53. Оценка качества цементирования колонн по термометрии

Метод термометрии позволяет:

• установить верхнюю границу цементного кольца;

• выявить наличие или отсутствие цемента в затрубном пространстве;

• определить степень равномерности распределения цемента по разрезу, связанную с литологией пород.

Зацементированный интервал по термограмме отмечается повышенными значениями температуры на фоне общего постепенного возрастания ее с глубиной и расчлененностью кривой по сравнению с кривой против незацементированных участков скважин (рис. 36). Наибольшие аномалии на термограмме можно зафиксировать в промежутке времени от 6 до 24 ч после окончания заливки цемента.

Уровень цемента по термограмме устанавливается на 5-10 м ниже начала подъема температурной кривой, тем самым учитывается распространение тепла вдоль ствола скважины.

В интервале нахождения цемента дифференциация температурной кривой обусловлена литологией и кавернозностью разреза. Как правило, из-за различия тепловых сопротивлений песчаным, карбонатным, метаморфическим и изверженным породам соответствуют пониженные температурные аномалии, глинистым – повышенные. Кроме того, в глинистых породах температурный эффект чаще всего усилен за счет каверн, заполненных цементом. Неувязка температурных аномалий с литологией разреза свидетельствует о некачественном цементировании обсадной колонны (односторонняя заливка, разрывы сплошности цементного камня за колонной и др.).

Рис. 36. Определение качества цементирования обсадной колонны

по данным термометрии и гамма-гамма-метода:

1, 3 – интервалы с некачественной заливкой цемента,

2 – интервал качественного цементирования

Недостатки метода:

• зависимость температурного поля от времени проведения измерений после закачки цемента (по истечении 2 сут и более экзотермический эффект исчезает);

• малая эффективность повторных измерений из-за нивелирования температурных аномалий за счет перемешивания жидкости в стволе скважины;

• сложность отбивки границы цементного кольца при высоких температурах окружающих пород на больших глубинах (свыше 2000 м);

• невозможность контроля степени твердения цемента, характера распределения его за колонной по периметру скважины и сцепления с колонной и горными породами

Контрольные вопросы

1. Каким образом можно оценить качество цементирования по термометрии?

2. Какие недостатки у метода оценки качества цементирования по термометрии?

54. Оценка качества цементирования колонн по методу радиоактивных изотопов

Метод позволяет:

• определить высоту подъема цемента;

• выявить наличие цемента и установить характер его распределения в затрубном пространстве;

• обнаружить в цементном камне каналы.

Наличие цемента в затрубном пространстве и его уровень подъема отмечается повышенными значениями гамма-активности на кривой ГМ за счет добавления в цементный раствор радиоактивных изотопов. До закачки активированного цемента регистрируют первоначальную кривую ГМ. Для активации цемента обычно применяют короткоживущие изотопы ¹³¹U, ⁵⁹Fe, ⁹⁵Sr, ⁶⁵Zn, ²²²Rn. Если требуется установить лишь высоту подъема цемента, то активируется только его первая порция.

С целью изучения характера распределения цемента в затрубном пространстве регистрируют кривую интенсивности гамма-излучения в функции угла поворота свинцового экрана с продольной щелью, окружающего счетчик гамма-квантов. Если цемент распределен вокруг колонны равномерно, а фактический диаметр скважины постоянен в разных направлениях, то кривая ГМ будет близка к прямой, параллельной оси абсцисс. При неравномерной толщине цемента вокруг колонны на кривой ГМ будут отмечаться отчетливые минимумы ΔI_{γ и min} и максимумы ΔI_{γ и max}. Чем более неравномерно распределен цемент за колонной, тем значительнее разница ΔI_{γ и} = ΔI_{γ и max} – ΔI_{γ и min}.

Этот метод применяется в том случае, когда требуется закачать небольшое количество активированного цемента, например при ремонтных работах. Повторная заливка активированного цемента позволяет обнаружить в цементном камне каналы. Расхождение в значениях интенсивности ΔI_{γ и} на кривых ГМ, снятых после цементирования колонны без изотопов и с их добавкой, свидетельствует о перемещении активированного цементного раствора по каналам в цементном камне.

Качество цементирования обсадных колонн можно также оценить путем закачки в перфорированный интервал активированной изотопами жидкости.

Порядок работы с изотопами следующий:

• регистрируется контрольная кривая ГМ в исследуемом интервале скважины;

• через насосно-компрессорные трубы, опущенные в скважину до уровня верхних перфорационных отверстий, закачивают в скважину и задавливают в отверстия активированную жидкость;

• через 3-4 ч проводят интенсивную промывку скважины через пространство между колонной и НКТ;

• после подъема НКТ регистрируют повторную кривую ГМ.

Сопоставление контрольной и повторной кривых ГМ позволяет выявить интервалы проникновения активированной жидкости за колонной. При хорошем качестве цементирования колонны активированная жидкость проникает только в интервал перфорации, при плохом – ниже или выше зоны перфорации.

Недостатки метода:

• необходимо соблюдать особые правила техники безопасности;

• применение его возможно только в перфорированных скважинах;

• исследуются сравнительно небольшие участки заколонного пространства;

• трудоемкость работ, приводящая к длительному простою скважин.

Контрольные вопросы

1. Каким образом оценивается качество цементирования по методу радиоактивных изотопов?

2. Какой порядок работы с изотопами при оценке качества цементирования?