способ комплексной оценки качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов

Формула изобретения

Способ комплексной оценки качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов, включающий спуск в скважину скважинного прибора, содержащего приемник шумовых сигналов, контактно связанный с внутренней поверхностью обсадной колонны с помощью прижимных устройств или рычагов-волноводов, регистрацию на подъеме кривых изменения интенсивности излучения, амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, отличающийся тем, что предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине с помощью скважинного термометра, выделяют интервалы отклонений их от геотермы, а регистрацию шумовых сигналов производят после обнаружения температурных аномалий в интервалах их расположения и дважды - при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах, причем о наличии и объемах перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин судят по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для определения качества цементирования скважин, под которым (в первую очередь) понимается степень разобщения пластов-коллекторов (наличие или отсутствие межпластовых перетоков флюидов в заколонном пространстве).

Известен способ оценки качества цементирования скважин, включающий:

- спуск скважинного прибора, содержащего (по крайней мере) один источник и один приемник радиоактивного излучения;

- запись (на подъеме) кривых изменения интенсивности излучения, по которым судят о плотности и равномерности заполнения заколонного пространства скважин (в функции глубины и по периметру) цементным тампонажным составом [1] (Ю.А.Гулин, Д.А.Бернштейн, П.А.Прямов. «Акустические и радиометрические методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин», М., Недра, 1971 г., с.5-27).

Известный способ имеет следующие недостатки:

- не выявляет трещины и другие дефекты цементного кольца, мало изменяющие объемную плотность среды в зоне контроля;

- требует ликвидации последствий радиационной аварии при оставлении прибора с источником радиоактивного излучения на забое скважины;

- биологически опасен.

Поэтому оценить качество разобщения пластов коллекторов (или их изоляции) указанным способом невозможно.

Известен также способ оценки качества цементирования скважин [2] (Ю.А.Гулин, Д.А.Бернштейн, П.А.Прямов. «Акустические и радиометрические методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин», М., Недра, 1971 г., с.63-85), включающий:

- спуск акустического скважинного прибора, содержащего (по крайней мере) один источник и один приемник акустических импульсов;

- запись (на подъеме) кривых изменения амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, по которым судят о:

- высоте подъема цементного раствора;

- состоянии контакта цементного камня с колонной;

- состоянии контакта цементного камня с породой;

- интервалах частичного контакта;

- интервалах полного отсутствия контакта или цементного камня за колонной [3] («Методическое руководство по компьютерной технологии контроля технического состояния и качества цементирования обсадных колонн нефтегазовых скважин», НПФ "Геофизика", Уфа, 1997 г.).

Известный способ не позволяет определить качество разобщения пластов коллекторов (или их изоляции), не выявляет движение флюидов по трещинам и другим дефектам цементного кольца, а для определения указанных выше параметров требует сложной программно-математической обработки акустических сигналов.

Таким образом, недостатком указанных радиоактивных и акустических методов определения качества цементирования скважин является невозможность получения информации о герметичности их заколонного пространства и разобщении пластов-коллекторов, т.к. регистрируются только косвенные показатели без учета действующих межпластовых давлений Р на единицу длины ствола скважины , являющихся определяющими для возникновения межпластовых перетоков флюидов.

Для обнаружения перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин в отечественной и зарубежной практике применяется также метод шумометрии, заключающийся в спуске в скважину геофона - приемника акустических шумов (или рассмотренных выше акустических приборов с отключенным источником акустических импульсов) с последующей регистрацией их в функции глубины. Однако шумовые аномалии, регистрируемые методом шумометрии, также неоднозначно характеризуют перетоки флюидов в заколонном пространстве скважин из-за наличия посторонних шумов, обусловленных движением каротажного кабеля, скважинного прибора, газа или жидкости внутри обсадной колонны.

