3. Расчётная часть.

3.1 Методика определения качества цементирования по данным акц.

Акустические исследования проводят в скважинах, заполненных жидкостью. Для акустического контакта излучателей и приемников с окружающей средой необходимо наличие жидкости. В скважине разгазирование промывочной жидкости ухудшает контакт, приводит к сильному затуханию волн. Высокий коэффициент затухания волн в некоторых породах также может привести к сильному затуханию волн, уменьшению амплитуды первых вступлений ниже порога срабатывания электронной схемы и регистрации вместо них последующих фаз упругой волны. Это явление, называемое проскальзыванием цикла, в первую очередь наблюдается на большом зонде.

Методика АК, включая выбор переменных параметров аппаратуры, должна быть такой, чтобы обеспечить минимальное искажение акустического сигнала, поступающего к приемнику, или искажение, которое при сохранении полезной информации подавляло бы различные помехи.

Оптимизацию режимов измерений рассмотрим в основном применительно к наиболее распространенному методу головных волн.

Анализ волновой картины в обсаженной скважине (см. § 58) показал, что наиболее чувствительным к качеству цементирования и одновременно легко регистрируемым параметром является амплитуда А_цк, продольной волны по колонне. В интервалах хорошего сцепления амплитуда А_цк практически равна нулю (не более 1—2% от максимальной величины А_цк). Промежуточные значения А_цк наблюдаются при неполном заполнении затрубного пространства цементом или его сцеплении с колонной лишь по части периметра. Однако в высокоскоростном

(l-длина зонда) разрезе промежуточные значения А_цк могут соответствовать и участкам с хорошим сцеплением цемента (как с колонной, так и с породой), поскольку здесь волна по породе проходит за то же время, что и по колонне.

Для различения подобных случаев и привлекается время t_p первого вступления. Получение значений t_p, отличающихся от времени T_к пробега волны по колонне, является признаком жесткой связи цемента с колонной. Случай t_p = t_к интерпретируется неоднозначно: это может быть обусловлено не только плохой связью колонны с цементом или отсутствием последнего, но и совпадением времени пробега по породе со значением t_к.

Если в интервале выполняется условие t_p = t_к, необходимо использовать диаграммы АК, полученные еще до крепления скважины. Когда скорость волн до крепления скважины существенно отличается от скорости в колонне, этот интервал интерпретируется как не имеющий сцепления колонны с цементом.

Информацию о качестве цементирования могут нести и некоторые другие особенности диаграмм акустического цементомера. Например, при отсутствии связи цемента с колонной на диаграммах А_цк, А_р и t_p наблюдаются отклонения («всплески»), соответствующие моментам прохождения базы мимо соединительных муфт обсадной колонны.

Схема интерпретации диаграмм АКЦ совместно с данными АК в необсаженной скважине приведена на рис. 131.

Рис. 131. Схема интерпретации диаграмм акустического цементомера совместно с данными акустического каротажа (по П. А. Прямову)

I — кривые АК до крепления скважины; II — кривые АКЦ; III — отметки муфт; IV —

результаты интерпретации; сцепление цемента: 1 — хорошее с колонной и породой, 2 —

хорошее с колонной, плохое с породой, 3 — хорошее с колонной, неизвестное с породой, 4 —

плохое с колонной; 5 -— отсутствие цементного камня или его сцепления с колонной

Термином частичное сцепление принято обозначать случаи чередования участков хорошего сцепления с зонами плохого сцепления или не содержащими цемента. Плохое сцепление — неполное заполнение затрубного пространства цементом или Плохая (только на части периметра) связь с колонной.

В отличие от гамма-гамма-цементомеров акустические цементомеры выявляют малые зазоры между цементом и колонной, не обнаруживаемые гамма-гамма-цементомерами, но могущие служить путями перетока пластовых жидкостей и, тем более, газа. В то же время АЦК слабо чувствительны к наличию даже относительно больших каналов внутри цементного тела.

Для повышения эффективности акустической цементометрии опробованы также повторные исследования при различном давлении промывочной жидкости внутри колонны. Если низкие амплитуды А_цк связаны со скользящим контактом между колонной и цементом, например с небольшим зазором, образующимся из-за усадки цементного камня, то при поднятии давления внутри колонны происходит некоторое его расширение и рост демпфирующего влияния цемента: амплитуда волны по колонне резко уменьшается и при достаточном избыточном давлении становится практически нулевой. При наличии каналов в цементном кольце амплитуда снижается только частично и выходит на насыщение при некотором среднем значении А_цк. По величине давления р, при котором значение А_цк обращается в нуль, т. е. достигается хороший контакт между колонной и цементом, приближенно определяют толщину зазора.