способ оценки качества цементирования обсадных колонн скважин в интервалах многоколонной крепи

Формула изобретения

Способ оценки качества цементирования обсадных колонн скважин в интервалах многоколонной крепи, включающий проведение каротажа прибором акустического контроля качества цементирования (АКЦ), отличающийся тем, что в скважине регистрируют, настроив соответствующим образом интервал времени регистрации акустических колебаний, отраженные от муфт каждой из колонн, а также от границ пластов акустические волны, идентифицируют их по типам: 1 - волны, распространяющиеся по каждой из колонн крепи скважины (волны Лэмба), 2 - волны, распространяющиеся по нескольким скрепленным между собой элементам крепи скважины как по одному целому, 3 - поверхностные волны, называемые также волнами Стоунли, обусловленные существованием поверхности, разделяющей жидкость и твердое тело, при этом наличие отраженных волн 1-го или/и 2-го типов и отсутствие отраженных волн Стоунли интерпретируют как наличие дефектов цементирования, отсутствие или сильное затухание отраженных волн 1-2-го типов и наличие отраженных волн Стоунли интерпретируют как хорошее качество цементирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области промыслово-геофизических методов контроля качества цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при оценке качества цементирования скважин в интервалах многоколонной крепи.

Широко известен способ определения качества цементирования скважин (Козяр В.Ф., Белоконь Д.В., Козяр Н.В., Смирнов Н.А. Акустические исследования в нефтегазовых скважинах - состояние и направления развития. НТВ «Каротажник» - Тверь: ГЕРС, 1999, вып. №63, с.94-96), в котором используют акустические приборы цементометрии (АКЦ). Современные приборы АКЦ регистрируют волновой сигнал, распространяющийся вдоль скважины от излучателей к приемникам по крепи скважины и по породе. Приборы АКЦ настроены таким образом, чтобы регистрировать с максимальной точностью волны, распространяющиеся по обсадной колонне (волны Лэмба). Параметры волн Лэмба, в частности скорости их распространения, амплитуды и коэффициенты затухания, используют для определения степени контакта между колонной и цементным камнем. Если, кроме волн Лэмба, регистрируются волны, распространяющиеся по породе, то по ним оценивают на качественном уровне степень контакта между цементным камнем и породой. Способ имеет ряд ограничений. В частности, если крепь скважины состоит из нескольких колонн, то, как правило, невозможно разделить волны Лэмба, распространяющиеся по разным колоннам, дифференцированно определить их параметры и оценить качество цементирования каждой из колонн.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оценки качества цементирования, использующий отраженные от муфтовых соединений обсадной колонны волны Лэмба (В.Д.Васюнцов, А.Н.Бижанов, Д.А.Крылов, Р.А.Шакиров. Совершенствование акустических методов контроля качества цементирования скважин. М.: Нефтяное хозяйство, 1986, №2, стр.70-74). В этом способе стандартной аппаратурой АКЦ, настроив соответствующим образом интервал времени регистрации акустических колебаний, регистрируют волны Лэмба, отраженные от муфтовых соединений, определяют их параметры. По наличию отраженных волн Лэмба определяют высоту подъема цемента и интервалы незацементированной колонны. Авторы способа заметили, что при качественном цементировании, когда волны по колонне отсутствуют, зачастую приборы регистрируют отраженные от муфт волны, которые можно использовать как индикаторы интервалов бездефектного цементирования. Однако природа этих волн авторами не выяснена, а проблема оценки качества цементирования интервалов, обсаженных несколькими колоннами, не рассматривалась.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение точности оценки качества цементирования обсадных колонн скважин в интервалах крепи, состоящей из нескольких колонн.

Технический результат достигается тем, что в способе оценки качества цементирования скважин, включающем проведение в скважине каротажа прибором АКЦ, в скважине регистрируют, настроив соответствующим образом интервал времени регистрации акустических колебаний, отраженные от муфт каждой из колонн, а также от границ пластов акустические волны, идентифицируют их по типам: 1 - волны, распространяющиеся по каждой из колонн крепи скважины (волны Лэмба), 2 - волны, распространяющиеся по нескольким скрепленным между собой элементам крепи скважины как по одному целому, 3 - поверхностные волны, называемые также волнами Стоунли, обусловленные существованием поверхности, разделяющей жидкость и твердое тело; при этом наличие отраженных волн 1-го или/и 2-го типов и отсутствие отраженных волн Стоунли интерпретируют как наличие дефектов цементирования, отсутствие или сильное затухание отраженных волн 1-2-го типов и наличие отраженных волн Стоунли интерпретируют как хорошее качество цементирования, по значениям параметров указанных волн оценивают качество цементирования каждой из обсадных колонн количественно.

Технический результат обеспечивается тем, что волны по элементам крепи эффективнее возбуждаются и меньше затухают при увеличении амплитуды и протяженности дефектов цементирования, а волны Стоунли, представляющие собой совместные сложные колебания слоя породы, всех сцепленных с ней элементов крепи и слоя скважинной жидкости, слабо затухают в случае бездефектного цементирования и сильно затухают при наличии дефектов цементирования.

Способ иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображены: разрез скважины, обсаженной двумя колоннами, прибор АКЦ, графики зависимости от глубины времени прихода к приемнику (годографы) акустических волн, которые могут быть зарегистрированы приемником П2, отраженных от муфт M1, M2, М3 и от пропластка породы с отличными от остальной породы свойствами. Для того, чтобы упростить изображение годографов (ИГ), не изображены годографы отраженных волн, приходящих к П2 сверху. Масштаб глубины и положение ИГ привязаны к изображению разреза скважины. Верхний край ИГ соответствует положению приемника П2 прибора АКЦ на чертеже. По горизонтальной оси на ИГ отложено время в миллисекундах: начало отсчета - это момент срабатывания излучателя И, правая граница приблизительно соответствует времени, необходимому волне Стоунли на прохождение пути от излучателя И до муфты М2 и обратно к приемнику П2. ИГ отраженных волн, которые могут быть зарегистрированы приемником П1, на чертеже не приведено, оно отличается более поздним временем прихода волн. Идентификация зарегистрированных отраженных волн возможна по скорости их распространения, которая вычисляется как по углу наклона годографов, так и по разности времен прихода к приемникам П2 и П1. Как правило, не все изображенные на чертеже волны существуют одновременно, например, при идеальном качестве цементирования волн 1-го и 2-го типов не будет, останутся только волны Стоунли (годографы Г3). На чертеже не изображены годографы волн, испытавших два и более отражения от муфт или границ пластов. С одной стороны, такие волны усложняют анализ волнового сигнала, но с другой, - их регистрация полезна, в частности, в случае, когда однократно отраженные волны трудно выделить на фоне прямых, распространяющихся от излучателей к приемникам без отражений волн и медленно затухающих реверберационных колебаний.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность оценки качества цементирования обсадных колонии скважин в интервалах крепи, состоящей из нескольких колонн.