Контроль технического состояния скважин методами ГИС. Контроль качества цементирования скважин

Июль 21, 2022

Главная
Разное
Контроль технического состояния скважин методами ГИС. Контроль качества цементирования скважин

Содержание

3. Качество цементирования обсадных колонн : Решаются следующие задачи: • - определение высоты подъема цементной смеси за
4. • Каналы простираются либо в горизонтальном направлении от поверхности колонны до стенки скважины, либо вертикально и
5. Качество цементирования обсадных колонн Высота подъёма цемента за обсадной колонной – это верхняя граница цементного кольца.
7. АК. Схематическое изображение акустического поля а - распространение продольных волн; Т - период волны; А –
8. Коэффициент поперечного сокращения (коэффициент Пуассона) σ является коэффициентом пропорциональности между относительным поперечным сокращением Δlс данного упругого
12. Типы аппаратуры акустического каротажа
13. α – угол падения (угол между лучом падающей волны и перпендикуляром К границе раздела); α` -
16. • Оценка качества сцепления цемента с обсадной колонной и горными породами осуществляется методом широкополосной акустической цементометрии
17. Качество цементирования обсадных колонн методом акустической цементометрии Оценка качества цементирования обсадных труб в скважине основана на
19. Фазокорреляционная диаграмма представляет собой волновое поле, развернутое в двух координатах: глубина-время. ФКД получается путем выделения и
20. "Свободная", незацементированная колонна – в пространстве между колонной и стенкой скважины может находиться невытесненный буровой раствор
21. • «Свободная», незацементированная колонна. Снижение Ак до 0,7-0,8 от.е. указывает на большой коэффициент усиления приемного тракта,
22. •Незацементированная обсадная колонна. •ЛФК продольной акустической волны, распространяющейся по колонне, представлены в виде параллельных линий. Напротив
23. •Незацементированная колонна жестко прилегающяя к стенке скважины (А) и не прилегающяя (Б) Имеется непосредственная связь колонны
24. Хороший контакт - в пространстве между колонной и стенкой скважины находится сформировавшийся сплошной цементный камень, контактирующий
25. •Хороший контакт цементного камня с высокоскоростной породой. •ЛФК зарегистрированные в колонне хорошо коррелируются с ЛФК полученными
26. Частичное сцепление – понятие применяется при наличии нескольких видов дефектов контакта и цементного камня: 1. колонна
27. •2. колонна зацементирована, но контакт со стенкой скважины отсутствует, между ними существует кольцевой микро-зазор в этом
28. •3. колонна зацементирована, но контакт с породой слабый (либо присутствует не полностью сформировавшийся цементный камень, либо
31. АК.Конструкция скважинного прибора. Основные элементы глубинного прибора — излучатели и приёмники упругих волн. Излучателями служат магнитострикционные
35. Динамические и кинематические характеристики волн, регистрируемых в обсаженных скважинах, определяются условиями на границах цементного камня с
36. Оценка насыщенности пласта и качества цементирования по данным АК-Ш (аппаратура АВАК-7)
38. Определение толщины и наружного и внутреннего диаметра обсадной колонны методом акустической толщинометрии
39. Ультразвуковая дефектоскопия обсадной колонны (UCI) Источник / приемник Колонна Разрешение метода – 5 мм Точность измерения
42. Радиоактивный каротаж При радиоактивном каротаже почти всегда измеряется естественное или наведенное радиоактивное излучение горных пород, пройденных
43. Толщина слоя некоторых веществ, поглощающих половину энергии гамма-квантов (в см)
44. Приборы, осуществляющие γ-дефектометрию, обычно являются комплексными и, кроме дефектометрии, решают еще и задачи цементометрии скважин. Примером
45. СГДТ - 2
46. ГАММА-ПЛОТНОМЕР-ТОЛЩИНОМЕР СКВАЖИННЫЙ ТИПА СГДТ-3 Прибор предназначен для одновременного определения качества цементирования и технического состояния обсадных колонн
58. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

Качество цементирования обсадных колонн :
Решаются следующие задачи:
• - определение высоты подъема цементной

смеси за колонной;
• - изучение характера распределения и плотности цементного камня за колонной;
• - изучение характера сцепления цементного камня с колонной и породой;
• - выявление вертикальных каналов в цементном камне; выявление заколонных перетоков флюида;
• - определение эксцентриситета эксплуатационной колонны относительно стенок скважины.
• В обязательный комплекс ГИС для решения этих задач входят следующие методы: термометрия, АКЦ (в варианте АКШ), ГГДТ.

