Геофизические методы определения герметичности крепления обсадных колонн глубоких скважин

Конысов, Асхат Кенганович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геофизические методы определения герметичности крепления обсадных колонн глубоких скважин
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геофизические методы определения герметичности крепления обсадных колонн глубоких скважин"

УДК 550.832:622.245.428

4845757

КОНЫСОВ АСХАТ КЕНГАНОВИЧ

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН ГЛУБОКИХ СКВАЖИН

Специальность 25.00.10 -геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

1 2 МАЙ 2011

4845757

УДК 550.832:622.245.428 На правах рукописи

КОНЫСОВ АСХАТ КЕНГАНОВИЧ

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН ГЛУБОКИХ СКВАЖИН

Специальность 25.00.10 -геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Диссертация выполнена в ТОО "Techno Trading, Ltd. (г.Алматы, ул.Фурманова, 187)

Официальные оппоненты: Доктор геолого-минералогических наук,

Защита состоится "24" июня 2011 г. в 1400 в аудитории 1-300 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 800.017.01 при Международном университете природы, общества и человека "Дубна" по адресу: 141980, Московская область, г.Дубна, ул. Университетская, д. 19; факс (49621) 2 27 89; e-mail: kamanina@uni-dubna.ru.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ МО Международного университета природы, общества и человека "Дубна".

Отзывы в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять Учёному секретарю диссертационного совета по указанному адресу.

Автореферат разослан "22" апреля 2011 г.

профессор Кузнецов Юрий Иванович

Доктор технических наук, Лауреат премии Правительства РФ Курьянов Юрий Алексеевич

Доктор технических наук, профессор, Лауреат Государственной премии СССР Молчанов Анатолий Александрович

Ведущая организация: трест "Сургутнефтегеофизика

ОАО "Сургутнефтегаз"

Ученый секретарь диссертационного совета

И.З. Каманина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Крепление (тампонирование, цементирование) обсадных колонн нефтегазовых скважин преследует две цели. Одна из них чисто производственная — изолировать в продуктивном интервале газо-, нефте- и водонасыщенные пласты, чтобы исключить межпластовые перетоки пластовых флюидов и обеспечить максимально длительный период безводной добычи углеводородов. Вторая цель заключается.в обеспечении экологической безопасности в процессе бурения и длительной эксплуатации скважин. Для её достижения необходимы, в первую очередь, изоляция друг от друга различных гидродинамических комплексов, пересечённых скважиной, и безусловное исключение выхода на дневную поверхность минерализованных вод, особенно содержащих углеводороды и сероводо-роды.

В мировой практике задачи контроля качества крепления возлагают на геофизические методы исследования скважин (ГИС). В настоящее время в США, Канаде, России применяют методы геофизики, основанные на регистрации параметров, чувствительных к появлению в затрубном пространстве цементного раствора и образования цементного камня. Это термометрия скважин (ОГЦ и ОЗЦ), акустическая (АКЦ) и радиометрическая гамма-гамма цементометрия (ГГЦ), гамма-гамма дефектометрия и толщи-нометрия (СГДТ), и, наконец, акустическое сканирование стенки колонны и цементного кольца (АК-сканирование). Вместе с тем, разрозненное применение перечисленных методов не решает проблему оценки качества изоляции между собой отдельных продуктивных пластов и крупных гидрогеологических комплексов.

Актуальность оценки герметичности затрубного пространства стала очевидной в результате опыта длительной эксплуатации разрабатываемых месторождений углеводородов во многих странах мира. Широко известны факты повсеместного осолонения поверхностных питьевых вод в Казахстане, Поволжье. Установлено, что негерметичность затрубного пространства вызывает такие аномальные явления, как перемещение высокореологич-ных люлинворских глин, приводящих к смятию обсадных колонн на уникальных по запасам нефтяных месторождениях Западной Сибири. ^

Цель работы: Разработка технологии определения герметичности зат- * рубного пространства комплексом геофизических методов акустической, ^ч, радиометрической цементометрии и АК-сканирования.

Задачи работы:

— теоретическое и экспериментальное изучение возможностей применения параметров упругих волн, содержащихся в волновом пакете и реги-

стрируемых в процессе АКЦ: нормальной волны Лэмба, распространяющейся в обсадной колонне, объёмных продольной и поперечной волн в горных породах, а также поверхностной волны Стоунли для оценки механического контакта цементного камня с обсадной колонной и горными породами с учетом осложняющих факторов (изменение диаметров и толщин обсадных колонн, их наклонного положения, недостаточное центрирование скважинных приборов, образование кольцевых микрозазоров и вертикальных макроканалов);

— исследование формирования акустических сигналов в многоколонных конструкциях скважин и разработка критериев оценки качества крепления;

Методы решения поставленных задач:

— обобщение и анализ опубликованных данных по оценке герметичности затрубного пространства геофизическими методами;

— планирование и выполнение специальных скважинных исследований для изучения влияния кольцевых микрозазоров на параметры упругих волн, регистрируемые в процессе акустической цементометрии;

— теоретические исследования и экспериментальные работы в скважинах, направленные на обоснование комплекса ГИС, позволяющего установить герметичность затрубного пространства;

— систематизация и формализация технологических приёмов комплек-сирования методов цементометрии, обработки и интерпретации их данных, обеспечивающих оценку герметичности затрубного и межтрубного пространств.

