Лекція №17

Контроль якості цементування колон і труб у свердловині. Методи: АКЦ, гама-гама-каротаж, термометрія

Після закінчення буріння в свердловину, як правило, опускають обсаджені колони, а затрубний простір між стінкою свердловини та зовнішньої поверхні колони заливають цементом. Цементування затрубного простору здійснюється для запобігання перетоків різних флюїдів із одного пласта в інший.

Про високу якість цементування обсаджених колон свідчать наступні показники: 1) відповідність підйому цементу в затрубному просторі проектній висоті його підйому; 2) наявність цементу в затрубному просторі у твердому стані; 3) рівномірний розподіл цементу в затрубному просторі; 4) відсутність каналів, тріщин і каверн у цементному камені; 5) достатньо надійне зчеплення цементу з колоною та породою.

Контроль за якістю цементування обсаджених колон здійснюється методами термометрії та радіоактивних ізотопів, гамма-гамма-каротаж і акустичний каротаж.

17.1 Метод термометрії

Визначення місця знаходження цементу в затрубному просторі за даними термічних досліджень базується на фіксуванні тепла, яке виділяється при затвердінні цементу в процесі екзотермічної реакції.

Метод дозволяє встановити верхню границю цементного кільця та виявити наявність цементу в затрубному просторі.

Зацементований інтервал на термограмі відмічається підвищеними значеннями температури на фоні загального поступового зростання її з глибиною (рис. 156 Дьяконов ст.332).

Величина температурної аномалії у верхній границі цементного кільця визначається: 1) фізико-хімічними властивостями цементу та його кількістю в даному інтервалі; 2) часом, що пройшов з моменту схоплення цементу до початку вимірювань; 3) геологічними та технічними умовами проведення тампонажних робіт.

Максимальні температури при екзотермічній реакції спостерігається в інтервалі 6-16 годин після закінчення заливання цементу, а найбільші аномалії можна зафіксувати на проміжку 6-24 годин.

Сильна диференціація температурної кривої в інтервалі знаходження цементу обумовлена літологічними особливостями та кавернозністю розрізу. Як правило, піщаним породам відповідають пониженні температурні аномалії, глинистим – підвищенні. Піщані породи, що мають найменший тепловий опір, значно скоріше віддають тепло в навколишнє середовище, ніж глини, тепловий опір яких вищий.

17.2 Гамма-гамма каротаж

Даний метод контролю за якістю цементування обсаджених колон базується на реєстрації розсіяного гамма-випромінювання при проходження гамма-квантів через середовище різної густини. Оскільки цементний камінь і промивна рідина значно відрізняються за густиною, а інтенсивність вторинного гамма-випромінювання знаходиться у зворотній залежності від густини, то на кривій ГГК достатньо чітко виділяються ділянки з цементом і без нього.

Гамма-гамма-каротаж дозволяє: 1) встановити висоту підйому цементу; 2) визначити наявність цементу та характер його розподілу в інтервалі цементування; 3) фіксувати наявність перехідної зони від цементного каменя до розчину (гель-цемент); 4) виявити в цементному камені невеликі раковини та канали; 5) визначити ексцентриситет колони.

Для контролю якості цементування обсаджених колон може використовуватись одноканальна апаратура з реєстрацією одної кривої ГГК, трьохканальна з реєстрацією трьох кривих ГГК (три індикатора розміщенні під кутом 120С), чотирьохканальна з реєстрацією чотирьох кривих ГГК (чотири індикатора розміщені під кутом 90С) і одноканальна із зондом, який колімований за радіальним кутом в межах 30-50 і який обертається в процесі вимірювань із заданою кутовою швидкістю при підйомі приладу.

При використанні трьохканального цементоміра всі три криві ГГК записуються одночасно. Можливі наступні варіанти.

1. Криві ГГК співпадають, тобто покази I_ однакові (Рис.156, б, I). В даному випадку колона центрована та затрубний простір повністю заповнений цементом або промивною рідиною. Рівень показів у рідині вищий, ніж в цементі, за рахунок різниці їх густин.

2. Дві криві ГГК співпадають і характеризуються більш високими показами, ніж третя (Рис. 156, б, II). В даному випадку колона розміщена ексцентрично.

3. Дві криві ГГК співпадають і характеризуються більш низькими значеннями I_, ніж третя (Рис. 156, б, III), колона ексцентрична, два датчики розміщені поблизу стінки свердловини, і їх покази обумовлені, в основному, впливом гірських порід, інтенсивність третього лічильника пов’язана головним чином з впливом цементу. У випадку центрованої колони перевищення I_ третьої кривої в каверні по відношенню до інтенсивності двох інших вказує на не суцільне заливання цементу. Така ж картина буде спостерігатись і при односторонньому заливанні кільцевого простору цементом.

4. Всі три криві ГГК не співпадають (Рис. 156, б, IV). В даному випадку колона ексцентрична або має місце одностороннього заливання цементу.

За допомогою даних дефектограми вивчають розподіл розсіяного гамма-випромінювання за січенням колони з допомогою точкових вимірювань у заданих інтервалах розрізу. Якщо речовина в затрубному просторі має однорідну густину, то криві дефектограм мають синусоїдальний вигляд; наявність каналів у цементному камені та одностороннє цементування обсаджених колон приводить до різкого спотворення синусоїдальних кривих (Рис. 158 Д.ст338).