Способ определения высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора за обсадными колоннами скважин

 

Изобретение относится к геологоразведочным работам. Цель изобретения - повышение точности определения высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора за обсадными колоннами скважин . Спускают аппаратуру акустического контроля цементирования в обсадную колонну. Возбуждают в жидкости, заП(Элняющей колонн ; волну Лэмба. Затем регистрируют амплитуду этой волны . По величине превышения зарегистрированной амплитуды над уровнем сигнала в колонне, залитой снаружи буровым раствором, судят о высоте подъема тампонажного раствора и местах неполного вытеснения бурового раствора. Амплитуда волн Лэмба обладает высокой чувствительностью к фазовому состоянию раствора, находящегося з заколонном пространстве, В связи с отцествующим размолом в интенсивности между реверберационнымн волнами и волнами Лэмба данный способ позволяет регистрировать их полностью, исключив взаимное влияние одной на другую. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И) (51) 4 Е 21 B 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4158866/22-03 (22) 11. 12.86 (46) ЗОЯ9.88. Бюл. 9 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (72) Ю,А.Гуторов и Г.Н.Хайдаров (53) 622.242 (088,8) (56) Гулин Ю.А. и др. Акустические и радиометрические методы определения качества цементирования нефтяных

-и газовых скважин. M. Недра, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 1102920, кл. E 21 В 47/04, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОДЪЕМА ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА И МЕСТ НЕПОЛНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА

3А ОБСАДНЫМИ КОЛОННАМИ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к геологоразведочным работам. Цель изобретения — повышение точности определения. высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора эа обсадными колоннами скважин. Спускают аппаратуру акустического контроля цементирования в обсадную колонну. Возбуждают в жидкости, заполняющей колонну. волну Лэмба, Затем регистрируют амплитуду этой волны. По величине превьппения зарегистрированной амплитуды над уровнем сигнала в колонне, залитой снаружи буровым раствором, судят о высоте подъема тампонажного раствора и местах неполного вытеснения бурового раствора.

Амплитуда волн Лэмба обладает высокой чувствительностью к фазовому состоянию раствора, находящегося в заколонном пространстве. В связи с существующим размолом в интенсивности между реверберационными волнами и волнами

Лэмба данный способ позволяет регистрировать их полностью, исключив взаимное влияние одной на другую. 2 ил.

1427061

Изобретение относится к области геологоразведочных работ, в частности к слособам- определения высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора эа обсадными колоннами скважин при их цементировании.

Цель изобретения — сокращение времени и повышение точности определения 10 высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора за обсадными колоннами скважин.

На фиг.1 представлен пример изменения величины амплитуды волн Лэмба в зависимости от времени формирования, цементного камня (1 — время последовательных замеров; 2 — положение цементного раствора эа колонной); на фиг.2 — пример определения уровня подъема. тампонажного раствора с по мощью регистрации амплитуды волны

Лэмба.

2Г

Способ осуществляют следующим об.разом, В обсадную колонну скважины спускают аппаратуру акустического контроля цементирования, регистрируют амплитуду акустических волн, дополни- ЗО тельно возбуждают в жидкости, заполняющей колонну, волну Лэмба, регистрируют ее амплитуду, а по величине превышения зарегистрированнои амплитуды волны Лэмба над уровнем сигнала 15 в колоние, залитой снаружи буровым раствором, судят о высоте подъема тампонажного раствора и местах непол-. ного вытеснения бурового раствора эа обсадными колоннами скважин. 40

Сущность способа состоит в следующем.

Известно, что оптимальное условие возбуждения волн Лэмба в жидкости, заполняющей скважину, выполняется при 5 равенстве длины волны упругого колебания в жидкости двум диаметрам скважины: 1=2 Dc.

Как было установлено в ходе экспериментальных исследований, амплитуда волн Лэмба (гидроволн), распространя- ющихся по жидкости, заполняющей колонну, обладает высокой чувствительностью к фазовому состоянию тампонаж"ного раствора, находящегося в заколонном пространстве. По мере изменения фазового состояния тампонажного раствора при переходе его от жидкого к твердому состоянию чувствительность (реакция) амплитуды волн Лэмба на присутствие цементного раствора уменьшается до тех пор, пока полностью не исчезнет (фиг.1). Это объясняется особым механизмом влияния вязкости вещества в заколонном пространстве на условия оптимального возбуждения волн Лэмба (гидроволн) в жидкости, заполняющей колонну. По мере изменения вязкости тампонажного раствбра в процессе его формирования при переходе от жидкой фазы к твердой изменяются условия оптимального возбуждения волны Лэмба. При этом по мере твердения (формирования) тампонажной смеси амплитуда волны Лэмба возвращается к своему перэоначальному уровню (значению), который она имела до заполнения заколонного пространства цементным раствором.

Экспериментальные исследования на моделях зацементированных колонн (фиг,1) и измерения на скважинах (фиг.2) показали, что в первый момент после заполнения заколонного пространства тампонажной смесью интервалы ее присутствия за колонной отмечаются повышенной (в 1,б-1,8 раза) величиной амплитуды волн Лэмба по сравнению с участками колонны, где жидкость за колонной представлена не тампонажным раствором, а водой или буровым раствором. Такими участками могут быть граница между буровым и тампонажным растворами, а также места с неполным вытеснением бурового раствора (каверны, эксцентричное положение колонны и т.п,). Участки перехода от больших амплитуд волн

Лэмба к малым ее значениям служат диагностическим признаком наличия в заколонном промежутке несформировавшегося тампонажного раствора, По мере протекания процесса формирования граница перехода между буровым и тампонажным растворами будет сглаживаться до тех пор, пока не исчезнет пол" ностью„

Несмотря «а то, что время регистрации волн Лэмба (от момента излучения} и время прихода отраженных (реверберационных) волн (по известному способу) может в отдельных случаях совпадать, это не может служить причиной их отождествления. Если время прихода (регистрации) волны Лэмба зависит, главным образом, от размера базы зонца и упруго-по;-лощающих

1ч 2706 I свойств стенок обсадной колонны, то время регистрации отраженных волк зависит, главным образом, от соотношения размеров отдельных секций обсад5 ной колонны с базой зонда. Кроме того, отраженные (реверберационные) волны имеют время прихода, которое в каждый момент врегггени определяется положением акустического зонда относительно ближайших муфтовых соединений колонны, от которых происходит их многократное отражение. Основной составляющей пакета отраженных (реверберационных) волн являются про дольные волны, которые имеют максимальную скорость распространения в материале стенок колонны (5200 м/с) и минимальное рассеяние (затухание).

При этом в пределах основного цуга колебаний реверберационные волны подавляются более интенсивными колебаниями продольных, поперечных и гидроволн, распространяющихся от излуча" теля к приемнику по колонне и жидкос- 25 ти, и только в пределах их малоинтенсивного "хвоста" появляется возможность выделения волн реверберации.

Преобладающая составляющая частотного спектра отраженных волн является высокочастотной, поскольку она .представлена, в основном, колебаниями продольного типа. Известно также, что время прихода гидроволн (волн Лэмба), возбугкцаемых в жидкости, заполняющей колонну, определяется скоростью продольных волн в жидкости и поперечных в материале стенки колонны, а также отношением плотностей скважинной жидкости и колонны.

В то же время.гидроволны имеют преобладающий частотный спектр в области самых низких частот, определяемых rro формуле fL =71 /ZD, (1) где Ч1, — скорость в жидкости;

ЭК вЂ” диаметр колонны.

Таким образом, регистрацию амплитуды отраженных волн можно осуществлять только в районе "хвоста" цуга основных колебаний в пределах произ- 50 вольного временного диапазона (окна"),поскольку автоматическая регистрация времени их прихода исключена из-за их малой интенсивности.

Чтобы повысить соотношение уровня 55 регистрируемых отраженных (реверберационных) волн по сравнению с уровнем основного сигнала обычно применяют прием высокочастотной фильтрации и регистрируют интенсивность выделенно" го сигнала в пределах временного окна максимальной большой длительности.

Регистрация амплитуды гидроволн (типа волн Лэмба) при условии Нх возбуждения . в скважине в оптимапьном режиме, т,е. в соответствии с формулой (1), может осуществляться в автоматическом режиме по моменту прихода, чему в значительной степени способствует низкочастотная фильтрация, либо путем амплитудной дискриминации, поскольку при возбуждении в оптимальном режиме волка Лэмба превосходит все остальные типы волн по амплитуде на порядок и более.

В связи с тем, что реверберационные волны существуют в широком временном диапазоне и регистрируются ввиду их низкой интенсивности способом ожидания в пределах произвольного временного окна на конце цуга малоинтенсивных регулярных колебаний, а волны

Лэмба — в режиме автоматического слежения, то в отдельные моменты времена их прихода могут совпадать.

Однако существенное различие в интенсивности и частотном спектре этих типов волн позволяет регистрировать их практически полностью, исключив взаимное влияние друг на друга. формула изобретения

Способ определения высоты подъема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора за обсадными колоннами скважин, включающий спуск аппарат-,уры акустического контроля цементирования в обсадную колонну, возбуждение акустических волн и регистрацию их амплитуды,: отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и повьппе" ния точности определения высоты подьема тампонажного раствора и мест неполного вытеснения бурового раствора за обсадными колонками скважин., возбуждают в жидкости, заполняющей колонну, волну Лэмба, затем регистрируют ее амплитуду, а по величине превышения зарегистрированной амплйтуды над уровнем сигнала в колонне, залитой снаружи буровым раствором, судят о высоте подъема тампонажного раствора и местах неполного вытеснения бу" рового раствора, 1427061

Корректор С,Шекмар

Заказ 4833/30 Тираж 531 Подписное

ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Пр<» ктнач, 4

Составитель В. Архипов

Редактор А,Огар Техред N.Дидык - участок киакаеа раслВааа

- уцр-урооена автентнюга ржтРора

Ю0а. к