Определение технического состояния скважины

Геофизические исследования технического состояния обсадных колонн и цементного камня в затрубном пространстве ведут в процессе строительства и эксплуатации скважин. Эти исследования подразделяются на:

• · общие, выполняемые во всех скважинах;
• · специальные, которые проводят только в скважинах, режим эксплуатации которых отличается от проектного или в которых возникли другие обоснованные предположения о нарушении целостности обсадной колонны и / или цементного кольца и, как следствие, герметичности затрубного пространства.

Общие исследования

Общие исследования предназначены для оценки целостности и несущей способности обсадной колонны и герметичности затрубного пространства как основных элементов скважины, обеспечивающих ее работоспособность в соответствии с запланированными технологическими нагрузками и выполнение природоохранных задач. Они включают измерения:

• · размеров и положения в разрезе отдельных элементов обсадной колонны, труб, муфт, патрубков, цементировочного башмака, центраторов, и соответствия положения этих элементов проектному и «мере труб»;
• · толщин обсадных труб во вновь построенных и действующих скважинах;
• · минимального и среднего проходного сечения труб;
• · высоты подъема цементной смеси, степени заполнения затрубного пространства цементом и его сцепления с обсадной колонной и горными породами;
• · наличия в цементе вертикальных каналов и интервалов вспученного (газонасыщенного цемента);
• · глубины и протяженности интервалов перфорации.

Комплекс общих исследований составляют гамма-каротаж (ГК) для привязки полученных данных к разрезу, локация муфт (ЛМ), акустическая цементометрия (АКЦ), гамма-гамма-цементометрия (СГДТ), электромагнитная дефектоскопия и толщинометрия (ЭМДС-Т, МИД), термометрия (ОЦК).Общие исследования проводят после спуска кондуктора, промежуточной и эксплуатационной колонн по всей их длине.

Отбивка цементного кольца (ОЦК)

Исследования термометром для определения высоты подъема цемента ведут в первые 24 часа после окончания цементирования. Одновременно по величине температурных аномалий оценивают заполнение цементом каверн в стволе скважины.

Комплекс ГК, ЛМ, АКЦ, ЦМ иди СГД-Т выполняют спустя 16−24 часа по окончанию цементирования, полного схватывания цемента и разбуриваниястоп-кольца.

Метод гамма-каротажа. (ГК)

Гамма каротаж применяют для решения следующих задач:

• * выделения в разрезах скважин местоположения полезных ископаемых, отличающихся повышенной или пониженной гамма-активностью;
• * литологического расчленения и корреляции разрезов осадочных пород;
• * выделения коллекторов;
• * оценки глинистости пород;
• * массовых поисков радиоактивного сырья;
• * в обсаженных скважинах — для выявления радиогеохимических аномалий, образующихся в процессе вытеснения нефти водой;
• * увязку по глубине данных всех видов ГИС в открытом и обсаженном стволе.

Гамма-каротаж выполняют во всех без исключения необсаженных и обсаженных скважинах, заполненных любой промывочной жидкостью или газом.

Физические основы метода

Интегральный гамма-каротаж основан на измерении естественного гамма-излучения горных пород. Измеряемая величина — скорость счета в импульсах в минуту (имп/мин). Основная расчетная величина — мощность экспозиционной дозы в микрорентгенах в час (МЭД, мкРчас).

Аппаратура

Измерительная установка ГК состоит из детектора (ов) гамма-квантов и электронной схемы. Точкой записи является середина детектора.

Зонд (модуль) применяют в качестве самостоятельного прибора или включают в состав комплексных приборов, реализующих несколько методов ГИС. Комплекс ГК комплексируется с другими модулями без ограничений.

Метод электромагнитной локации муфт.

Метод электромагнитной локации муфт применяют:

• * для установления положения замковых соединений прихваченных бурильных труб;
• * определения положений муфтовых соединений обсадной колонны;
• * точной привязки показаний других приборов к положению муфт;
• * взаимной привязки показаний нескольких приборов;
• * уточнения глубины спуска насосно-компрессорных труб;
• * определения текущего забоя скважины;
• * в благоприятных условиях — для определения интервала перфорации и выявления мест нарушения (разрывы, трещины) обсадных колонн.

Физические основы метода

Метод электромагнитной локации муфт (ЛМ) основан на регистрации изменения магнитной проводимости металла бурильных труб, обсадной колонны и насосно-компрессорных труб вследствие нарушения их сплошности.

Аппаратура

Детектор (датчик) локатора муфт представляет собой дифференциальную магнитную систему, которая состоит из многослойной катушки с сердечником и двух постоянных магнитов, создающих в катушке и вокруг нее постоянное магнитное поле. При перемещении локатора вдоль колонны в местах нарушения сплошности труб происходит перераспределение магнитного потока и индуцирование ЭДС в измерительной катушке.

Активный локатор муфт содержит две катушки, каждая из которых имеет возбуждающую и приемную обмотки. Под воздействием переменного магнитного поля, генерируемого подачей переменного напряжения на возбуждающие обмотки, в приемных обмотках возникает переменное напряжение, которое зависит от магнитных свойств окружающей среды. Информативным параметром служит разность напряжений на приемных обмотках, которая зависит от сплошности среды.