К дефектам цементного кольца относятся:
• сообщающиеся между собой вертикальные трещины и каналы в цементном камне;
• высокая проницаемость цементного камня;
• зазоры между цементным кольцом, поверхностью колонны и стенками скважины;
• разрывы сплошности цементного кольца.

Слайд 4

• Каналы простираются либо в горизонтальном направлении от поверхности колонны до стенки

скважины, либо вертикально и примыкающие только к поверхности колонны, либо только к стенке скважины. Вследствие ограниченной толщины цементного кольца любые каналы можно считать переточными (низкая герметичность цементного кольца).
• Одностороннее (языковое) цементирование - возникает в результате плохой центровки колонны, когда колонна одной стороной непосредственно прилегает к стенке скважины в результате чего происходит образование участков с невытесненной промывочной жидкостью – потенциальных каналов для межпластовых перетоков.
• Зазоры образуются по всему периметру колонны и считаются переточными, если они простираются на большие расстояния (более 10-20 м) по стволу скважины, имеют размеры более 20 мкм и отмечаются в интервалах коллекторов и водоносных пород.
• Разрывы сплошности цементного кольца относят к нарушению герметичности в том случае, если они близко расположены к высоконапорным горизонтам
• Через дефекты цементного кольца, колонны и НКТ, возникают заколонные перетоки, в результате которых в изолированных пустотах (зазорах, трещинах, кавернах) образуются скопления пластового флюида за колонной, пропуски через негерметичные муфтовые соединения или нарушения обсадной колонны.

Слайд 5

Качество цементирования обсадных колонн
Высота подъёма цемента за обсадной колонной – это

верхняя граница цементного кольца.
Основным методом определения высоты подъема цемента (ОГЦ) за колонной, интервалов частичного заполнения затрубного пространства цементом является термометрия.
Зацементированный интервал отмечается на термограмме повышенными значениями температуры на фоне общего постепенного возрастания ее с глубиной и дифференциацией кривой по сравнению с кривой против незацементированных участков скважины.
Термометрия при ОГЦ проводится во всем интервале от устья до забоя скважины не позже чем через двое суток после цементирования колонны для нормально схватывающихся цементов и через 15-20 часов для быстро схватывающихся цементов. Оптимальное время исследований для нормально схватывающихся цементов – через 15-30 часов после окончания цементирования.
При применении нестандартных цементных растворов и в зоне вечной мерзлоты для определения оптимального времени проведения измерений, необходи-мо выполнить серию временных замеров термометрии в период схватывания цементной смеси через каждые 2-3 часа в течение 1-2 суток после окончания заливки.
Изучение характера распределения цементного камня за колонной, его плотности, определение эксцентриситета обсадной колонны относительно стенок скважины осуществляется методом гамма-гамма цеменометрии-дефектометрии – толщинометрии (ГГДТ).

Слайд 6

Слайд 7

АК. Схематическое изображение акустического поля
а - распространение продольных волн; Т

- период волны; А – амплитуда волны; в - распространение поперечных волн; с- волновая картина; ϕ - фаза волны; t – время.

Слайд 8

Коэффициент поперечного сокращения (коэффициент Пуассона) σ является коэффициентом пропорциональности между относительным

поперечным сокращением Δlс данного упругого тела и его относительным удлинением Δl:

Величина скорости распространения упругой волны по ходу луча зависит от упругих свойств и плотности среды, а также от типа волны. Свойства упругих тел определяются модулем их продольного растяжения и коэффициентом поперечного сокращения.
Модуль продольного растяжения (модуль Юнга) Е равен отношению приложенного напряжения р к вызванному относительному удлинению образца Δl:

Скорость распространения продольной упругой волны в породе

где δП – плотность породы.

Скорость распространения поперечной волны

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Типы аппаратуры акустического каротажа

Слайд 13

α – угол падения (угол между лучом падающей волны и перпендикуляром

К границе раздела); α` - угол отражения;
β – угол преломления (угол луча проходящей волны с перпендикуляром к границе раздела ); ʋ1 и ʋ2 – скорости
распространения волн в средах I и II; фронты волн в последовательные моменты времени t1, t2, … , tn+2 :
1 – падающей продольной волны Р1;
2 – проходящей продольной волны Р12;
3 – головной волны Р121;
4 – отраженной волны Р11;
5 – ось скважины

Распространение упругих волн от расположенного в скважине импульсного сферического излучателя

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

• Оценка качества сцепления цемента с обсадной колонной и горными породами осуществляется

методом широкополосной акустической цементометрии (АКЦ)
• Метод акустической цементометрии выполняется после затвердевания цемента и не ранее, чем через 24 часа после окончания цементирования в интервале от забоя до устья скважины. Наиболее эффективные результаты методом АКЦ получаются при записи полного волнового сигнала на высоких и низких частотах (АКЦ-НВ (ВК).
К дефектам цементного кольца относятся:
• сообщающиеся между собой вертикальные трещины и каналы в цементном камне;
• высокая проницаемость цементного камня;
• зазоры между цементным кольцом, поверхностью колонны и стенками скважины;
• разрывы сплошности цементного кольца.