Научная новизна:

— впервые установлены зависимости параметров волны Лэмба в обсадной колонне от изменений свойств цементного камня (сроков схватывания и набора прочности, плотности, толщины цементного камня, присутствия кольцевых микрозазоров и вертикальных макроканалов) и неблагоприятных условий измерений (нецентрированное положение измерительного зонда, ограничение динамического диапазона измерений);

— обосновано применение параметров объёмных продольной и поперечной волн, измеряемых через обсадную колонну, для оценки контактов цементного камня с породами, вскрытыми скважиной;

— обоснована возможность выделения в акустическом сигнале, зарегистрированном в цифровом виде, колебаний волн Лэмба, распространяющихся в отдельных обсадных колоннах (эксплуатационной, технической, кондукторе) многоколонных конструкций, и определения на этой основе качества цементирования этих конструкций;

— определены критерии оценки качества цементирования затрубного пространства. Показано, что вероятность герметичности затрубного про-

странства стремится к 100 %, если индекс цементирования равен или больше 0,8, и становится неопределённой при его меньшем значении.

Положения и результаты, защищаемые автором:

— технология (методика) вероятностной оценки герметичности затрубного пространства обсадных колонн в зависимости от степени и качества его заполнения цементным камнем, использующая комплекс данных акустической и радиометрической цементометрии и акустического сканирования колонн и обеспечивающая однозначную оценку крепления ствола скважины и выявление причин появления дефектов в интервалах некачественного цементирования;

— оценка динамики поведения волн Лэмба в полном цифровом акустическом сигнале позволяет определить качество крепления многоколонных конструкций скважин.

Практическую ценность работы составляют:

— методические (технологические) рекомендации, обеспечивающие достоверную оценку герметичности затрубного пространства, в том числе многоколонных конструкций, в процессе бурения и длительной эксплуатации скважин и, соответственно, экологически безопасную эксплуатацию залежей;

— экономическая эффективность достигается за счёт безаварийной и экологически безопасной эксплуатации нефтяных и газовых залежей и сокращения объёмов ремонтно-восстановительных работ.

Внедрение результатов работы:

— разработанные технологии оценки герметичности затрубного пространства нефтяных и газовых скважин широко применяют для оценки качества изоляции одно- и многоколонных конструкций на нефтегазовых месторождениях Западного Казахстана, обслуживаемых геофизической службой ТОО "Techno Trading, Ltd."

Апробация работы:

— основные положения работы доложены на межгосударственных и региональных конференциях и совещаниях, прошедших в городах: Уфе (2004, 2005 гг.), Алматы (2005, 2006, 2007 гг.), Дагомыс (2005, 2007 гг.), Варшава (2004 г.), Тюмени (2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы в 2004-2011 гг. монография, 12 научных статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и ВАК КР, 2 доклада на международных конференциях, 3 других публикации. Сделано 8 докладов на международных и республиканских конференциях и совещаниях, ежегодно текущие результаты работ и направления дальнейших исследований докладывались на научно-технических советах ТОО "Techno Trading, Ltd." и объединения Мангыстаумунайгаз.

Личный вклад автора. Диссертационная работа подготовлена на основе результатов исследований, выполненных автором и под его руководством в 1999-2011 гг. в Управлении геофизики ТОО "Techno Trading, Ltd.".

Автор обеспечил:

— научно обоснованную формулировку задачи об использовании для оценки герметичности затрубного пространства полной информации, содержащейся в волновых пакетах акустической цементометрии [2];

— формулировку принципов, критериев и последовательности исследований многоколонных конструкций крепления скважин, обеспечивающих герметичность заколонного и межколонных пространств на всех этапах строительства скважин [1, 4, 11];

— формулировку принципов и критериев, необходимых для оценки герметичности затрубного пространства по материалам отдельно взятого метода АКЦ и комплексу данных АКЦ, ГГЦ и СГДТ, АК-сканирования [1, 3, 6, 10, 16];

— научное руководство проведением опытных скважинных исследований приборами стандартной акустической цементометрии в условиях атмосферного и повышенного давления на устье скважины, а также комплексом приборов стандартной акустической и радиометрической цементометрии, АК-сканирования на месторождениях Республики Казахстан [1, 3, 7];

— освоение на месторождениях Республики Казахстан технологии оценки измерений технического состояния затрубного пространства в процессе проведения гидроразрывов пластов и воздействия на них горюче-окислительными смесями и выделения по акустическим данным проницаемых пород, в том числе интервалов, проницаемость которых обусловлена воздействием [8, 9, 15, 17];

— анализ и обобщение результатов выполненных исследований, подготовку соответствующих рекомендаций обслуживаемым предприятиям и сообщений в научной печати, на научных конференциях и совещаниях [1, 3, 7, 11, 18].

