4.9.3. Исследования в реальных скважинах

Проведение исследований в реальных скважинах по геофизическому контролю изменения состояния обсадной колонны и цементного камня в интервале перфорации и за его пределами сопряжено с большим риском потери скважинного прибора из-за возможного прихвата его. Чисто случайное расположение отверстий в стенке обсадной колонны при создании конечной плотности перфорации за несколько спусков перфоратора не исключает образование трещин с вывалом элементов стенки трубы внутрь колонны. Однако, отсутствие детальной информации о состоянии колонны и цементного камня как в интервале перфорации, так и ниже него, где распространяются отражённые от забоя ударные волны сделало необходимым выполнение таких исследований. Ещё одной причиной таких исследований является слабая изученность реакции породы на кратковременное интенсивное воздействие как в интервале перфорации, так и за его

пределами. Постоянные изменения термобарических условий в пластах и состава насыщающего флюида могут привести при очередной интенсификации притока к потере устойчивости колонны и выходу из строя скважины. Именно поэтому необходимо проведение контроля технического состояния скважины после каждого достаточно интенсивного воздействия на продуктивный пласт. Современная скважинная радиометрическая, электрометриче­ская и акустическая аппаратура [6, 31, 61,], решает комплекс вопросов по определению фактической толщины обсадных труб и затрубного цементного камня, а также наличию трещин в цементе и колонне с определением их геометрических размеров.

Оценка технического состояния скважин до и после перфорации для повышения достоверности осуществлялась несколькими комплексами. В комплекс радиометриче­ских приборов входили гамма-дефектомер, калибромер и толщинометр, в комплекс электромеханических приборов — индукцион­ный дефектомер, локатор для обнаружения отверстий, пробитых в стенке колонны при перфорации, и электромеханический профилемер. Качество сцепления цементного камня с колонной и породой в процессе исследований контролировали акустическим цементомером. Наличие дефектов в виде каверн и трещин в цементном камне контролировалось гамма – дефектомером. Перфорацию осуществляли при равновесии или репрессии широко распространенными кумуля­тивными перфораторами — корпусными ПК105ДУ и мощными бескорпусными ленточными ПКС80 и ПКС105.

Работу проводили в два этапа. На первом этапе измене­ние состояния обсадной колонны и цементного камня после перфо­рации регистрировали с помощью акустических и радиометриче­ских методов, на втором — комплексом электромеханических приборов и акустического цементомера. Величину деформации обсадных колонн определяли по изменению диаметра колонны в различных азимутальных направлениях..

Первый этап исследований проводили в скважине в республике Татарстан на глубинах 1100—1500 м. Выбранная скважина была обсажена 5- ти дюймовой колонной, с тощиной стенки толщиной 8 мм, группы прочности Д и заполнена водой до устья . Использовали мощный, бескорпусный перфо­ратор ПКС105 (m₃ = 50 г). Пласты в зоне перфорации представлены известняками. Перед проведением прострелочных работ с по­мощью акустических и радиометрических методов измерили ис­ходные параметры в скважине. По полученным данным наметили зоны перфорации — интервалы, в которых обсадные трубы не имели дефектов, а сцепление цементного камня с колонной в затрубном пространстве было либо полным, либо частичным.

На рис. №4.20 показаны типичные диаграммы измерений

внут­реннего диаметра колонны и средней толщины стенки колонны до проведения прострелочных работ и после них.

Рис.4.20. Типичные диаграммы измерений внутреннего диаметра и толщины стенки обсадной трубы с помощью радиометрической аппаратуры. Перфоратор – ПКС105

1, 2 – регистрация внутреннего диаметра D_тр.вн колонны соответственно до и после перфорации; 3, 4 — регистрация толщины стенки колонны b_тр. до и после перфорации_, соответственно ; штриховкой показан интервал перфорации

В таблице №4.3 приведены данные об измерении толщины стенки колонны и внутреннего ее диаметра при различном гидростатиче­ском давлении р_Г и разном сцеплении цементного камня с колон­ной и породой, которые получены при использовании радиометри­ческих приборов.

Наличие трещин определяли, сопоставляя величины изменения среднего диаметра обсадной колонны и толщины стенки. Для того чтобы убедиться в возникновении в стенке колонны трещин, применяли также селективный толщиномер.

Таблица № 4.3.

Деформация обсадной колонны при различном качестве сцепления цементного камня с колонной и плотности перфорации n = 7 отв/м

Гидро-стати-ческое давление p2, МПа	Число спущенных зарядов	Приращение внутреннего диаметра обсадной колонны ΔDтр.вн, мм	Уменьшение толщины стенки обсадной колонны Δbтр, мм	Качество сцепления цементного камня с колонной и породой
				до перфорации	после перфора-ции
15 14 11	9 9 7	3 3 7	0,5 0,5 1,5	Полное ,, Частичное	Полное ,, Частичное

Работы второго этапа проводили в одной из скважин Березанской площади Краснодарского края на глубинах 1600—2576 м. Скважина была обсажена 5-ти дюймовой колонной с толщиной стенки 10 и 12 мм, групп прочности Д и Е и заполнена водой. Исполь­зовали тот же перфоратор ПКС105. Перед началом прострелочных работ с помощью комплекса электромеханических приборов и акустического цементомера измеряли исходные параметры в скважине.

