устройство для настройки акустического цементомера в зацементированной скважине

Формула изобретения

Применение обсадной трубы для крепления скважины в виде основной трубы и концентрично установленного снаружи кожуха с образованием герметичной кольцевой полости, заполненной газом, в качестве устройства для настройки акустического цементомера в зацементированной скважине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для контроля качества цементирования обсадных колонн акустическим методом.

Известно устройство для настройки аппаратуры акустического каротажа, выполненное в виде одностенной обсадной трубы и представляющее собой интервал свободной (незацементированной) обсадной колонны в скважине (см. РД-4-1204-84 "Технология проведения исследований и интерпретации данных, получаемых аппаратурой ЦМГА-2 и УЗБА-21 в различных геолого-технических условиях обсаженных скважин", М., 1986 г., с.58, п.4.18).

Таким незацементированным участком обсадной колонны мог бы быть, например, участок на устье скважины, либо любой плохо незацементированный участок обсадной колонны в скважине.

Однако при современных повышенных требованиях к цементированию обсадных колонн, когда необходимо цементировать спущенную в скважину обсадную колонну по всей ее длине, независимо от вида колонны (кондуктор, эксплуатационная колонна), и благодаря использованию современных цементировочных материалов, интервалов свободной колонны в скважине практически не существует. Поэтому оператору приходится производить настройку акустического цементомера субъективно, приблизительно, с последующей коррекцией измеряемых параметров.

При отсутствии интервалов свободной колонны в скважине в качестве устройства для настройки акустического цементомера используют участок незацементированной обсадной колонны, представляющий собой одностенную обсадную трубу, длиной не менее 3 м, в которой замеренные показания параметров амплитуды продольной акустической волны и выбранного коэффициента затухания продольной акустической волны соответствовали бы условию

a_k = lgA₁/A₂ - минимально и постоянно,

где a_k - коэффициент затухания продольной акустической волны;

A₁/A₂ - амплитуды продольной акустической волны в фиксированном временном окне (см. пп. 4.35 и 4.36, с.62 указанного РД).

Также проводят в этом интервале настройку временного канала аппаратуры по амплитудам положительных вступлений продольной акустической волны от ближнего излучателя (п.4.29, с.61 указанного РД).

Однако параметры, регулируемые аппаратурой (амплитуда, время прохождения акустической волны) подвержены влиянию ряда факторов, искажающих их истинные значения и воспроизводимость. В частности, они зависят от диаметра скважины и свойств промывочной жидкости, степени центрирования скважинного прибора, настройки аппаратуры и некоторых субъективных факторов. Эти факторы влияют на достоверность замеряемых параметров, характеризующих качество цементирования. Так, например, смещение скважинного акустического цементомера от центра колонны до 4 см снижает уровень амплитуды более чем на 6 дБ, что может привести к ложному выводу о наличии цементного кольца в незацементированной колонне п.2.5-2.6, с.16-17).

Неточная же настройка аппаратуры акустического каротажа приводит к недостоверным данным изменений, характеризующих цементирование обсадной колонны, и, в итоге, - к неправильной их интерпретации.

Задачей изобретения является получение достоверных данных о качестве цементирования обсадной колонны, спущенной в скважину. Она решается применением в качестве устройства для настройки акустического цементомера в зацементированной скважине известной по патенту РФ N 2044861, кл. E 21 B 17/00, 33/13, (опубл. 1995 г.), обсадной трубы для крепления скважины, выполненной в виде основной трубы и концентрично установленного снаружи кожуха с образованием герметичной кольцевой полости, заполненной газом.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено установленное в зацементированной скважине заявляемое устройство, используемое в соответствии с предлагаемым изобретением в качестве устройства для настройки акустического цементомера; на фиг. 2, 3 и 4 - (графики) графические результаты оценки качества цементирования эксплуатационной колонны по глубине скважины при использовании заявляемого устройства, а именно: на фиг. 2 - интенсивность затухания акустического сигнала по обсадной колонне (прибор УЗБА-21); на фиг.3 - поинтервальное время прохождения акустического сигнала по обсадной колонне (прибор УЗБА-21); на фиг. 4 - толщина стенки обсадной колонны (прибор СГДТ-НВ).