Благодарности:

помощь в обработке и интерпретации полученных материалов оказывал к.т.н. Козяр Н. В. Автор выражает глубокую благодарность этим учёным и производственникам, а также многим другим специалистам научных и производственных организаций, с которыми он был счастлив сотрудничать в ходе работы.

Объём и структура работы. Диссертация включает введение, четыре главы и выводы. Содержит 129 страниц, 34 рисунка, 7 таблиц. Библиография включает 116 наименований.

Последовательность изложения материалов в диссертации обусловле-налогикой развития акустической цементометрии со времени первых работ, выполненных в начале 50-х годов прошлого века, и включает следующие основные разделы:

• обобщение и анализ опубликованных сведений о принципах и критериях интерпретации первичных данных АКЦ, в первую очередь, осложняющих процедуры их обработки и интерпретации;

• изучение информативности полного волнового пакета, регистрируемого в цифровой форме, с целью решения новых задач АКЦ, в частности, объяснения причин "частичных контактов" цементного камня с обсадной колонной;

• оценку качества цементирования затрубного пространства обсадных колонн различного назначения (кондукторов, технических, эксплуатационных) и многоколонных конструкций;

• определение комплекса данных, необходимых для однозначной оценки герметичности (непроницаемости) затрубного пространства для пластовых флюидов и нагнетаемых вод.

Во введении сформулированы актуальность и цель работы, научная новизна и положения, выносимые на защиту, апробация и практическая ценность работы.

В первой главе сделан обзор научных публикаций, освещающих развитие методов цементометрии во времени, преимущества и ограничения современных методов —стандартной акустической цементометрии на преломленных волнах, гамма-гамма дефектометрии и толщинометрии, акустического сканирования на отражённых волнах. Выводы к главе содержат постановку задач настоящей диссертации.

Вторая глава раскрывает применение информации полного волнового пакета для решения задач, неоднозначно определяемых как "частичный контакт" цементного камня с обсадной колонной. Диапазон изменений основного информационного параметра ак для констатации "частичного контакта" изменяется от 4,5 до 24 дБ/м при полном диапазоне его изменения от 0 до 30 дБ/м. В главе изложены результаты специальных скважин-

ных исследований по определению влияния кольцевых микрозазоров между цементным камнем и обсадной колонной на параметры АКЦ.

В третьей главе изложены приёмы интерпретации первичных данных АКЦ для оценки высоты подъёма цементного раствора за обсадной колонной, его механических контактов (сцепления) с колонной и горными породами и вероятной герметичности затрубного пространства, основанной на показаниях одного метода АКЦ.

Четвёртая глава посвящена комплексированию методов исследований и их данных для решения основной задачи цементометрии — оценки герметичности (непроницаемости) затрубного пространства.

Выводы содержат основные результаты работы, область её практического применения, определение путей развития методов цементометрии для оценки герметичности затрубного и межтрубного пространств.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Эффективность методов цементометрии для оценки качества цементирования обсадных колонн.

Изученность проблемы и постановка задач

Эффективная эксплуатация нефтяных и газовых скважин, разработка отдельных залежей и месторождений углеводородов в целом достигается, если разбуренные нефте-, газо- и водонасыщенные пласты защищены от перетоков пластовых флюидов между собой и от притоков подошвенной либо нагнетаемой воды. На несколько десятилетий позже возникло требование экологически безопасной эксплуатации скважин и залежей, предусматривающее изоляцию между собой гидрогеологических комплексов и безусловное исключение выхода пластовых вод на дневную поверхность.

1.1. Одновременно с процессом крепления скважин (спуска и цементирования обсадных колонн) возникла проблема контроля этого процесса. Сложность решения проблемы предопределила применение всех возможных методов и методик, которые хоть в какой-то мере отражали суть явлений, происходящих в процессе цементирования. Первоначально, когда глубина скважин не превышала первых сотен метров, она решалась фиксированием выхода цементного раствора на дневную поверхность. К сожалению, в настоящее время специалисты многих организаций, которые ведут бурение, спуск обсадных колонн и их цементирование, также уверены, что выход цементного раствора на дневную поверхность служит доказательством безупречной изоляции затрубного пространства.

Начиная с 1930 г., для оценки цементирования обсадных колонн начали применять термометрию скважин. Метод базировался на известном физическом явлении повышения температуры цементных растворов при их схватывании и наборе прочности цементным камнем. Следовательно, интервалы, в которых температуры превышали ранее установленный градиент температур, интерпретировались, как заполненные цементным раствором. Верхняя граница подъёма цементного раствора отмечалась уверенно, а заполнение тем же раствором интервалов скважин с номинальным диаметром только подразумевалось. Поэтому метод получил названия отбивки головы цемента (ОГЦ), отбивки цементного кольца (ОЦК) или времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). В настоящее время метод используется редко.

Во второй половине 50-х годов прошлого столетия проскочила короткая волна применения для оценки качества тампонирования затрубного

пространства цементных растворов, содержащих радиоактивные изотопы, и задавливание растворов изотопов в перфорированные интервалы. Технология не нашла массового применения вследствие сложности, трудоёмкости, высокой стоимости исследований и их экологической небезопасности.