Для перфорации выбирали интервалы, характеризующиеся отсутствием повреждений в стенках обсадных труб. Кроме того, обязательным условием при выборе интервалов перфорации было хорошее сцепление между цементным камнем и колонной в затрубном пространстве. После каждого прострела регистрировали изменения исходных параметров в интервале перфорации.

Рис.№4.21 Типичные диаграммы изме­нения внутреннего диаметра D_тр.вн обсадной колонны, зарегистрирован­ные с помощью электромеханическо го нутромера. Перфоратор – ПКС 105

1 —до перфорации; 2 — после перфорации

На Рис.№4.21 приведены типичные кривые измерений внутрен­него диаметра обсадных труб до проведения прострелочных работ и после них, полученные с помощью электромеханического нутро­мера. В первом интервале перфорации (2575,5—2576,5 м) и во втором (2566—2568 м) конечная плотность перфорации была одинаковой — 7 отв/м, но второй интервал превосходил первый по протяженности в 2 раза. При этом разница в величинах деформаций труб составила около 10%.

В третьем интервале (2503,5—2506,5) конечная плотность пер­форации (n = 7 отв/м) была достигнута не сразу. Вначале за счет увеличения расстояния между кумулятивными зарядами плотность n — 3 отв/м, что в 2 раза меньше плотности простреливания, характерной для перфоратора данного типа. Повторное перфорирование этого интервала повлекло за собой значитель­ное увеличение деформации обсадной трубы (рис.4.22.).

В таблице 4.4. приведены результаты измерения внутреннего диа­метра обсадной колонны после перфорации, полученные с по­мощью комплекса электромеханических приборов. Как до перфорации, так и после нее не было обнаружено нарушения сцепления между обсадной колонной и цементным кольцом. После взрыва всех зарядов кумулятивных перфораторов в стенках ко­лонны образовались отдельные трещины.

Рисунок №.4.22. Диаграммы изменения внутреннего диаметра D_тр.вн. об­садной колонны при повторном перфорировании, зарегистрированные с помощью электромеханического нутромера.

1 — до перфорации; 2 — после первого прострела; 3 — после второго прострела. Перфоратор ПКС105.

Аналогичные исследования проведены с менее мощным каркасным бес­корпусным кумулятивным перфоратором ПКС80 (m₃ = 21 г) также на Березанской площади Краснодарского края в

другой скважине на глубинах 1810—1990 м против глинистых пропластков. Плотность перфорации n = 7 отв/м. В этом случае деформа­ция обсадных труб по диаметру составила 4,5мм и только в отдельном случае - 7 мм (т.е. почти в 2 раза меньше, чем при простреливании перфоратором ПКС105. В местах максимального раздутия обнаружены сквозные продольные трещины протяженностью 0,25—0,50 м.

Таблица №4.4.

Деформация обсадной колонны при различных плотностях перфорации (перфоратор ПКС105)

Гидро-стати-ческое давление pг, МПа	Плот-ность перфора-ции n, отв/м	Число спущен-ных зарядов	ΔDтр.вн 1, мм	ΔDтр.вн 2, мм	Группа прочности стали	Толщина стенки обсадной колонны, мм	Число спусков перфора-тора
25 25 25 25 24 24 20 20 16	7,0 7,0 3,5 7,0 3,5 3,5 3,5 3,5 7,0	8 18 10 18 10 10 10 10 8	7 8 6 11 7 6 9 9 10	7 7 6 11 8 6 8 9 9	Е Е Е Е Д Д Д Д Д	12 12 12 12 11 11 10 10 10	1 1 1 2 1 1 1 1 1

Примечание. ΔD_{тр.вн 1} — увеличение усредненного внутреннего диа­метра обсадной колонны, зарегистрированное электромеханическим нутромером; ΔD_{тр.вн 2} — то же, зарегистрированное индукционным комплексным прибором.

В той же скважине в интервале 1683—1685 м проведена пер­форация корпусным перфоратором ПК103 с n = 10 отв/м. В

сереине интервала (2 м) отмечено расширение диаметра до 4 мм, что можно объяснить характером породы пласта (глины).

Факт сужения обсадной колонны после перфора­ции (перфораторы ПКС80, ПК85) нефтегазонасыщенного пласта отмечен с помощью комплекса приборов в скважине на место­рождении Биби-Эйбат в районе г. Баку. Сужение колонны на 2,5—4,0 мм произошло в верхней и нижней частях пласта, а в центральной части — расширение до 5 мм. Подобный эффект иногда обнаруживают в не­которых скважинах — наблюдается непроходимость ствола в интервале перфорации.

При изучении влияния перфорации на обсадную колонну и затрубный цементный камень в скважинах глубиной 1200—1600 м на промыслах Башкортостана и Татарстана с помощью комплекса при­боров установлено, что в случае формирования каналов корпусным перфоратором ПК103 с n = 10 отв/м зачастую происходит вы­равнивание смятой обсадной колонны. Вместе с тем обнаружены нарушения сцепления цемента с обсадной колонной, особенно при наличии каверн в пласте. Повышение плотности перфорации до 20 отв/м привело к резкому улучшению качества сцепления це­мента с колонной. Во всех случаях при хорошем качестве цементирования перфорация аппаратом ПК103 с n = 30 отв/м не вызвала регистрируемых нарушений не только в интервале перфорации, но и за его пределами.