Способ оценки качества цементирования скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублчи

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,748316 (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1 1.03.77 (2! ) 2462S45/18-25 (513М. Кл.

G 01 1/40

Е 21 В 47/00 с присоединением заявки ¹

Государстееииый комитет

СССР (23 ) Приоритет

Опубликовано 15.07,80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.80 ва делам изабретеиий н вткрытий (53 j Уд К550.834.

:62 2,2 4(088,8 } (72) Авторы изобретения

Г. А. Каримов и Б. И. Кирпиченко

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (7I) Заявитель (54) СПОСОБ OUEHKH КАЧЕСТВА )(ЕМЕНТИРОВАНИЯ

СКВА ЖИН

Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований скважин, а именно к исследованию качества цементирования скважин.

Известны способы оценки качества цементирования, основанные на возбуждении акустического сигнала в скважине и регистрации амплитуд акустического сигнала

Ki и V1.

Оценку качества цементирования сква- . жин известными способами производят по ослаблению амплитуд продольной волны, распространякхпейся по обсадной колонне.

При этом временной интервал регистрации амплитуд устанавливают в пределах от

65 мкс до 265 мкс (2).

Начало временного интервала устанавливают с момента первого вступления продольной волны в незацементированной колонне.

Известен также способ оценки качест/ ва цементирования, в котором произвОдят регистрацию амплитуд А, и А> в двух временных интервалах, один из которых

2 характеризует качество сцепления цементного кольца с колонной, другой — качество взаимосвязи цементного кольца со стенкой скважины (3). Длительность временных интервалов при этом берут с расчетом регистрации 3-х периодов колебаний продольной волны (примерно 120 мкс).

Недостатком известных способов является то, что в принятые временные интервалы регистрации в случае многоколонной конструкции скважины, кроме продольной волны по внутренней колонне, всегда попадают волны и от остальных элементов многоколонной конструкции, особенно большое мешающее влияние этих волн имеет место в случае, когда за второй колонной цементное кольцо отсутствует.

Регистрация мешающих колебаний с большими амплитудами вызывает ложное представление о плохом качестве цементировании межтрубного пространства многоколонных скважин.

Таким образом, принятые способы регистрации эффективны только для одноко3 7483 лонь и конструкции, а при двухколонной (и более) конструкции применимы только для частного случая, когда и за колонной имеется качественное цементное кольцо, Е ель1о изобретения является устране5 ние неоднозначности оценки качества цементирования межтрубного и затрубного пространства скважин с многоколонной конструкцией.

Для этого и известном способе регист- ip рации амплитуд в двух временных интерва/ лах длительность первого интервала регистрации ограничивают временем прихода продольной волны по второй колонне, устанавливая ее не большей двойной сум- 15 мы времени пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в межтрубном пространстве.

Начало второго интервала регистрации устанавливают позднее относительно начала 20 первого на величину, не меньшую, чем указанное двойное время.

На фиг. 1 приведены графики изменения величин амплитуд, зарегистрированные стандартным способом аппаратурой акусти- 25 ческого цементомера АКЦ-1 в моделях зацементированных скважин с двухколонной конструкцией (а, б — соответственно, при отсутствии и наличии цемента за внешней колонной); на фиг. 2 — волновые кар- 50 тины, зарегистрированные одним и тем . же акустическим зондом.

1 - внутренняя колонна; 2 - цементное кольцо в межтрубном пространстве;

3 - внешняя колонна; 4 - цементное коль-35 цо за внешней колонной; 5 — в межтрубном пространстве вода, 6 — в межтрубном пространстве цементное кольцо; 7 качественное цементное кольцо в межтрубном пространстве и за внешней (200 мм) 40 колонной; 8, 9, 10 — соответственно марки времени и положение временных интервалов по. стандартному способу и по предполагаемому.

На фиг. 3 приведены примеры цемен- 45 тограмм, полученных в интервале скважины с двумя обсадными колоннами стандартным 11 и предлагаемым 12 способами.