В начале 50-х годов прошлого столетия специалисты фирмы Schlumber-gertt, несколько позже, Halliburton выполнили первые акустические измерения. Было отмечено, что в обсаженной скважине несколько первых зарегистрированных колебаний принадлежат волне, распространяющейся в обсадной колонне. Амплитуды этих колебаний зависели от присутствия за колонной жидкости или цементного камня и его контактов с колонной и породами. Акустическая цементометрия (АКЦ) быстро вытеснила из употребления термометрию (ОЦК) скважин. С конца 50-х годов в зарубежных фирмах акустическая цементометрия стала основным и, практически, единственным методом исследования качества цементирования обсадных колонн.

В СССР пионерные сведения о возможности оценки крепления обсадной колонны акустическими методами появились также в 50-х годах (O.J1. Кузнецов с сотрудниками) еще до появления промышленных приборов АКЦ. Впервые эти измерения применили для оценки качества цементирования колонн в 1962-63 гг. (П. А. Прямов, Д. В. Белоконь). Исследования выполнили опытными образцами аппаратуры АКЗ-1, изготовленными в ВУФ-НИИГеофизике. Уже в 1970 г. в производственные организации массовой серией поступила аппаратура АКЦ-1; тогда же появилось первое методическое руководство по интерпретации данных АКЦ. В последующие годы массовыми сериями производилась аппаратура АКЦ-2;3;4, скважинные приборы которой содержали двухэлементный (ИП) измерительный зонд. После 1980г. производственные организации оснащались аппаратурой УЗБА-21, которая производилась в ГДР в рамках межгосударственной кооперации. Скважинный прибор УЗБА-21 содержал два излучателя упругих колебаний и один приёмник.

В 1954 г. в СССР было выполнено (Л. 3. Цлав) первое измерение обсаженной скважины прибором радиоактивного каротажа с источником гамма-излучения. Было установлено, что определение глубины подъёма цементного раствора за колонной достигается не хуже, чем посредством ОЦК. Уже в 1959 г. появились первые публикации и методические рекомендации по практическому применению однозондовых приборов рассеянного гамма-гамма-излучения для определения высоты подъёма цементного раствора (Ю. А. Гулин, Ф. Г. Баембитов, И. Г. Дядькин). Тогда же было предложено вести измерения приборами, которые содержат 3-4 взаимно экранированных индикатора излучения (Ю. А. Гулин, Д. А. Берштейн, Б. М. Рябов и др.) и фиксируют распределение цементного камня за обсадной колон-

ной. Так было положено начало знаменитым сериям приборов радиометрической цементометрии ЦМТУ, ЦММ, ЦФ, ЦМ, которые в различных модификациях до сих пор применяются для исследования затрубного пространства в колоннах большого диаметра (технических и кондукторах).

Эта же идея послужила основанием для разработки в начале 70-х годов прошлого столетия наиболее совершенного прибора радиометрической гамма-гамма цементометрии — комплексного прибора гамма-гамма- дефектоскопии и толщинометрии СГДТ (Ю. А. Гулин, Д. А. Берштейн, Е. В. Семёнов). Он предназначался для измерения толщины стенок обсадных колонн, распределения цементного камня в затрубном пространстве и выявления в камне крупных дефектов. Прибор подвергался непрерывному совершенствованию и модификации. До сих пор он остаётся лучшим прибором радиометрической цементометрии и активно применяется для контроля тампонажа затрубного пространства эксплуатационных обсадных колонн.

Последним по времени появления методом цементометрии стало акустическое сканирование (АК-сканер) стенки обсадной колонны и цементного камня за ней, которое осуществляется преобразователями, совмещающими функции излучателя и приёмника упругих колебаний. Теоретическими и экспериментальными лабораторными проработками вопроса доказано, что после первого интенсивного импульса, отражённого от стенки колонны, следует сигнал реверберации колонны. Время возвращения к преобразователю отражённого импульса зависит от радиуса колонны. Длительность, амплитуды, спектр и отношение частоты сигнала реверберации к резонансной частоте обсадной колонны характеризуют толщину колонны, импеданс цементного камня или площадь его контактов с колонной (Н. А. Смирнов, R. A. Broding, F. Н. К. Rambov и др.) Отражённый от стенки колонны или стенки скважины сигнал ранее использовался для оценки состояния их поверхностей в АК-телевизорах (М.А. Сулейманов, фирмы Schlumberger, Halliburton и др.).

Развивается также второй вариант АК-сканеров. В нем используются характеристики преломленной продольной головной волны, которые измеряют короткими измерительными зондами, примерно около 0,4 м (М.А. Сулейманов, В. В. Лаптев). В приборе водном поперечном сечении располагается до 8 секционированных излучателей, в другом сечении через 0,4 м 8 так же секционированных приёмников. Данные прибора решают почти все задачи сканера, за исключением определения характеристик обсадной колонны. Погрешность выделения вертикальных каналов не может быть меньшей разрешаемости прибора — 45 угловых градусов.