Слайд 17

Качество цементирования обсадных колонн методом акустической цементометрии
Оценка качества цементирования обсадных труб

в скважине основана на высокой чувствительности динамических параметров (амплитуда Ак, коэффициент затухания aк) акустического сигнала (волны растяжение-сжатие), распространяющегося по колонне, к жесткости механического контакта на границе цементное кольцо-колонна и «прозрачности» данной системы по отношению к волне, проходящей через нее к породе и обратно.
При наличии дефектов (трещины, пузыри, каналы, зазоры) в цементном кольце «прозрачность» системы существенно снижается и сигнал из породы не регистрируется.
Информативными характеристиками метода являются:
• Ак – амплитуда продольной волны, распространяющаяся по незацемен-тированной колонне или обобщенная волна по колонне, цементному кольцу и горной породе (Ацк) в зацементированных интервалах;
• aк- коэффициент затухания волны, распространяющейся по свободной колонне;
• В качестве дополнительной информации регистрируют:
• Ап – амплитуда волны, распространяющаяся по горной породе,
• aп (aцк) - коэффициент затухания волны, распространяющейся по зацементированной колонне и горной породе,
• Dtк–интервальное время распространения волны в колонне, в случае свободной, незацементированной колонны;
• Dtп – интервальное время распространения продольной волны по колонне, цементному кольцу и породе, в зацементированных интервалах

Слайд 18

Слайд 19

Фазокорреляционная диаграмма представляет собой волновое поле, развернутое в двух координатах: глубина-время.
ФКД

получается путем выделения и высвечивания на экране осциллографа точек перехода сигнала через, нулевой (или любой заданный) уровень
Точки, относящиеся к одинаковой фазе колебания, сливаются в одну линию фазовой корреляции.
ФКД дает информацию о кинематических особенностях всех типов волн, а также используется для контроля правильного срабатывания вычислительных блоков наземных приборов АКЦ.
Палетка для определения Тк при установке «окна» в зависимости от внутреннего диаметра колонны и диаметра электроакустических преобразователей.
Сцепление цементного камня с колонной и породой в скважине, как правило, не происходит из-за глинистой пленки или корки на поверхности труб колонны и стенках скважины, поверхность обсадных труб обычно покрыта смазкой, окалиной, ржавчиной, лаком, что препятствует непосредственной связи цементного камня с металлом. Поэтому, применительно к каждой из границ в затрубном пространстве, введены следующие градации этого понятия: хороший (или жесткий) контакт, частичный и отсутствие.

Слайд 20

"Свободная", незацементированная колонна – в пространстве между колонной и стенкой скважины

может находиться невытесненный буровой раствор (цемент за колонной отсутствует) или несхватившийся цементный раствор,
или зазор между цементным камнем и колонной более 50мкм (отсутствие контакта),
или разрыв сплошности цементного кольца на участке не менее длины зонда,
а также наличие трещин и любых других дефектов в цементном кольце, препятствующих прохождению сигнала от измерительного зонда к горной породе и обратно и ослабляющих регистрируемый сигнал до уровня аппаратурных шумов.
В этом случае существует интенсивная продольная волна по колонне и поверхностные трубные волны.
Остальные волны будут ослаблены из-за наличия нескольких границ перехода твердой в жидкую фазу и наоборот.
Регистрируемое значение скорости будет практически постоянным и равным скорости волны в колонне:
• V = Vk = const или D t = Dtк= const

Слайд 21

• «Свободная», незацементированная колонна.
Снижение Ак до 0,7-0,8 от.е. указывает на большой коэффициент

усиления приемного тракта, что приведет к ошибкам при интерпретации.

Слайд 22

•Незацементированная обсадная колонна.
•ЛФК продольной акустической волны, распространяющейся по колонне, представлены

в виде параллельных линий. Напротив муфтовых соединений наблюдаются конусообразные сдвиги ЛФК высокочастотного сигнала. Значения Ак максимальны и уменьшаются на муфтовых соединениях.
• Волнистость ЛФК в правой части и некоторое снижение амплитуды Ак свидетель-ствуют о том, что колонна в некоторых точках касается стенки скважины.