По результатам исследования измене- 50 ния амплитуд акустического сигнала в моделях в процессе затвердевания цемента (фиг. 1а, б} можно сделать вывод о том, что большие величины амплитуд в скважинах с многоколонной конструкцией не свя- 55 заны с дефектами цементного кольца в межтрубном пространстве - в модели a (цементное кольцо в межтрубном простран16 ф стве хорошего качества, а за внешней колонной цементное кольцо отсутствует) амплитуды принятого сигнала по мере затвер- девания цемента сначала уменьшаются, а затем по мере возрастания прочности увеличиваются и достигают значений, близких к уровню сигнала в свободной колонне.

Из фиг. 2 видно, что при известных способах регистрации в интервал суммирования амплитуд могут попадать кроме продольной волны по внутренней колонне также волны от внешней колонны и от всей системы зацементированных колонн, Однако волна, связанная с колебанием внешней колонны или системы колонна-цемент всегда отстает от первых вступлений продольной волны, распространяющейся во внутренней колонне. Для указанных размеров труб, состояния цементного кольца и базы измерения модели этого отставание составляет около 35 мкс.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что производится раздельная регистрация продольных волн, характеризующих качество контактов цементных колец с внутренней и внешней колоннами.

Для осуществления предлагаемого способа производят регистрацию амплитуд акустических сигналов в двух временных интервалах. Начало первого временного интервала регистрации совмещают с первым вступлением продольной волны, распространяющейся по внутренней колонне в ее не- зацементированном интервале. Длительность первого интервала регистрации ограничива. ют временем прихода продольной волны по внешней колонне. Это время определяют как двойную сумму времен пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в межтрубном пространстве.

Для всех комбинаций двухколонных конструкций, применяемых в практике, это время лежит в пределах от 15 до 60 мкс.

В случае хорошего цементирования межтрубья регистрируются малые амплитуды волны, независимо от качества цементирования внешней колонны (фиг. 3).

Начало второго интервала регистрации совмещают с временем прихода продольной волны по внешней колонне или по системе колонна-цемент. Для этого начало второго интервала регистрации устанавли-. вают позднее относительно начала первого интервала на величину не меньшую, чем двойное время пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цемент ное кольцо. Длительность второго интео-.

16. О

12.0

3.0

5 7483 вала регистрации может быть установлена равной длительности первого интервала.

В интервалах хорошо зацементированного межтрубья амплитуды, регистрируемые во втором временном интервале, характеризуют качество цементирования внешней колонны.

Предлагаемый способ позволит сократить объемы скважинных работ за счет исключения повторных исследований в слу- 10 чаях перфорации нефтегазовых объектов, перекрытых двумя колоннами, и существенно ускорить ввод скважины в эксплуатацию. Капитальных затрат на создание новой аппаратуры не требуется. 15

Формула изобретения

Способ „оценки качества цементирования 20 скважин, основанный на возбуждении акустических волн в скважине и регистрации амплитуд акустического сигнала в двух временных интервалах, начало первого из которых совпадают с первым вступлением 25 продольной волны в незацементированной колонне, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью устранения неоднозначности

16 6 оценки качества цементирования межтрубного и затрубного пространства скважин с многоколонной конструкцией, длительность первого интервала регистрации ограничивают временем прихода продольной волны по второй колонне, для чего устанавливают эту длительность не большей, чем двойная сумма времени пробега продольной волны через стенку внутренней колонны и цементное кольцо в межтрубном пространстве, а начало второго интервала регистрации устанавливают позднее относительно начала первого на величину, нЬ меньшую, чем указанное двойное время.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3265151, кл. 181-0.5, 1963.

2. Патент США % 3212601, кл. 181-0.5, 1960.

3. Временное наставление по методике применения акустических цементомеров

АКЦ-1 и АКЦ-2 для контроля качества цементирования обсадных труб в нефтяных и газовых скважинах. Октябрьский, 1972 (прототип).

7483 16.

Составитель Э. Терехова

Редактор М. Батанова Техред О. Андрейко Корректор B. Бутяга

Заказ 4232/33 Тираж 649 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и, открытий

113038, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

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