Способ оценки качества цементирования скважин

 

1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 14.11.76 (21)2077473/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,04.78,Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 05.04.78

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 603743 (51) М. Кл

В 21 В 47/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР

M делам изобретений н отнрытий (53) УДК 622.241:550, .832.44(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. И, Кирпиченко: и IO. А. Гуторов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (71) Заявитель (54) СПОСОБ OUEHKH КАЧЕСТВА ИЕМЕНТИРОВАНИЯ

СКВАЖИН

Изобретение относится к; области промыслово-геофизических методов контроля качества цементирования нефтяных и газовых

1скважин.

Известен способ определения качества це- 5 ментирования, основанный на изучении акустического имлупьса внутри обсадной колонны и регистрации амплитуды принимаемого акустического! сигнала, по величине которого судят о качестве цементирования 11). )О

Однако этот способ носит качественный характер и не может быть использован дпя количественной оценки величины дефектов цементного кольца.

В поспедйее время установлена практи.. !5 ческая необходимость определения величины среднего кольцевого зазора между колон« ной и цементным. кольцом ввиду значитель ного его влияния на условия изоляции затрубного пространства. Известно, что вели- 20 ! чина копьцевого зазора оказывает сушественное влияние на амплитуду акустического сигнала, однако чувствительность амплитуды к величине. зазора зависит от рабочей частоты, на которой проводятся измерения. 25

Кроме того, амплитуда акустического сигна« па зависит не только от величины кольцевого зазора, но и от прочности цементного камня. Все эти факторы не позволяют использовать амплитуды акустических сигналов, зарегистрированных известным способом, дпя количественной оценки качества цементирования.

М

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является сйособ опенки качества цементирования скважин путем излучения широкополосного акустического сигнала и регистрации амплитудно-частотного спектра принимаемого сигнала (21.

В .указанном способе осуществляют излучение широкополосного акустического сигнаца, регистрацию спектра принимаемого f инала и последующее сравнение огибаюше попученного спектра со спектром от образцов пород с определенным насышением (вода, нефть). В результате сравнения делают вывод о характере насыщения пластов.

Однако метод снятия спектров не определяет величину копьцевых зазоров, а для контр ъликачествацементирования необходимо ы603 1 43

3 деление сообшаюшихся дефектов цементного кол ца которое возможно точько при непрерывных

7 измерениях.

Цепью изобретения явпяется повышение точности оценки качества изоляц, и затруб-. ного пространства путем определения величины кольцевого зазора.

Зто достигается тем, что ампнитудночастотный спектр регистрируют в точке с наибольшим дпя данной скважины кольцевым зазором между цементным кольцом и, колонной, выбирают в полученном спектре частоты максимально и минимально чувствительные к зазору в данной точке, производят непрерывную регистрацию ам плитуд акустичес»15 кого сигнала по стволу скважины на выбранных частотах и величине разности амплитуд определяют величину кольцевого зазора.

l1a фиг. 1а представлена эксперименталь. Ъ.. ная зависимость амплитуды акустических р0 сигналов А„по зацементированной колонне сЬ и амплитуде А — по свободной колон5, »е от величины кольцевого зазора арсЬ на фиг. 1б — зависимость А< от частоты акустического сигнала f, в кипогер-25 кгц цах; нa фиг, 2 — спектр акустического сигнала, полученный в опорной точке с максимальным колb!lBBb! M зазоРом Ь г междУ цементным кольцом и колонной.

Бы ло установпено, что характер зависи- М мости Ах = Ф (, p) при разных частотах изменяется и имеет вид, представленный на фиг, 1, причем на этой зависимости дпя каждой частоты можно отметить две характерные точки - начальную величину кольцевого зазора Ь0(например дпя частоты

) с которой начинается резкое увели

1 r чение чувствительности амплитуд А к изменению зазора, и некоторую граничную величину зазора р, после которой

40 чувствительность А к увеличению кольцевого зазора уменьшается. Область пропорционального изменения Аи от величины зазора с лежит дпя каждой частоты между 60 и Ь„ . При этом оказывается, что

45 практическй для любого зазора можно подобрать некоторую высокую частоту при которой по А ему соответствует максимальная чувствительность (точка с зазором а„, а также подобрать более низкую

50 частоту ич, при которой по А ему соот. ветствует минимальная чувствительность (частота ).

Следовательно, оценка величины зазора, пежашего, например, в интервапеЬ - „

55 может быть произведена по разности амплитуд, зарегистрированных на двух граничных частотах f и f, при этом

Ч 6

Таким образом, нредпагаемый способ

60 сводится к выбору диапазона частот максимапьно чувствительных к данным величинам кольцевого зазора в исследуемом интерване.

1!рактически это осушествляется следуюшим образом.

B исследуемом интервале выбирают опорную точку, в которой соответствуюший кольцевой зазор наиболее велик, например»а участке против глубоких зацементированных каверн, и в ней снимают спектр амплитуд А„ в некотором достаточно широком диапазоне частот.

По полученному спектру в области низких, частот выбирают частоту „ч, чувствительность которой к данному зазору является минимальной (точка и спектра), а в области высоких частот выбирают частоту ч, чувствительность которой к данному зазору максимальна и.находится в линейной части огибаюшей спектра (точка nl).

Затем производят каротаж исследуемого интервала по амплитудам А< на выбранных двух частотах1. и ) и определяют ве ч ич личины разностей амплитуд Ак на выбранных чгстотах в каждой точке исследуемого интервала.

Величину кольцевого зазора в любой точке исследуемого интервала определяют путем отсчета по экспериментальному графику (полученному на моделях}, аналогичному представленному на фиг. 1 для каждой пары выбранных рабочих частот, Преимушество предлагаемого способа перед измерением на произвольной частоте в том, что достигается максимально возможная точность определения величины кольцевого зазора между цементным кольцом и колонной, поскольку для любого набора величин кольцевых зазоров выбираются частоты, наиболее соответствуюшие именно этим зазорам, а использование разности отсчетов амплитуд Ак на двух частотах (одна из которых максимапьно чувствительна, à другая минимально чувствительна к изучаемому зазору), позволяет умен"шить влияние неизвестной величины прочности цементного камня и расширить возможность оценки величины кольцевых зазоров в области их максимальных значений,- близких к предельным, что повышает точность оценки качества изоляции затрубного пространства.

Формула изобретения

Способ QIleHKB качества цементирования скважин путем излучения широкополосного акустического сигнала и регистрации амплитудно-частотного спектра принимаемого сигнала, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности оценки качества

603743

cf к кгц изоняции затрубного пространства, амнпитудно-частотный спектр регистрируют в точке с наибопьшим дпя .,анной скважины копьцевым зазором межд цементным кольцом и колонной, выбирают в попучепном спектре частоты максимально и минимально чувствительные к зазору в данной точке, производят непрерывную регистрацию амппитуд акустического сигнапа по стволу скважины на выбранных частотах и по величине разности амплитуд опредепнн т гепичину копьцевого зазора.

Источники информации, ц1иняты» во внимание при экспертизе:

1. Патент Clll A N. 3265 1 51, кп, 161-05, 1966.

2. Патечт ClllA No 35b&800, кл. 340-155, 197 2.

Составитель H. Туленинов

Редактор Н. Хлудове Техред 3. Фанта Корректор Л, Небола

Заказ 2028/27 Тираж 734 Подписное

IIHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4j5

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