Слайд 23

•Незацементированная колонна жестко прилегающяя к стенке скважины (А) и не прилегающяя

(Б)
Имеется непосредственная связь колонны с породой и часть акустической энергии распространяется по породе.
Высокочастотный отраженный сигнал на участке Б указывает на отсутствие прилегания колонны к стенке скважины. Значения Ак увеличиваются до 0,8-0,9 от.ед.

Слайд 24

Хороший контакт - в пространстве между колонной и стенкой скважины находится

сформировавшийся сплошной цементный камень, контактирующий с колонной и породами – зазор между ними отсутствует.
Характеризуется возник-новением обобщенных РРР и РSР волн, распространяющихся со скоростями, близким к скорости продольной волны в породе в необ-саженной скважине,
V = Vп или Dt =Dtp.
Волна распространяющаяся по колонне Ак уменьшается до нулевых значений.

Слайд 25

•Хороший контакт цементного камня с высокоскоростной породой.
•ЛФК зарегистрированные в колонне хорошо

коррелируются с ЛФК полученными в открытом стволе.
•Изменение величины Ак в интервале 2430-2450м вызвано попаданием в фиксированное окно Ак волны «высокоскоростной» волны по породе.
•В интервале 2410-2430м она имеет меньшую скорость и поэтому Ак=0

Слайд 26

Частичное сцепление – понятие применяется при наличии нескольких видов дефектов контакта

и цементного камня:
1. колонна зацементирована частично - контакт цементного камня с колонной не по всей поверхности, связь со стенкой скважины отсутствует. В этом случае волна в колонне будет несколько ослаблена, и вместо первого экстремума, который заключен в фиксированном окне, регистрируется второй-четвертый, последующие экстремумы. Вследствие отсутствия контакта цементного камня с породами волна в породе не регистрируется. Соотношение скоростей будет иметь вид V = Vк – 6V. или Dt = Dtк + 6Dt, где 6V характеризует кажущееся уменьшение скорости вследствие регистрации последующих экстремумов.

Слайд 27

•2. колонна зацементирована, но контакт со стенкой скважины отсутствует,
между ними

существует кольцевой микро-зазор
в этом случае волна в колонне также ослаблена,
но вследствие отсутствия контакта цементного камня с породами продольная волна, распространяющаяся в породе, отсутствует (затухает). Волновой пакет содержит другие типы волн, более медленные и интенсив-ные.
• Соотношение скоростей будет следующее:
• V < Vp < V k или
• Dt > Dtp >Dtк.

Слайд 28

•3. колонна зацементирована, но контакт с породой слабый (либо присутствует не

полностью сформировавшийся цементный камень, либо дефект в пространстве между цементным камнем и стенкой скважины – глинистая корка)
• В этом случае волна по колонне отсутствует. Продольная волна, распространяющаяся в породах, значительно ослаблена. Так как уменьшение амплитуд более значительно для длинного зонда, измеряемые значения скорости продольной волны уменьшаются:
• V = V – 6V или Dt =D tр + 6Dt, где 6Dt равно одному-двум периодам колебаний.
• При этом кривые Dt и Dtр должны быть достаточно "жестко" коррелированы.
• Прерывистые, извилистые ЛФК волны по породе указывают на частичность контакта цемента с породой

Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

АК.Конструкция скважинного прибора.

Основные элементы глубинного прибора — излучатели и

приёмники упругих волн. Излучателями служат магнитострикционные преобразователи, изменяющие радиус металлического (пермендюр, никель) цилиндра под действием переменного магнитного поля, или пьезоэлектрические преобразователи из титаната бария, цирконата свинца, создающие колебания в результате воздействия переменного электрического поля.
Приёмники — пьезоэлектрические элементы, преобразующие механическую энергию упругих волн в электрические импульсы.

Слайд 32

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Динамические и кинематические характеристики волн, регистрируемых в обсаженных скважинах, определяются условиями

на границах цементного камня с колонной и с породой, соотношением волновых сопротивлений горной породы и колонны zп/zк, а также соотношением длины волны и толщины стенки колонны λ/h. Количество энергии упругих колебаний, удерживаемой в обсадной колонне, уменьшается при увеличении жесткости контактов на границах цементного камня, а также при увеличении значений zп/zк и λ/h. Жесткий контакт характеризуется непрерывными нормальными и тангенциальными напряжениями и смещениями. При жестком контакте двух сред образуется обобщенная волна, которая распространяется вдоль границы с некоторой промежуточной скоростью.

