. При этом, даже при наличии давления на устье скважины, трудно определить источник его возникновения в условиях водо-, нефте- и газонасыщенных пластов.

Обнаружить скрытые перетоки наиболее сложно, особенно, когда они не проявляют себя (на ранней стадии формирования), так как традиционные способы исследования скважин методами электрического, акустического, термометрического, радиометрического каротажей оказываются в большинстве своем малочувствительны к трещинам в цементном камне и каналам заколонной фильтрации флюидов. По этой причине результаты интерпретации неоднозначны.

Метод радиоактивных индикаторов применяется для определения заколонной циркуляции путем закачки меченого раствора через нарушения герметичности колонны, в случае наличия таковых, либо через интервал перфорации, после измерения естественной гамма-активности по стволу скважины. Затем гамма-активность измеряют после продавки индикаторной жидкости в заколонное пространство и серийных продавок, для смещения ее в интервал проницаемого пласта или к устью скважины. По изменению значений гамма-активности определяют места поглощения разноактивных носителей и пути фильтрации.

Известен способ определения качества цементирования скважин (Пат. РФ №2054537, МПК 6 Е21В 47/00. Способ определения качества цементирования скважин). В известном способе мониторинга герметичности затрубного пространства производят закачку за обсадную колонну труб тампонажного раствора с газообразными химически инертными радиоизотопами типа радона, проводят фоновый гамма-каротаж после образования цементного камня и контрольные гамма-каротажи через заданные периоды времени, по результатам сравнения которых с фоновым гамма-каротажом определяют момент начала заколонного перетока.

Указанный способ при всех достоинствах не позволяет выявить трещины и пустоты в начальной стадии их формирования. Поскольку радиоактивное вещество, генерирующее радон, помещается в капсулу, занимающую фиксированное положение в цементном кольце на стенке обсадной колонны, обнаружить миграцию накопленного в капсуле радона можно, если только цементное кольцо будет в значительной степени разрушено, и сеть трещин пройдет в непосредственной близости от капсулы. Действительно, диффузия радона в цементном кольце очень незначительна. По литературным данным (Новиков Г.Ф. и др. Радиоактивные методы разведки. - М.: Недра, 1965 г.), за весь период наблюдений (20-50 лет) радон распространяется не более чем на 1 см около капсулы. Поэтому, с большей степенью вероятности, заколонный переток будет обнаружен уже после того, как будет зафиксирован другими способами - термометрией, шумометрией и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является способ мониторинга герметичности затрубного пространства. (Патент РФ №2171888, МПК 6 Е21В 47/00. Способ мониторинга герметичности затрубного пространства).

В известном способе мониторинга герметичности затрубного пространства за обсадную колонну труб закачивают в интервал продуктивного пласта тампонажный раствор с долгоживущим газообразным химически инертным радиоизотопом, проводят начальный фоновый замер гамма-активности после образования цементного камня, затем через заданные периоды времени проводят контрольные замеры. В качестве радиоизотопа используют долгоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп с монохроматическим гамма-излучением-криптон, у которого отсутствуют короткоживущие продукты распада.

Использование предлагаемого способа позволяет обнаружить заколонный переток на ранней стадии его проявления. Мониторинг герметичности затрубного пространства можно проводить в течение длительного времени, благодаря большому периоду полураспада изотопа.

При всех достоинствах способа он не позволяет обнаружить момент появления заколонного перетока и установить его причину, так как нет определенности в вопросе, где может появиться переток в первую очередь и где устанавливать радиоактивную метку. Активировать весь объем тампонажного раствора невозможно, согласно нормам радиационной безопасности. При этом активирование всего объема раствора осложнит процесс интерпретации результатов гамма-каротажа.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, - определение качества цементирования скважины, диагностика начала разрушения цементного камня и появления заколонных перетоков, а также мест поступления воды в извлекаемую продукцию.

