ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.3. Контроль качества цементирования методами АКЦ и АКЦ-С в высокоскоростном и низкоскоростном разрезах при проведении гидроразрыва пласта

131

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

могут влиять и другие факторы (трещиноватость пород, битуминозность и др.).

В приборах акустической цементометрии используются короткие трехэлементные измерительные зонды с расстоянием между ближайшими излучателем и приемником от 0,7 до 1,5 м и базой зондов (расстояние между приемниками) – в пределах

0,3–0,6 м.

Расстояние между приемниками (база S) характеризует разрешающую способность зонда: чем меньше база, тем более тонкие слои могут быть выделены на диаграммах АКЦ. Середина является точкой записи.

Контроль качества и состояния цементного кольца подразумевает решение следующих задач:

1. Определение уровня подъема и качества контакта це-

мента с колонной и породой по интервалам исследования. Основные критерии для определения отсутствия кон-

такта (либо отсутствия цемента за колонной):

–амплитуда Ак – max;

–коэффициент эффективного затухания αк волны по колонне < 5 дБ/м;

–значение интервального времени Tк распространения волны по колонне, равное 176–187 мкс/м (рис. 2.4);

2.Выделение интервала с бездефектным цементным кольцом, имеющим сплошной (жесткий) контакт с обсадной колонной и горными породами.

3.Выявление интервалов с дефектами в цементном кольце (каналы, разрывы, микрозазоры).

4.Определение типа дефекта в цементном кольце – объемный или контактный.

Под объемным дефектом понимается образование в цементном кольце каналов (каналы – это дефекты цементного кольца, простирающиеся в вертикальном сечении скважины от поверхности колонны до стенки скважины или примыкающие

132

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.4. Контроль качества цементирования методами АКЦ и АКЦ-С при разных режимах исследования скважины (фон – давление 100 атм – понижение уровня до 400 м)

133

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.5. Контроль качества цементирования методами АКЦ и АКЦ-С при разных режимах исследования скважины (фон – давление 100 атм)

134

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.6. Контроль качества цементирования методам АКЦ

135

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.7. Контроль качества цементирования методом полной энергии волнового сигнала

136

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

только к поверхности колонны, или только к стенке скважины. Наиболее вероятная причина образования каналов – расцентровка колонны в скважине, препятствующая равномерному заполнению затрубного пространства цементным раствором. Под контактным дефектом – образование микрозазоров (зазоры – это дефекты цементного кольца, для которых характерен контакт с поверхностью колонны или стенкой скважины через тонкий слой (10 мкм) инородных материалов (глинистая корка, жидкость, мазут, краска) с пренебрежительно малым объемом и изменением (в пределах ошибок измерений) плотности цементного кольца). Параметры коэффициента затухания и амплитуды волны по колонне чувствительны к величине микрозазоров в диапазоне от 5 до 50 мкм, что соответствует диапазону частичного (зазор 0–5 мкм) или плохого (зазор 5–55 мкм) сцепления цемента с колонной. Образование микрозазоров возможно из-за плохой адгезии цемента к колонне вследствие загрязнения последней, изменения гидростатического давления во время или после формирования цементного кольца.

Для реализации методики переменных давлений проводят измерения АКЦ в обычных условиях. Затем создают избыточное давление в колонне и снова проводят измерения АКЦ. Сравнением амплитуд Ак до повышения давления и после определяют участки с понижениями до нуля значений амплитуд Ак при давлении. Это будут участки с зазорами (рис. 2.2, 2.3). В интервалах, где Ак близки к максимальным значениям – каналы с раскрытостью > 150°, при средних значениях Ак – каналы с раскрытостью > 90°. Каналы с раскрытостью < 45–60° не определяются

имогут присутствовать в интервалах с низкими значениями Ак.

5.Определение влияние механических и других воздействий на состояние цементного кольца.

6.Контроль процесса формирования цементного камня в скважинных условиях.

7.Определение наличия цементного камня и состояния его контактов на границах в межтрубье и затрубье в многоколонной скважине.

137

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Важнейшим требованием при проведении измерений аппаратурой АК является строгая центровка скважинного прибора относительно оси обсадной колонны.

Расцентровка приборов происходит всегда при неисправных (слабых, нежестких, несимметричных) центраторах, при раскрытии центраторов менее диаметра колонны и в наклонных скважинах.

При подъеме прибора в наклонной скважине сила тяжести и сила натяжения каротажного кабеля вследствие конечной жесткости центраторов смещают и поворачивают скважинный прибор относительно оси колонны, поэтому приемники (излучатели) прибораотклоняютсяот оси обсадной колонны на разнуювеличину.