Современное состояние основных методов (АК.Ц, ГГЦ, АК-сканиро-вание) цементометрии следующее.

1.2. Стандартная акустическая цементометрия (АКЦ) на частотах 2025 кГц стремительно завоевала и прочно удерживает преобладающие объёмы исследований тампонажа затрубного пространства в дальнем зарубежье и странах СНГ. Её метрологическое обеспечение позволяет регистрировать основной параметр — затухание волны в колонне (волны Лэмба) — с погрешностью ± 3 дБ/м, что удовлетворяет всем требованиям решения задач. Повсеместно применяется цифровая регистрация полных волновых пакетов при использовании цифровых скважинных приборов или посредством оцифровки данных аналоговых приборов в наземном регистраторе.

Несомненное преимущество акустической цементометрии состоит в том, что её данные отражают состояние и объёмы уже сформировавшегося в затрубном пространстве цементного камня и его механические контакты с обсадной колонной и стенкой скважины, в том числе в течение всего срока эксплуатации скважины. Второе преимущество заключается в возможности оценки качества тампонажа межтрубного и затрубного пространства многоколонных конструкций. Эта идея была продекларирована более 15 лет назад (Ю. А. Гуторов, В. Н. Служаев). Её решение было совершенно призрачным по данным аналоговых скважинных приборов и аналоговой регистрации первичных данных. Возможности её решения с применением цифровой техники раскрыты автором этой работы [1, 4, 16].

Основными недостатками АКЦ является аномальная чувствительность метода к кольцевым микрозазорам между обсадной колонной и цементным камнем, которые появляются при проведении работ в обсаженных скважинах во время схватывания и набора прочности цементным камнем (Ю. В. Мельников и др., Н. О. Brown et. al., P. E. Pilkington и др.), и к нецентри-рованному положению измерительного зонда в скважине (А. Ф. Девятов, В. Г. Рафиков, В. F. McGree et. al., материалы фирм Computalog, Halliburton, Western Atlas). Существует также радикальное мнение Будыко А. В., что вследствие невозможности строгого центрирования скважинных приборов данные АКЦ непригодны для оценки качества цементирования обсадных колонн. Не красит метод также то, что при динамическом диапазоне измерения затухания ак волны в колонне, равном 30 дБ/м, однозначное заключение получают только в двух случаях. Затухание ак< 3+1,5 дБ/м соответствует «свободной» (незацементированной) колоннне, а его значения, превышающие 24 дБ/м, — безупречному цементированию колонны. Диапазон 4,5 <ак <24 дБ/м относят к частичным контактам цементного камня с колонной. То есть, преобладающая часть динамического диапазона измерений ак относится к самому неопределёному решению, не отражающему реального качества цементирования. Термин «частичный контакт цементного камня с обсадной колонной» равноценен для интервалов, характе-

ризующихся как совершенно неудовлетворительным, так и несколько небезупречным качеством цементирования.

1.3. Метод гамма-гамма цементометрии независимо от вариантов обработки первичных данных (ручная, интерактивная с использованием компьютера, полная компьютерная) обладает некоторыми эксклюзивными характеристиками, необходимыми для оценки качества тампонирования затрубного пространства. Наиболее важные из них: возможность выделения интервалов эксцентричного положения колонны в скважине, используя данные о распределении цементного камня за колонной; определение положений муфтовых соединений и, что более важно, положений центрирующих фонарей колонны; выделение интервалов, предположительно содержащих вертикальные каналы в цементном камне; расчёт плотности цементного камня за колонной. В длительно эксплуатирующихся скважинах к ним примыкает задача оценки толщин труб эксплуатационной колонны.

Перечисленные характеристики взаимосвязаны. Даже в слабонаклонной скважине редко расположенные центрирующие фонари обсадной колонны не обеспечивают её устойчивое положение на оси скважины. Только в местах установки фонарей цементный камень равномерно распределён за колонной и значения селективных кривых гамма-гамма дефектометрии совпадают между собой. В интервалах глубин между фонарями колонна провисает; селективные кривые фиксируют её эксцентричное положение.

При больших (более 10°) зенитных углах колонна прилегает к стенке скважины, образуя в местах прилегания сегментовидные вертикальные зазоры между стенкой скважины и обсадной колонной. Зазоры не заполняются цементным раствором при расчётной и, тем более, ускоренной скорости его прокачивания. Происходит образование в цементном камне вертикальных макроканалов с угловым раскрытием, равным 45-90 угловых градусов.

Не все перечисленные задачи решаются по данным ГГЦ однозначно. Погрешности измерений и расчётов резко увеличиваются с уменьшением плотности цементного камня, а при его плотности менее 1,45-1,50 г/см3 становятся неэффективными. Метод нечувствителен к кольцевым микрозазорам. Он не предоставляет сведений о контактах цементного камня с обсадной колонной и горными породами. Чёткая идентификация и, тем более, размеры вертикальных макроканалов в цементном камне не определяются. По уменьшению рассчитанной плотности камня и расхождению между собой селективных кривых дефектометрии устанавливают лишь интервалы глубин, в которых предположительно находятся макроканалы. Решение этой же задачи в многоколонных конструкциях невозможно вследствие искажения рассчитанной плотности цементного камня значительно пре-

восходящим по абсолютным значениям влиянием плотности следующей обсадной колонны.