Слайд 36

Оценка насыщенности пласта и качества цементирования по данным АК-Ш (аппаратура АВАК-7)

Слайд 37

Слайд 38

Определение толщины и наружного и внутреннего диаметра обсадной колонны методом акустической

толщинометрии

Слайд 39

Ультразвуковая дефектоскопия обсадной колонны (UCI)
Источник / приемник
Колонна
Разрешение метода – 5 мм
Точность

измерения толщины стенки колонны 0,4 мм

Слайд 40

Слайд 41

Слайд 42

Радиоактивный каротаж
При радиоактивном каротаже почти всегда измеряется естественное или наведенное

радиоактивное излучение горных пород, пройденных скважиной, и регистрируется кривая его изменения.
Измерение интегрального гамма-радиоактивного естественного поля выполняет аппаратура ГК. Скважинные приборы ГК включают в себя приемник гамма-квантов, на выходе которого гамма кванты формируют поток электрических импульсов, устройство обработки потока импульсов, выходной каскад. Спектральные приборы ГК имеют с своем составе спектральный анализатор.
Наведенное радиоактивное излучение горных пород вызывается радиоактивным источником, установленным на скважинном приборе. Такие приборы, кроме источника содержат в себе еще детектор, устройство обработки и выходной каскад. Наведенное излучение представляет собой либо поток нейтронов, либо поток гамма-частиц. В последнем случае в приборе устанавливают канал ГК.
Приборы гамма-гамма-каротажа определяют объемную плотность среды, измеряя интенсивность рассеянных γ-квантов, излученных источником.

Слайд 43

Толщина слоя некоторых веществ, поглощающих половину энергии гамма-квантов (в см)

Слайд 44

Приборы, осуществляющие γ-дефектометрию, обычно являются комплексными и, кроме дефектометрии, решают еще

и задачи цементометрии скважин. Примером могут служить скважинные гамма-гамма-дефектомеры-толщиномеры, такие как СГДТ-2 и СГДТ-3. На рис. 19.4 показано устройство скважинного прибора СГДТ-3 в продольном разрезе. Прибор представляет собой комбинацию 2 зондов ГГК, короткого и длинного, с одним источником.
В качестве источника у-квантов использован радионуклид Cs137. Детектор короткого зонда-толщиномера размещен в 19 см от источника. Это расстояние и углы наклона коллимационных отверстий выбраны так, чтобы интенсивность рассеянного у-излучения зависела, главным образом, от толщины обсадной колонны. На рис. 19.5 приведен пример диаграммы 1п зонда-толщиномера. Детектор длинного зонда-дефектомера состоит из 3 (через 120°) сцинтилляционных счетчиков

Слайд 45

СГДТ - 2

Слайд 46

ГАММА-ПЛОТНОМЕР-ТОЛЩИНОМЕР СКВАЖИННЫЙ ТИПА СГДТ-3
Прибор предназначен для одновременного определения качества цементирования и

технического состояния обсадных колонн внешним номинальным диаметром 146 ... 168 мм.
Прибор обеспечивает регистрацию четырех независимых параметров и нанесение их на следующие диаграммы: толщинограммы, служащие для определения средней по периметру толщины стенки обсадных труб; интегральные цементограммы, служащие для определения средней по периметру плотности вещества в затрубном кольцевом пространстве; селективные цементограммы, служащие для качественной оценки эксцентриситета обсадной колонны в скважине и плотностной неоднородности веществ в затрубном пространстве; диаграммы, служащие для привязки муфт обсадной колонны к геологическому разрезу скважины.
С помощью прибора решаются следующие нефтепромысловые задачи:
определение высоты подъема тампонажной смеси в затрубном пространстве;
определение интервалов, содержащих различные тампонажные смеси (чистый цемент, гельцемент и др.);
определение характера заполнения затрубного пространства тампонажной смесью по стволу и периметру; определение эксцентриситета колонны в скважине; определение каналов и каверн в цементном камне; определение соединительных муфт центрирующих фонарей, специальных пакетов и т.п. и привязка их по глубине к геологическому разрезу скважины; определение интервалов механического и коррозионного износа труб обсадной колонны.

Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Слайд 50

Слайд 51

Слайд 52

Слайд 53

Слайд 54

Слайд 55

Слайд 56

Контроль технического состояния скважин методами ГИС. Контроль качества цементирования скважин

Содержание

Качество цементирования обсадных колонн :Решаются следующие задачи:• - определение высоты подъема цементной

• Каналы простираются либо в горизонтальном направлении от поверхности колонны до стенки

Качество цементирования обсадных колоннВысота подъёма цемента за обсадной колонной – это

АК. Схематическое изображение акустического поля а - распространение продольных волн; Т