4.2 Основные задачи контроля технического состояния крепи скважин

Основными задачами контроля являются:

– определение высоты подъема цемента и сплошности цементного кольца за обсадными колоннами;

– определение качества цементирования и герметичности заколонного пространства скважин;

– получение фоновых кривых, характеризующих первоначальное состояние цементного кольца после цементирования скважин;

– получение фоновых кривых, характеризующих первоначальное техническое состояние обсадных колонн (с целью формирования "паспорта" их технического состояния);

– определение зон износа обсадных колонн, остаточной толщины труб и их остаточной прочности;

– обнаружение порывов и трещин по телу обсадных труб и их характера (продольных, поперечных, направленных под углом к оси обсадной колонны);

– обнаружение интервалов интенсивной коррозии и сквозных проржавлений обсадных колонн;

– обнаружение негерметичных муфтовых соединений и иных мест негерметичности обсадных колонн;

– обнаружение интервалов заколонных перетоков, источников обводнения продукции скважин и др.

4.3 Оценка качества цементирования скважин

При качественном цементировании скважин обеспечивается:

– наличие в затрубном пространстве затвердевшего цемента, поднятого до проектной глубины от устья;

– равномерность распределения цемента в затрубном пространстве;

– сплошность цементного камня и хорошее его сцепление с колонной и стенкой скважины;

– герметичность заколонного пространства скважин.

Основным критерием качества цементирования скважин является надежная изоляция пластов – коллекторов с различным флюидосодержанием и отсутствие межпластовых перетоков флюидов.

Контроль качества цементирования скважин традиционно осуществляется акустическими, термическими и радиоактивными методами.

4.3.1 Акустический контроль качества цементирования скважин

Определение степени сцепления цемента с колонной и с горной породой определяется только по данным акустической цементометрии (АКЦ). Если обсадная колонна (ОК) не имеет сцепления с цементом (свободна), то упругие колебания, возбужденные в ОК, не передаются цементному камню, и упругая волна распространяется по колонне со скоростью 5201 м/с при относительно небольшом ослаблении.

В случае качественной заливки и при хорошем сцеплении, между колонной и цементом имеется акустический контакт и упругие колебания в колонне возбуждают такие же колебания в цементном камне. Поэтому большая часть их энергии рассеивается на пути между источником и приемником. Приемник регистрирует значительное ослабление и быстрое затухание этих колебаний.

Акустический контроль качества цементирования скважин (АКЦ) осуществляется с помощью специальных скважинных приборов – цементомеров и основан на различии затухания и скорости распространения упругих колебаний в зависимости от плотности сцепления цементного камня с колонной и стенкой скважины. Качество цементирования традиционно оценивается по трем измеряемым параметрам:

– амплитуде продольной волны в колонне Ак;

– амплитуде продольной волны в породе Ап;

– времени распространения продольной волны в породе t_п.

Основную информацию о качестве цементирования скважин несут параметры Ак и t_п. Малая амплитуда Ак (не более 0.2 от максимального значения) служит основным признаком сцепления цементного камня с колонной, а большая (не менее 0.8 от максимального значения) указывает на отсутствие этого сцепления. Отклонение времени распространения продольной волны в породе t_п от времени пробега упругой волны по колонне t_к служит признаком наличия цемента за колонной и его сцепления с ней. (Плохому сцеплению цемента с колонной и образованию зазора между колонной и цементным кольцом может способствовать наличие глинистой корки, эксцентричное положение колонны в стволе скважины, плохое качество цементного раствора из–за перемешивания его с промывочной жидкостью в процессе цементирования скважины).

На основании перечисленных признаков оценивают качественное состояние цементного камня в затрубном пространстве с выделением интервалов, характеризующихся:

– наличием в затрубном пространстве цементного камня, жестко связанного с колонной (хорошее сцепление);

– неполным заполнением затрубного пространства цементным камнем или плохой связью с колонной (плохое сцепление);

– отсутствием сцепления цементного камня с колонной или вообще отсутствием цемента в затрубном пространстве;

– чередованием участков, хорошо и плохо сцементированных с колонной, содержащих и не содержащих цементный камень в затрубном пространстве (частичное сцепление). Схема интерпретации диаграмм АКЦ показана в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Схема интерпретации диаграмм АКЦ

Амплитуда Ак	Величина tп	Отбивка муфт	Результаты интерпретации
Максимальная	tп = tк	отбиваются	Цемент отсутствует или не сцеплен с колонной
0.2–0.8 от максимального значения	tп ≈ tк	отбиваются	Частичное сцепление цемента с колонной
Минимальная (нулевая)	tп > tк	Не отбиваются	Хорошее сцепление цемента с колонной

Растущий спрос на проведение исследований методом акустической цементометрии непрерывно сопровождался совершенствованием технических средств измерений, способов регистрации данных, визуализации первичных данных и результатов их обработки и интерпретации. Вместо скважинных приборов с двухэлементным (излучатель И – приемник П) измерительным зондом появились приборы с трехэлементными (ИПП) и более зондами с цифровой регистрацией первичных данных. Применение вычислительной техники позволило перейти к их многовариантной обработке, уменьшающей погрешность подготовленных заключений о качестве цементирования колонн и заколонного пространства скважин.

Вместе с тем стан­дартное заключение, подготовленное по материалам АКЦ, не позволяет судить об изоляция пластов – коллекторов с различным флюидосодержанием, отсутствии межпластовых перетоков флюидов и герметичности заколонного пространства скважин, т.к. ограничивается предоставлением лишь косвенных сведений о состоянии контактов цементного камня с обсадной колонной и с горными породами.

Поэтому для оценки надежности изоляции заколонного пространства нефтяных и газовых скважин оказывается необходимым привлечение других геофизических методов (например, гамма–гамма каротажа, метода радиоактивных изотопов, термометрии и спектральной шумометрии и др.).