Метод акустической цементометрии (АКЦ).

Метод акустической цементометрии (АКЦ) применяют:

• * для установления высоты подъема цемента;
• * определения степени заполнения затрубного пространства цементом;
• * количественной оценки сцепления цемента с обсадной колонной и качественной оценки сцепления цемента в горной породой.

Ограничения этого метода связаны с исследованиями высокоскоростных разрезов (V>5300 м/с), в которых первые вступления при хорошем и удовлетворительном цементировании относятся к волне, распространяющейся в породе; при скользящем контакте цементного камня с колонной, когда волна распространяется преимущественно по колонне; низкой чувствительности к отдельным дефектам цементного кольца.

Физические основы метода

Акустическая цементометрия основана на измерении характеристик волновых пакетов, создаваемых источником с частотой излучения 20−30 кГц, распространяющихся в колонне, цементном камне и горных породах. В качестве информации используют:

• * амплитуды или коэффициент эффективного затухания волны по колонне в фиксированном временном окне, положение которого определяется значением интервального времени распространения волны в колонне, равного 185−187 мкс/м;
• * интервальное время и амплитуды или затухание первых вступлений волн, распространяющихся в горных породах;
• * фазокорреляционные диаграммы.

Аппаратура

В приборах акустической цементометрии используются короткие трехэлементные измерительные зонды с расстоянием между ближайшим излучателем и приемником от 0.7 до 1.5 м и базой зондов (расстояние между приемниками) — в пределах 0.3−0.6 м.

Скважинный прибор центрируется.

Модуль цементометриикомплексируют с модулями ГК, ЛМ, термометрии, гамма-гамма-цементометрии и толщинометрии.

Метод гамма-гамма цементометрии. (СГДТ)

Гамма-гамма-метод позволяет:

• * установить высоту подъема цемента;
• * определить наличие цемента и характер его распределения в интервале цементации;
• * фиксировать наличие переходной зоны от цементного камня к раствору (гель-цемент);
• * выявить в цементном камне небольшие раковины и каналы;
• * определить эксцентриситет колонны.

Физические основы метода

Этот метод контроля за качеством цементирования обсадных колонн основан на регистрации рассеянного гамма-излучения при прохождении гамма-квантов через изучаемые среды различной плотности. Поскольку цементный камень и промывочная жидкость значительно различаются по плотности, а интенсивность вторичного гамма-излучения находится в обратной зависимости от плотности, то на регистрируемой кривой СГДТ достаточно четко выделяются участки с цементом и без него.

Аппаратура

Для контроля качества цементирования обсадных колонн может применяться одноканальная аппаратура с регистрацией одной кривой ГГМ, трехканальная с регистрацией трех кривых ГГМ (три индикатора расположены под углом 120°), четырехканальная с регистрацией четырех кривых ГГМ (четыре индикатора расположены под углом 90°) и одноканальная с зондом, коллимированным по радиальному углу в пределах 30−50° и вращающимся в процессе измерений с заданной угловой скоростью при подъеме прибора.

Метод электромагнитной дефектоскопии и толщинометрии. (ЭСДС, МИД)

Задачами исследований являются.

• * выявление местоположения башмака и муфт обсадной колонны (кондуктора, технической), размещенной за колонной, в которой ведутся исследования;
• * определения толщины стенок обсадных труб;
• * выявления положения и размеров продольных и поперечных дефектов, смятий и разрывов отдельных труб;
• * оценка положения муфтовых соединений и качества свинчивания труб в муфтах.

Ограничением метода является сильное влияние на чувствительность прибора зазора между электромагнитным датчиком и внутренней поверхностью трубы, что требует применения сменных зондов для труб различного диаметра.

Физические основы метода

Электромагнитная дефектоскопия и толщинометрия основаны на изучении характеристик вихревого электромагнитного поля, возбуждаемого в обсадной колонне генераторной катушкой прибора.

Аппаратура

В аппаратуре ЭМДСТ-МП используется 17 параметров дефектоскопа и 2 параметра термометра. Конкретный набор параметров определяется задачей при исследовании скважины и конструкцией скважины.

Д1-Д25 — первичные данные по которым определяются локальные дефекты из который автоматически выбираются необходимые значения для расчета стенок труб в зависимости от конструкции скважины.

Тизмеритель абсолютной температуры в цифровом значении.

дТ — высокочувствительный индикатор температуры с возможностью регистрации в одном из 4-х режимов: 0.25С; 0.5С; 1.0С; 2.0С на шкалу. Использование этого параметра позволяет выявлять интервалы негерметичности колонн и интервалы заколонныхперетоков.

Пример комплексного использования данных акустической и гамма-цементометрии приведен на рисунке 1. Указанный комплекс позволяет получать наиболее полные сведения о имеющихся дефектах крепи ствола скважины. Наличие продольного канала в кольце цементного камня отмечается, как правило, дефектом плотности по гамма-цементометрии (интервал 1552−1562 м). Аналогичным образом отмечается случай односторонней заливки обсадной колонны. Случай большой трещиноватости цементного камня или отсутствие плотного контакта цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины отмечается как отсутствие сцепления по данным акустической цементометрии и не отмечается по результатам гамма-цементометрии.

геофизический затрубный технический колонна.