Известен способ снятия дискретных (т.е. по точкам на ранее намеченных глубинах) или « стационарных показаний для изучения перемещений флюидов за обсадной колонной с помощью акустического зонда ALT фирмы «SONDEX», который содержит смонтированный на прижимном башмаке акустический преобразователь, устанавливаемый при помощи приводного вертлюга напротив проверяемых каналов и обнаруживающий отражения от частиц или пузырьков газа, которые указывают на движение внутри каналов» [4] (Проспект фирмы «SONDEX». Оборудование для каротажа в обсаженной скважине, с.6).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ контроля технического состояния крепи скважин, включающий спуск в обсадную колонну скважинного прибора с измерительными рычагами-волноводами, контактирующими верхними концами с преобразователями акустических сигналов, а нижними - с обсадной колонной и передающими шумы из заколонного пространства скважины без искажающего влияния внутриколонной среды на результаты измерения интенсивности и спектра скважинных шумов [5] (Патент RU № 2102597, кл. Е21В 47/14, опубл. 1998 г.).

Известными способами [4, 5] с большей достоверностью определяются перетоки флюидов в заколонном пространстве скважин как за счет исключения посторонних шумов (обусловленных движением каротажного кабеля, скважинного прибора, газа или жидкости внутри обсадной колонны), так и за счет контактного принципа съема информации с обсадной колонны, позволяющего минимизировать искажающее влияние внутриколонной среды на результаты измерения интенсивности и спектра скважинных шумов.

Однако уровень шумов, возникающих за счет движения флюидов, зависит от многих факторов, и в первую очередь от скорости их движения. Поэтому может сложиться парадоксальная ситуация, когда с помощью метода шумометрии могут быть выявлены перетоки флюидов, малые по объему, но движущиеся с большой скоростью, и не выявлены значительно большие объемы флюидов, движущиеся с малой скоростью.

Таким образом, метод шумометрии, хотя и является по сути прямым методом, свидетельствующим о наличии перетока флюидов в заколонном пространстве скважин, не позволяет определить степень разобщения пластов-коллекторов или качество их цементирования.

Известно также применение метода термометрии для обнаружения перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин по регистрируемым температурным аномалиям. Однако с помощью метода термометрии оказывается возможным выявление только значительных по объему перетоков флюидов, приводящих к заметным температурным аномалиям, причем в газовых скважинах положительные и отрицательные температурные аномалии возникают еще и от эффектов сжатия и расширения движущегося в заколонном пространстве скважин газа (по каналам перетока), т.е. в общем случае тепловые эффекты неоднозначны.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности способа определения качества цементирования скважин и разобщения пластов-коллекторов.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном способе, включающем спуск в скважину скважинного прибора, содержащего приемник шумовых сигналов, контактно связанный с внутренней поверхностью обсадной колонны с помощью прижимных устройств или рычагов-волноводов, регистрацию на подъеме кривых изменения интенсивности излучения, амплитудных и временных (волновых) характеристик принимаемых акустических сигналов, согласно изобретению предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине с помощью скважинного термометра, выделяют интервалы отклонений их от геотермы, а регистрацию шумовых сигналов производят после обнаружения температурных аномалий в интервалах их расположения и дважды - при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах, причем о наличии и объемах перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин судят по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий.

Способ осуществляется следующим образом:

- в исследуемую скважину спускают скважинный термометр и регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины по глубине;

- выделяют интервалы глубин, в которых наблюдаются отклонения температурных аномалий от геотермы;

- производят регистрацию шумовых сигналов в интервалах расположения обнаруженных температурных аномалий при закрытых рычагах-волноводах;

- производят регистрацию шумовых сигналов в интервалах расположения обнаруженных температурных аномалий при раскрытых рычагах-волноводах;

- производят сопоставление амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах.

При этом при закрытых рычагах-волноводах преимущественно регистрируются шумы внутриколонного пространства скважины (фон), к которым при открытых рычагах-волноводах добавляются шумы, обусловленные движением флюидов в заколонном пространстве.

Таким образом, по изменению амплитудно-частотных характеристик зарегистрированных шумовых сигналов в местах выявленных температурных аномалий при закрытых и раскрытых рычагах-волноводах судят о наличии или отсутствии перетоков флюидов, т.е. о качестве разобщения пластов в заколонном пространстве скважин.