Устройство для настройки акустического цементомера в зацементированной скважине представляет собой обсадную трубу с двойными стенками, состоящую из тела 1 основной трубы и трубчатого жесткого кожуха 2, образующего с наружной поверхностью тела 1 трубы кольцевую герметическую полость 3. Кольцевая полость 3 заполнена газом, например воздухом. Тело 1 трубы с помощью муфт 4 соединяется с колонной 5 обсадных труб.

Обсадная труба с двойными стенками (основная труба 1 - кожух 2) в составе колонны 5 обсадных труб опускается в скважину в интервал возможных пластовых перетоков жидкости (пласты 6 и 7) по затрубному пространству. После спуска колонны 5 проводится цементирование скважины с последующим образованием цементного кольца 8.

Затем перед проведением оценки качества цементирования эксплуатационной колонны акустическим методом проводят настройку акустического цементомера 9, для чего акустический цементомер 9 опускают в интервал установки обсадной трубы с двойнями стенками.

Функция стенки тела 1 трубы состоит в том, чтобы воспринимать изменяющееся давление скважинной жидкости, а наружной стенки (кожуха 2) - воспринимать наружное (пластовое) давление, стабильное по величине. Воздушный промежуток между этими стенками - герметичная полость небольшого поперечного размера, заполненная воздухом под атмосферным давлением - обеспечивает отсутствие давления изнутри на наружную стенку 2, неподвижность которой гарантирует сохранение герметичности контакта между обсадной двойной трубой колонны 5 и цементным кольцом 8.

В то же время наличие воздушного промежутка в двойной обсадной трубе изменяет поинтервальное время прохождения и интенсивность затухания продольной акустической волны, идущей по обсадной трубе таким образом, что данную трубу в процессе проведения акустического каротажа с целью оценки качества цементирования обсадной колонны можно принять за интервал свободной (незацементированной) колонны и использовать в качестве устройства для настройки акустического цементомера. На этом участке обсадной колонны 5, где установлена обсадная труба с двойными стенками, фиксируются максимальные по амплитуде акустические сигналы, характеризующиеся малым затуханием, и наибольшая скорость распространения, соответствующая наименьшему времени пробега акустической волны.

В скважину глубиной 1150 м опустили колонну обсадных труб диаметром 146 мм, в состав которой была включена обсадная труба с двойными стенками, установленная в интервале 1128,5-1138,5 м с целью повышения (сохранения) изолирующих свойств цементного кольца между интервалом перфорации и ближайшим водяным пластом. Правильность установки двойной трубы в скважине подтверждает кривая (фиг.4), снятая прибором СГДТ-НВ, показывающая увеличение толщины стенки колонны в указанном интервале до 12 мм, что соответствует наличию двойной обсадной трубы.

Кривая на фиг. 2 показывает, что интенсивность затухания акустического сигнала составляет в интервале установки двойной трубы 3,5 дБ/м, а поинтервальное время прохождения продольной акустической волны составляет 185 мкс/м (фиг. 3). Это означает, что акустический сигнал, проходящий по внутренней стенке 1 устройства, обладает теми же параметрами, как если бы акустический сигнал проходил по свободной (незацементированной) колонне. Поэтому обсадную трубу с двойными стенками используют для настройки акустического цементомера.

Акустический цементомер 9 на каротажном кабеле 10 (фиг. 1) опускают в интервал свободной колонны - место установки обсадной трубы с двойными стенками - и производят настройку цементомера: по осциллографу устанавливают максимальную неограниченную амплитуду продольной волны первого положительного вступления от ближнего излучения аппаратуры, и устанавливают значение коэффициента затухания, соответствующее коэффициенту затухания в интервале свободной колонны, порядка 3-4 дБ/м. Устанавливают окно регистрации 35-50 мкс и настраиваются на наименьшее поинтервальное время пробега продольной акустической волны около 184 мкс.

После настройки цементомера опускают скважинный прибор на забой - ниже интервала настройки - и производят запись акустических сигналов при подъема цементомера до устья, и оценивают качество цементирования эксплуатационной колонны.