1.4. Основным назначением AK-сканирования является определение распределения цементного камня за обсадной колонной посредством расчёта его импеданса, а также измерение по окружности внутреннего диаметра и толщины стенки колонны, выявление износа её внутренней и внешней поверхностей (А. С. Варыхалов, H.A. Смирнов, R. A. Broding, F. H. К. Rambow, материалы фирм Schlumberger, Halliburton, Western Atlas). Последние задачи востребованы в длительно эксплуатирующихся скважинах. Во вновь пробуренных скважинах наиболее актуальной задачей становится выявление вертикальных каналов в цементном камне. Считается, что размеры выявляемых дефектов сопоставимы с телесным углом, равным 45°.

Волновой пакет, зарегистрированный приёмником, содержит импульс, отражённый от внутренней поверхности обсадной колонны, и сигнал реверберации колонны, которая возникает под действием падающей волны. По времени прихода отражённого импульса рассчитывают внутренний радиус колонны, а по совокупности данных находят её внутренний профиль. Резонансная частота и длительность сигнала реверберации определяются толщиной стенки обсадной колонны. По результатам измерения внутреннего профиля и толщины стенки колонны устанавливают интервалы коррозии внешней поверхности.

Амплитуды сигнала реверберации и отношение полосы частот реверберации к резонансной частоте характеризуют импеданс цементного камня или площадь его контактов с колонной. Минимальным импедансом обладают пустоты, не заполненные цементным камнем.

Интерпретация материалов кругового сканирования, прошедших предварительную обработку, заключается в оценке степени заполнения затруб-ного пространства цементным камнем. Считается, что затрубное пространство непроницаемо для пластовых флюидов, если индекс В1>0,8 и на круговой развёртке отсутствуют участки светлых тонов, отражающие отсутствие цементного камня. Индекс В1 (bond index) отражает заполнение затрубно-го пространства цементным камнем. Для стандартной акустической цемен-тометрии он определяется отношением затухания ак в данной точке исследования к максимальному значению ак max в незацементированном участке колонны.

Вертикальные каналы в цементном камне характеризуются значениями ВК0,6 и синими тонами (противоположная часть цветовой палитры) на круговой развёртке. Промежуточные тона и значения 0,6<В1<0,8 соответствуют цементному камню, дефекты которого образованы кавернами в камне, заполненными вытесняющей жидкостью или остатками бурового

раствора, вытесненного из каверн в стволе скважины, газовыми пузырями против газосодержащих пластов, остатками транспортировочного изоляционного покрытия и т.п. Предполагается, что каверны не соприкасаются между собой и не создают проницаемых вертикальных каналов. Кривые внутреннего диаметра и толщины стенки отражают фактические размеры колонны; они фиксируют также положение муфтовых соединений.

Ограничения акустического сканирования цементного камня обусловлены предположительно повышенной чувствительностью метода к микрозазорам между камнем и обсадной колонной, что связано с применением высокочастотных (400-600 кГц) электроакустических преобразователей. Индекс BI, регистрируемый в отсутствие микрозазоров, также не всегда отражает реальное состояние проницаемости затрубного пространства. До сих пор не зарегистрированы каналы с угловым раскрытием менее 40-60°, что, не исключено, связано с угловым разрешением метода. Тем не менее, гипотетически можно предположить, что существуют каналы с раскрытием 20-25° и менее. В интервалах их развития индекс BI заведомо будет больше 0,8, неизвестно также будут ли они (каналы) отражаться на круговых развёртках, но их предполагаемая проницаемость будет на порядки превышать проницаемость пород.

1.5. Три основных метода цементометрии (АКЦ, ГГЦ и АК-сканирова-ние) решают частные задачи, необходимые для оценки проницаемости затрубного пространства. Вместе с тем идеология оценки по материалам АКЦ качества изоляционных работ осталась на уровне 50-60-х годов прошлого века (М. А. Сулейманов, Е. В. Семёнов, материалы фирм Schlumber-ger, Halliburton и др.). Она не удовлетворяет возросшим требованиям к качеству изоляции продуктивных пластов. Не менее важно, что не соблюдаются экологические требования по оценке надёжности изоляции друг от друга крупных гидрогеологических комплексов.

