4.3.4 Применение метода термометрии при контроле цементирования скважин

Метод термометрии применяется для определения высоты подъема цементного раствора за обсадными колоннами путем регистрации тепловых эффектов, созданных экзотермической реакцией схватывания цемента. Выделяющееся тепло повышает температуру в интервале, где находится цемент. Уровень подъема цемента отбивается по резкому увеличению температуры. Эта операция называется еще «отбивкой цементного кольца» – (ОЦК). В интервале ствола скважины, находящемся ниже уровня цемента, температурная кривая осложнена резкими отклонениями, вызванными неравномерностью толщины цементного кольца и различием тепловых свойств горных пород.

Наибольшее выделение тепла при схватывании цемента происходит, как правило, через 5 – 10 часов после его затворения. Для получения наилучших результатов замер термометром обычно производят после освобождения устья скважины от цементировочной головки и не позднее 12 – 18 часов после окончания операции цементирования.

Основными ограничениями к применению метода термометрии являются:

– невозможность определения равномерности распределения цементного камня в заколонном пространстве скважин;

– неэффективность при использовании облегченных цементных растворов.

Однако этот метод в связи с существенными ограничениями к применению вытесняется другими, более эффективными методами.

4.4 Общие положения контроля технического состояния обсадных колонн

Эксплуатационная надежность и экологическая безопасность скважины, как сложного инженерного сооружения, во многом определяется техническим состоянием обсадных колонн, являющихся основным элементом крепи. Повреждения обсадных колонн являются причинами различных осложнений, предопределяют межколонные проявления и межпластовые перетоки, загрязнение недр, источников водоснабжения и окружающей среды, а при определенных условиях могут приводить к открытым фонтанам, грифонам и другим аварийным ситуациям.

Помимо отмеченного, скрытые дефекты труб часто образуются в процессе проведения погрузочно–разгрузочных операций и транспортировки их на буровую. Последнее обуславливает необходимость проведения в ответственных случаях дефектоскопии обсадных труб до после их спуска в скважину.

При эксплуатации скважин повреждения обсадных колонн могут происходить из–за механических напряжений, образующихся в разных частях обсадных труб при воздействии внутреннего давления при опрессовках, нагнетании в пласт жидкости и гидравлическом разрыве пласта, изменения теплового режима скважин, снижения пластового давления, разрушения призабойной зоны (при выносе песка и истощения пластов), усталостных явлений в материале труб и т.п.

На поздней стадии эксплуатации скважин часто имеют место коррозионные повреждения обсадных колонн (особенно при наличии углекислого газа и сероводорода в пластовом флюиде).

Таким образом, оказывается необходимым осуществлять мониторинг на протяжении всей "жизни" скважин как при строительстве, так и при их эксплуатации путем проведения комплексных геофизических исследований в следующей последовательности и направлениях:

– снятие фоновой кривой – дефектограммы (дефектоскопия обсадной колонны), характеризующей наличие или отсутствие дефектов металлургического производства труб, т.е. получение дефектоскопического паспорта обсадной колонны;

– профилеметрия обсадной колонны для определения ее первоначального проходного сечения и контроля правильности свинчивания из труб с разной толщиной стенок с помощью контактных – электромеханических и бесконтактных – электромагнитных профилемеров;

– определение высоты подъема цемента и оценка состояния цементного кольца (снятие фоновой кривой) по двум границам: колонна – цементный камень – порода;

– дефектоскопия обсадной колонны после ее опрессовки (в случае негерметичности – для определения мест негерметичности и характера повреждений обсадной колонны);

– дефектоскопия и профилеметрия обсадной колонны после ее перфорации (для определения возможных деформаций обсадных труб и наличия трещин выше и ниже зоны прострела, а также для оценки степени опасности обводнения продукции скважин из–за несоответствия длин фактического и проектного интервалов перфорации);

– профилеметрия обсадных колонн для определения механического износа в участках интенсивного искривления стволов скважин;

– определение остаточной толщины изношенных обсадных труб и оценка их остаточной прочности;

– дефектоскопия обсадных колонн для прогнозирования и предупреждения возникновения заколонных перетоков за счет сквозных проржавлений и других повреждений труб, образующихся при эксплуатации скважин (в зонах дефектов металлургического производства и иных дефектов, а также в зонах концентрации механических напряжений);

– дефектоскопия и профилеметрия обсадной колонны перед проведением ремонтных работ, определение состояния цементного кольца (по двум границам: колонна – цементный камень – порода) и обнаружение заколонных перетоков флюида ;

– дефектоскопия и профилеметрия обсадных колонн перед забуриванием наклонных и горизонтальных стволов из старых скважин.