Перекос прибора относительно оси колонны вносит существенные дополнительные погрешности при измерении параметров Tк и αк, которые необходимо учитывать при интерпретации скважинных материалов.

Параллельное смещение и перекос прибора искажают не только амплитудырегистрируемого сигнала, но такжеи его форму.

Увеличение жесткости центраторов уменьшает смещение прибора, но в то же время увеличивает вероятность микроприхватов приборов. Таковая вероятность растет с увеличением диаметра раскрытия центраторов, угла наклона скважины и с уменьшением скорости каротажа. При увеличении скорости каротажа увеличивается уровень шумов, вызванных движением прибора, его трением и биением о стенки скважины или колонны, увеличивается смещение прибора между циклами записи, а также возможны пропуски циклов (трасс по глубине).

2.4. Гамма-гамма-цементометрия

Гамма-гамма-цементометрия и гамма-гамма-толщиномет- рия являются модификациями метода гамма-гамма-каротажа и служат для решения следующих задач, возникающих при контроле технического состояния скважины.

138

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Контроль качества цементирования обсадных колонн:

–установление высоты подъема цемента за колонной;

–определение границ сплошного цементного камня;

–зоны смешивания цемента и промывочной жидкости;

–оценка эксцентриситета обсадной колонны относительно оси скважины;

–выделение в цементном камне каналов и каверн.

Контроль технического состояния колонн:

–измерение толщины стенки эксплуатационной колонны;

–определение местоположения муфт, центрирующих фонарей и пакеров;

–определение дефектов в обсадных трубах.

В гамма-гамма-методе источник прибора излучает гаммакванты, которые, попадая в вещество, рассеиваются на его атомах. В результате рассеивания часть гамма-квантов попадает в приемник прибора. Количество гамма-квантов, попавших в приемник, зависит от плотности вещества – чем больше плотность вещества, тем меньше гамма-квантов попадет в приемник.

Кроме того, меняя расстояние между приемником и источником, можно менять глубинность исследования. На этих двух принципах и основан метод СГДТ.

Прибор СГДТ в общем виде состоит из источника гаммаквантов и нескольких приемников. Все приемники разбиты на две группы, называемые зондами. Зонд, находящийся ближе к источнику, называется зонд толщиномера. Зонд, находящийся дальше от источника, называется зонд плотномера.

Источник излучает гамма-кванты во всех направлениях. Приемник может принимать гамма-кванты как во всех на-

правлениях – в этом случае он называется «приемник с круговой азимутальной коллимацией», так и с определенного направления. Приемники в зонде могут опрашиваться либо по очереди (круговой опрос), либо одновременно. Круговой опрос может выполняться как одним, так и несколькими приемниками.

139

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Модуль сканирующего гамма-гамма-дефектомера-тол-

щиномера СГДТ-100 предназначен для измерения плотности вещества за обсадной колонной по восьми радиальным направлениям, толщины стенки колонны по четырем радиальным направлениям с привязкой результатов измерения к апсидиальной плоскости, а также для регистрации естественного гамма-из- лучения горных пород (рис. 2.8, 2.9).

Область применения – обсаженные скважины диаметром от 190 до 300 мм, оборудованные колонной с внешним диаметром от 140 до 168 мм и заполненные промывочной жидкостью плотностью от 1000 до 1400 кг/м3. Модуль входит в состав про- граммно-управляемого аппаратурно-методического комплекса АМК-2000, предназначенного для контроля технического состояния и качества цементирования обсадных скважин.

Модуль включает в себя канал ГК, двухзондовую установку ГГК и датчик угла пространственной ориентации (УПО).

Канал ГК не является измерительным и служит для привязки результатов измерений к разрезу скважины.

Установка ГГК служит для регистрации рассеянного гамма-излучения по периметру и стволу скважины четырьмя (одним) коллимированными цинтилляционными детекторами малого зонда и восемью коллимированными детекторами большого зонда, расположенными в поперечном сечении модуля. Интенсивность рассеянного гамма-излучения, регистрируемая детекторами малого зонда, определяется в основном толщиной стенки труб обсадной колонны (поэтому зонд называется «толщиномер»), а интенсивность рассеянного гамма-излучения, регистрируемая детекторами большого зонда, определяется в основном плотностью вещества в заколонном пространстве (зонд- «дефектомер»).

Каналом угла пространственной ориентации УПО реги-

стрируется угол между двумя плоскостями: апсидиальной плоскостью и плоскостью, проходящей через продольную ось модуля и продольную ось детектора, условно принятого за нулевой.

140