Можно назвать по крайней мере, три основные причины создавшегося положения с оценкой качества цементирования обсадных колонн и изоляции затрубного пространства:

а) несоответствие результатов интерпретации поставленным задачам. В требованиях на строительство скважин задачи цементирования формулируются следующим образом: "цементирование обсадных колонн должно обеспечивать: надёжное разобщение нефтяных, газовых и водоносных пластов, исключающее циркуляцию нефти, газа и воды в заколонным пространстве, проектную высоту подъёма тампонажного раствора; высокую степень надёжности цементного камня за обсадными трубами, его устойчивость к разрушающему воздействию пластовых жидкостей, механических и температурных нагрузок; возможности создания проектных

депрессий на пласт; соблюдение требований охраны недр и окружающей среды, предотвращение проникновения цементного раствора в продуктивный пласт" (К. В. Иогансен, А. И. Булатов и др.). Вместо этого стандартное заключение содержит информацию о высоте подъёма тампонажного раствора и интервалах цементного камня, не содержащих дефектов (сплошной контакт камня с колонной) и с дефектами (частичный по площади контакт), а также интервалах полного отсутствия контакта или цементного камня за колонной, о плотности (очень приблизительной) камня за колонной, его эксцентричном положении и т.п. Заключение не содержит выводов о разобщении пластов, исключающем циркуляцию за колонной флюидов в пределах продуктивного интервала, между соседними продуктивными интервалами и разными гидрогеологическими комплексами;

б) неполное использование информации, которая регистрируется сква-жинными приборами АКЦ. В процессе исследований в цифровом виде регистрируются волновые пакеты длительностью 2-4 мс, которые содержат колебания всех типов упругих волн, возникающих в скважинной жидкости, обсадной колонне, цементном камне и горных породах за колонной. Для измерения затухания ак волны, распространяющейся в колонне, используют первые 1-2 периода колебаний длительностью 60-100 мкс. Для оценки контакта цементного камня со стенкой скважины измеряют, далеко не всегда, а скорее, как исключение, параметры (затухание ап и интервальное время Д1П) неидентифицированной части волнового пакета, которые приписывают "волне по породе". В различных условиях это могут быть колебания продольной, поперечной и Стоунли волн либо волны, распространяющейся в скважинной жидкости;

в) отсутствует комплексная интерпретация данных трёх основных методов. По материалам каждого метода даётся индивидуальное заключение, содержащее решение присущих этому методу частных задач.

Современное состояние методов цементометрии позволило автору диссертационной работы сформулировать задачи исследований. Они изложены во введении диссертации и автореферата.

2. Применение информации волнового пакета для оценки качества цементирования обсадных колонн

Основное внимание в этом разделе уделено вопросам, которые неоднозначно освещаются в методических рекомендациях либо вызывают резкую критику оппонентов. Их перечень составляют: искажение первичных данных вследствие нецентрированного положения измерительного зонда в скважине; неправильная оценка заполнения затрубного пространства це-

ментным камнем из-за аномальной чувствительности АКЦ к кольцевым микрозазорам; нечувствительность метода к вертикальным каналам малого раскрытия. Для получения однозначных трактований автор провёл анализ опубликованных материалов, появившихся с момента появления метода, и организовал выполнение серии специально ориентированных сква-жинных исследований.

2.1. Нецентрированное положение скважинного прибора. Искажение первичных данных АКЦ, обусловленное нецентрированным положением измерительного зонда относительно стенок скважины, многократно изучено зарубежными и советскими исследователями (А. Ф. Девятов, В. Г. Рафиков, В. F. McGree et. al., компании Computalog, Dresser Atlas, Halliburton, Western Atlas). Ими получены совершенно идентичные результаты. Автор диссертации выполнил анализ полученных данных, которого не было у исследователей и который отсутствует в его собственной монографии [ 1 ]. Он (анализ) относится к трём диапазонам изменений затухания ак волны Лэмба в колонне: однозначным заключениям для незацементированной ("свободной"), безупречно зацементированной колонны и диапазону "частичного контакта цементного камня с колонной".

В незацементированной обсадной колонне, для которой, собственно, получены все результаты физического моделирования, смещение измерительного зонда с воображаемой оси скважины более, чем на 10 мм, уменьшает амплитуды регистрируемых колебаний вдвое, по сравнению с центрированным зондом. Затухание ак достигает значений 7-8дБ/м. Для сравнения, для центрированного зонда оно равно 3±1,5 дБ/м. То есть, для незацементированной колонны заключение о качестве цементирования содержит одну и ту же информацию независимо от того, получено оно по данным безупречно центрированного или расцентрированного зондов.

Другая крайность — это безупречно зацементированные колонны, значения ак в которых равны или больше 24 дБ/м. Они характеризуются чрезвычайно малыми амплитудами: Ак < (0,02-0,05)АОК, где Аок- амплитуды в незацементированной (свободной) колонне. Дальнейшее уменьшение амплитуд и увеличение ак, обусловленные расцентровкой измерительного зонда (даже если они происходят по той же закономерности, что в незацементированной колонне), находятся за пределами их определений. Они, снова таки, не изменяют сути заключений о качестве цементирования обсадных колонн.

Следовательно, искусственно раздуваемый вопрос о катастрофическом влиянии расцентровки измерительного зонда на материалы АКЦ и невозможности устранения этого влияния вследствие отсутствия идеально цилиндрических скважин (Л. В. Будыко) никаким образом не обедняет суще-

ствующие методики интерпретации данных АКЦ. Вся критика относится к диапазону затуханий 4,5<ак<24 дБ/м, вносит дополнительную сумятицу в понимание результатов измерений в диапазоне, для которого и до этого не было единого мнения о сущности явлений и, тем более, об их интерпретации. Автор диссертации считает, что формулировку заключений "частичный контакт цементного камня с колонной" необходимо конкретизировать, а диапазон неоднозначных значений ак свести до минимума.