Способ основан на проведении гамма-каротажа с использованием радиоизотопов. При этом в целях ранней диагностики нарушения герметичности заколонного пространства долгоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп-криптон вводят в тампонажный раствор, устанавливают против планируемого(ых) интервала(ов) перфорации, после проведения гамма-каротажа перфорируют обсадную колонну и осваивают скважину, затем в интервал перфорации закачивают и продавливают в пласт короткоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп-радон и вновь повторяют гамма-каротаж в интервале перфорации.

Использование предлагаемого способа позволит диагностировать появление заколонного перетока до его проявления и предотвратить обводнение скважины.

Для достижения технического результата в способе диагностики герметичности заколонного пространства, включающем проведение фонового гамма-каротажа, закачку за обсадную колонну труб в планируемый интервал перфорации тампонажного раствора с газообразным химически инертным долгоживущим радиоизотопом-криптоном, проведение гамма-каротажа после образования цементного камня и гамма-каротажей через заданные периоды времени, определение момента начала заколонного перетока по результатам сравнения контрольных гамма-каротажей с фоновым, долгоживущий радиоизотоп-криптон вводят в порцию тампонажного раствора, размещаемую в планируемом интервале перфорации, после проведения гамма-каротажа перфорируют обсадную колонну против «меченого» цементного камня и осваивают скважину, затем в интервал перфорации закачивают и продавливают в пласт короткоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп и вновь повторяют гамма-каротаж в планируемом интервале перфорации.

В качестве короткоживущего газообразного химически инертного радиоизотопа используют газ - радон, период полураспада которого составляет 3,84 сут и гамма-постоянная 9,1*10⁶ мкр*см²/ч*мКи.

Радон вводят в количестве 0,37 Бк.

Предлагаемый способ обеспечивает получение необходимой информации о воздействии перфорации на цементный камень, состоянии его целостности, что дает возможность регулировать величину заряда перфоратора и свойства тампонажного раствора при цементировании обсадных колонн в других скважинах, вскрывающих залежь. На основе ГК, проведенного после освоения скважины, можно оптимально быстро получить информацию о раннем проявлении заколонных перетоков, связи водоносных и продуктивных интервалов и ликвидировать заколонные перетоки, за счет чего снизить обводненность продукции и увеличить срок безводной эксплуатации скважины. При этом соблюдаются требования экологической безопасности.

Газообразное вещество вначале растворяется в жидкости-носителе (воде, жидкости затворения тампонажного цемента и т.п.), а затем вводится в тампонажный раствор и закачивается в скважину в планируемый интервал перфорации. После закачки тампонажного раствора за обсадную колонну и образования цементного камня проводится начальный «фоновый» замер гамма-активности. Затем через заданный период времени проводятся контрольные замеры гамма-каротажа, которые сравниваются с фоновым.

Выбор активности газообразного вещества в каждой «метке» ведется с учетом срока жизнедеятельности скважины, протяженности «метки», чувствительности прибора, коэффициента поглощения гамма-излучения на пути от источника к приемнику, но без превышения норм радиационной безопасности НРБ - 72/87. Все работы на скважине выполняются также с учетом указанных норм.

1. Способ диагностики герметичности заколонного пространства, включающий проведение фонового гамма-каротажа, закачку за обсадную колонну труб в планируемый интервал перфорации тампонажного раствора с газообразным химически инертным долгоживущим радиоизотопом-криптоном, проведение гамма-каротажа после образования цементного камня и гамма-каротажей через заданные периоды времени, определение момента начала заколонного перетока по результатам сравнения контрольных гамма-каротажей с фоновым, отличающийся тем, что долгоживущий радиоизотоп-криптон вводят в порцию тампонажного раствора, размещаемую в планируемом интервале перфорации, после проведения гамма-каротажа перфорируют обсадную колонну против «меченого» цементного камня и осваивают скважину, затем в интервал перфорации закачивают и продавливают в пласт короткоживущий газообразный химически инертный радиоизотоп и вновь повторяют гамма-каротаж в интервале перфорации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве короткоживущего газообразного химически инертного радиоизотопа используют газ - радон, период полураспада которого составляет 3,84 сут и гамма-постоянная 9,1·10⁶ мкр·см²/ч·мКи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что радон вводят в количестве 0,37 Бк.