Визначення якості цементування обсадної колони радіоактивним і акустичними методами

Після спускання у свердловину обсадної колони виконують цементацію – простір між трубами і стінками свердловини заповнюють цементним розчином. Цим досягають ізоляцію пластів одного від одного і встановлюють перепону для попадання води у нафтові пласти і свердловину. Визначення висоти підйому цементного розчину у затрубному просторі є важливим завданням при оцінці якості проведеної цементації. Цю висоту виміряють електротермометром або з допомогою радіоактивних ізотопів. Визначення висоти підйому цементу в затрубному просторі – ця операція називається ще "відбиттям цементного кільця" (ВЦК) – простіше всього проводиться методом термометрії протягом 6 – 24 годин після цементування

Визначення висоти підйому цементного розчину за методами радіоактивних ізотопів використовують тоді, коли важко виділити межу розчину за температурними кривими. В цемент додають який-небудь штучний радіонуклід з невеликим періодом напіврозпаду (наприклад = 8 днів), або подрібнену уранову руду із забалансовим вмістом U. g-активність розчину не повинна перевищувати 1 мг-екв Ra на м³. Ділянку цементації встановлюють порівнянням діаграм ГК до цементації і після. На рис 15.13, 15.14. зображено діаграми ТК і ГК при визначенні висоти підйому розчину.

Недолік цього методу – необхідність дотримання правил техніки безпеки при роботі з радіоактивними речовинами. Зате цей метод дозволяє не тільки виконати відбивку цементного кільця ВЦК, але і оцінити повноту заповнення затрубного простору цементним каменем, якщо детектор гамма-випромінювання помістити в екран, що обертається, з прорізом.

Рис.15.13. Визначення висоти підйому цементу за температурною кривою і діаграмою ГК на глибині 1890 м

Рис. 15.14. Визначення рівня підйому цементу методом ізотопів: I – замір до закачки ізотопів; II – замір пясля закачки ізотопов

Контроль товщини шару цементу проводять при оцінюванні якості цементації. Вона залежить не тільки від меж розповсюдження, а і від рівномірності шару розчину за перерізом затрубного простору. Виконують ці дослідження за допомогою свердловинного цементовимірювача. На рис.15.15. наведено схему розташування цементовимірювача у свердловині. Товщину цементного кільця виміряють на заданій глибині шляхом обертання екрану індикатора g-випромінювання навкруги центральної осі. Свинцевий екран визначає розміри ділянки дуги перерізу свердловини на якій проводиться вимірювання. На рис.15.16 наведено приклад визначення товщини цементного кільця у затрубному просторі на одному з перерізів свердловини.

Вивчення рівномірності заповнення затрубного простору цементним каменем успішно здійснюється методом ГГК. При цьому використовується відмінність в щільності цементного каменя (1,8 – 2,0 г/см3) і рідини (1,0 – 1,2 г/см3), що заповнює порожнини. Прилади для γ-γ-цементометріі містять декілька зондів, що складаються з джерела і відокремленого від нього свинцевим екраном детектора розсіяного γ -випромінювання.

У апаратурі ЦМТУ-1 таких зондів 3, і вони розташовані в одній площині під кутом 120° один до одного (рис.15.18).

У цементомірі ЦФ-4 їх 4, розміщених під кутом 90° один до одного. Потужність джерела близько 50 мкКи, лічильники – газорозрядні. Кожен лічильник екранований так, що на нього потрапляє розсіяне γ-випромінювання тільки з того боку, де він примикає до колони. Такі цементоміри як би оглядають свердловину зсередини по 3 або 4 напрямках Інтервали, де цементний камінь (ЦК) відсутній або не повністю заповнює затрубний простір, відмічаються як ділянки зниженої щільності. Одночасно вирішується завдання відбивки цементного каменю (ВЦК).

Рис.15.15. Схема розташування цементовимірювача у свердловині: 1-індикатор g-випромінювання; 2 – екран; 3 – обсадна колона; 4 – шар розчину; 5 – ділянка, де проводиться вимірювання

Рис.15.16. Результати досліджень розподілу активованого розчину навкруги колони цементовимірювачем: а – крива ГК; б – розташування цементовимі-рювача; О і О₁ – центри перерізів свердловини і колони; Z і Z₁ –площина викривлення свердловини, П – позначка вимірювань

Рис. 15.17. Схема облаштування експлуатаційної свердловини

Рис.15.18. Розташування датчиків свердловини гамма-гамма-цементоміра в поперечному перетині свердловини

Проте γ-γ-цементометрія не дозволяє досліджувати розподіл цементу по всьому периметру свердловини в її поперечному перетині.

Вивчення ступеня зчеплення цементу з колоною і з гірською породою визначається тільки за даними акустичної цементометрії (АКЦ).

Якщо колона труб не має зчеплення з цементом, вільна, то пружні коливання, збуджені в обсадній колоні, не передаються цементному каменю, і пружна хвиля розповсюджується по колоні із швидкістю 5200 м/с при відносно невеликому ослабленні. У разі якісної заливки і при якісному зчепленні, між колоною і цементом є акустичний контакт, пружні коливання в колоні порушують такі ж коливання в цементному камені, у зв'язку з чим велика частина їх енергії розсівається на шляху між джерелом і приймачем. Приймач реєструє значне ослаблення і швидке загасання цих коливань.

Добре зчеплення цементу із стінкою свердловини виявляється тривалішим часом Т пробігу хвилі із значною амплітудою коливань Ап, оскільки в цьому випадку велика частина енергії пружних коливань розповсюджується по гірській породі з характерною для цієї породи швидкістю. Для більшості осадкових гірських порід ця швидкість менша, ніж швидкість в сталевих трубах. Виняток становлять тільки міцні, кремнієвмісні вапняки, для яких Vp досягає 7000 м/с.

Рис.15.19. Інтерпретація кривих цементограм

Рис.15.20. Результати акустичної цементометрии: а – за відсутності цементу в затрубном просторі; б – при повному заповненні затрубного простору і хорошому зчепленні цементного каменя з обсадною колоною і стінкою свердловини; в – при частковому заповненні затрубного простору цементним каменем

Акустичні цементоміри, як правило, є двоелементним акустичним зондом з кільцевим магнітострикційним випромінювачем і кільцевим п'єзоелектричним приймачем. Довжина зонда – близько 2,5 м. Джерело і приймач ізольовані один від одного акустично – гумовими поглиначами коливань. Джерело виробляє пачки ультразвукових імпульсів з частотою 25 кГц. Частота проходження пачок – 12,5 Гц. Сигнали з приймача підсилюються і передаються на поверхню, де обробляються і фіксуються у вигляді трьох діаграм: Ак - амплітуди хвилі, що прийшла по колоні, А„ – амплітуди хвилі, що прийшла по породі і Т – часу приходу хвилі з найбільшою амплітудою.

У разі відсутності цементу в затрубном просторі хвиля, що прийшла першою, по колоні має максимальну амплітуду. Цьому випадку відповідають високі значення на кривій Ак і низькі – Аn і Т. У разі повного заповнення і якісного зчеплення хвиля, що прийшла по колоні, має малу амплітуду, що прийшла пізніше хвиля по породі – велику. Цьому випадку відповідає мінімум на кривій Ак і підвищені значення Ап і Т. У разі неповного заповнення першою приходить хвиля по колоні, Т мінімальна.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: