4.3.2 Метод гамма–гамма–каротажа

Для контроля качества цементирования обсадных колонн методом гамма–гамма–каротажа (ГГК) разработаны специальные приборы (гамма–

дефектомеры – толщиномеры типа СГДТ (СГДТ–2, СГДТ–3, СГДТ–НВ и др.)

Основными элементами гамма – дефектомера – толщиномера СГДТ–2 являются:

– источник γ –излучения, установленный в нижней части скважинного прибора;

– детектор γ –излучения, расположенный в скважинном приборе внутри массивного свинцового экрана с вертикальной прорезью (так называемого коллиматора), который установлен на определенном расстоянии от источника на вращающемся (с помощью электродвигателя) основании.

Поэтому, при непрерывном перемещении прибора в стволе скважины происходит сканирование как обсадной колонны, так и заколонного пространства и регистрируется круговая цементограмма и толщинограмма, характеризующие изменение интенсивности рассеянного γ – излучения по окружности. Интервалы, где цементный камень (ЦК) отсутствует или не полностью заполняет затрубное пространство, отмечаются как участки пониженной плотности.

Скважинные гамма–дефектомеры–толщиномеры СГДТ–2, СГДТ–3 и СГДТ–НВ позволяют определить:

– высоту подъема цементного раствора;

– качество заполнения затрубного пространства цементным раствором и равномерность его распределения за колонной (по периметру скважины и вдоль ее оси);

– эксцентриситет колонны в стволе скважины;

– места расположения муфт и центрирующих фонарей;

– средний диаметр и среднюю толщину труб обсадных колонн с погрешностью 0,5 мм;

Однако на качество получаемой информации влияют барит в буровом растворе и отложения радиоактивных солей в скважинной зоне и на внутренних стенках обсадной колонны. Другими их недостатками являются:

– сложность аппаратуры, требующая высококвалифицированного об­служивания и тщательной подготовки к исследованиям;

– низкая скорость исследований;

– использование радиоактивных изотопов для создания гамма–излу­чения накладывает дополнительные требования к безопасности прове­дения исследований, а сами исследования приравниваются к аварий­ным работам в скважинах из–за опасности оставления радиоактивного источника на забое.

4.3.3 Метод радиоактивных изотопов

В зарубежной и отечественной практике известны способы радиоактивного каротажа с использованием меченых веществ, обладающих различными аномальными ядерно–физическими свойствами относительно окружающей среды и наличие которых надежно выделяется методами радиоактивного каротажа. (В качестве меченого вещества могут быть использованы как радиоактивные изотопы – метод радиоактивных изотопов, так и изотопы, обладающие аномально–высоким сечением захвата тепловых нейтронов – нейтронный метод меченого вещества).

При исследовании технического состояния скважин метод радиоактивных изотопов применяется для оценки качества первичного цементирования, определении характера заполнения заколонного пространства скважин тампонажным раствором, выявлении путей распространения ремонтных составов за обсадными колоннами при вторичном или исправительном цементировании, обнаружении мест негерметичности обсадных колонн, а также при проведении ремонтных работ по изоляции водопритоков, ликвидации межпластовых перетоков флюидов, устранению миграции газа в заколонном пространстве скважин и т. п.

Для определения высоты подъема цемента в затрубном пространстве в цемент добавляют меченое вещество – какой–либо искусственный радионуклид с небольшим периодом полураспада, (например, I¹³¹, T_1/2 =8 дней) или размельченную урановую руду с небольшим содержанием U. В общем случае меченое вещество может быть введено в скважину в виде водного раствора солей изотопа, суспензии, на твердом носителе (песке и т.д.) путем:

– продавливания растворов и смесей, приготовленных на поверхности в специальных емкостях с помощью насосов цементировочных агрегатов;

– введения в поток воды, закачиваемой в скважину;

– использования глубинных инжекторов, в виде дистанционной поршневой системы или порохового заряда;

– с помощью пулевых перфораторов, выстреливающих специальными пулями, начиненными меченым веществом и т. п.

Недостаток этого метода – необходимость соблюдения правил техники безопасности при работе с радиоактивными веществами. Зато этот метод позволяет не только выполнить ОЦК, но и оценить полноту заполнения затрубного пространства цементным камнем, если детектор γ–излучения поместить во вращающийся экран с прорезью.

В АО НПЦ «Тверьгеофизика», разработана также методика по применению короткоживущих изотопов для контроля герметичности цементного кольца в заколонном пространстве скважин, суть которой заключается в приготовлении раствора, меченого радионуклидами натрия – 24, закачке его в скважину с последующей индикацией радиоактивных аномалий стандартной аппаратурой, имеющей канал гамма – каротажа 19. Приготовление радионуклидов натрия – 24 производится в стационарных условиях или по приезду на скважину с помощью специального активационного устройства ТАУ–2 с использованием источника, имеющего выход нейтронов не менее 2 – 5 ^. 10 ⁷ с ^–1 (Pu – Be или Cf –252 – плутоний – бериллий или калифорний соответственно).

Выбор натрия – 24 обусловлен малым периодом полураспада (15 часов), высокой энергией выхода гамма – квантов (1,37 и 2,75 МэВ) при использовании широкодоступных активируемых соединений натрия Na₂ CO₃ и Na HCO₃, отсутствием адсорбции при контакте с твердой фазой в скважине и т. п.