Автором установлено, что признаки расцентровки измерительных зондов, найденные физическим моделированием, непосредственно отображаются на первичных данных АКЦ для диапазонов ак, соответствующих незаце-ментированной колонне и "частичному контакту цементного камня с колонной". Основным, инструментально определяемым, доказательством расцентровки служит уменьшение рассчитанных значений интервального времени AtK в обсадной колонне, если сравнивать его с заранее известным значением AtK = 184-185 мкс/м. Уменьшение обусловлено тем, что для нецентрированного зонда колебания волны от ближней в радиальном отношении стенки скважины достигают приёмника раньше, чем от дальней [1]. Регистрируемые амплитуды первых вступлений будут ослаблены по той же причине: они обусловлены энергией колебаний, пришедших от ближней стенки скважины. Этим и определяется увеличение ак. Второй признак -раздвоение первых фазовых линий волны Лэмба на фазокорреляционных диаграммах в интервалах нецентрированного положения измерительного зонда. Однако, оба признака уверенно устанавливаются на этапе приёмки КИПом первичных данных от полевых отрядов и не вносят дополнительных осложнений для оценки качества изоляции затрубного пространства.

Процедуры учёта расцентровки измерительных зондов АКЦ изучены в уже цитированных публикациях (А. Ф. Девятов, компании Computalog, Dresser Atlas и др.). Они детально изложены в монографии автора [1].

2.2 Идентификация технических обстоятельств изменений <хк в диапазоне значений (3+1,5)<ак<24 дБ/м наиболее сложная. Они могут быть обусловлены двумя причинами, каждая из которых превалирует в определённых технических условиях цементирования обсадных колонн и проведения измерений средствами акустической цементометрии. Частота их появления определяется технологией и регламентами тампонажных работ затрубного пространства и может быть различной даже в организациях, работающих в одном нефтегазоносном регионе. Забегая вперёд, отметим лишь, что одни организации "экономят" на установке центрирующих фонарей и турболизаторов обсадной колонны, следствием чего является образование громадных по протяжённости вертикальных каналов в цементном камне. Их устранение возможно только при проведении ремонтно-восстановительных

работ. "Экономия" других организаций в том же регионе заключается в применении для тампонажа "лежалых" цементов, утративших свои свойства, а иногда и запрещённых к употреблению строительных цементов. Результаты последней "экономии" заключаются в образовании протяжённых кольцевых микрозазоров между обсадной колонной и цементным камнем. Невероятно искажается информация о тампонаже затрубного пространства и, как следствие, появляется требование о производстве необоснованных ремонтно-восстановительных работ, стоимость которых сопоставима с бурением новой скважины.

а) Вертикальные каналы в цементном камне. Основная причина их образования заключается в неудовлетворительном центрировании обсадной колонны, её провисании даже в относительно вертикальных скважинах и образовании между колонной, лежащей на стенке скважины, и самой стенкой скважины сегментовидных зазоров, угловое раскрытие которых находится в диапазоне 60-90° угловых градусов. Как правило, сегментовид-ные зазоры не заполняются цементным раствором, вследствие чего образуются макроканалы в цементном камне, заполненные жидкостью. Если близлежащие пласты характеризуются разными значениями пластовых давлений либо в перфорированной колонне создаётся репрессия/депрессия давлений, такие каналы становятся путями перетоков пластовых флюидов или нагнетаемой жидкости.

Возможности стандартной акустической цементометрии для их выделения существенно ограничены. Физическим моделированием установлено (П. А. Прямов, В. Н. Служаев, М. А. Сулейманов, компании Schlumberger, Halliburton), что вертикальные каналы с угловым раскрытием менее 45°, практически не сказываются на результатах измерений AtK и ак. И только при углах раскрытия превышающих 60°, акуменьшаются до значений, которые заведомо превышают погрешность измерений ак. Поэтому для однозначной идентификации вертикальных каналов необходимы данные других видов ГИС, реагирующих на эксцентричное положение обсадной колонны в стволе скважины: СГДТ или АК-сканирования. Не менее важную информацию предоставляют сведения из актов формирования и спуска обсадной колонны, в которых отражены глубины установки каждой обсадной трубы, положения соединительных муфт, центрирующих фонарей колонны и турбо-лизаторов цементирующих растворов. Они представляют первичную информацию о потенциальной возможности образования вертикальных каналов в зависимости от оснастки буровой колонны. К сожалению, эти сведения не запрашиваются геофизическими предприятиями.

б) Кольцевой микрозазор между обсадной колонной и цементным камнем. Перечень причин и обстоятельств, способствующих образованию кольце-

вых микрозазоров, обширен (Р. А. Абдуллин, A. JI. Видовский, Д. А. Крылов, О. J1. Кузнецов, Ю. В. Мельников и др., С. А. Рябоконь и др., компании Schlumberger, Halliburton и др.). Это операции опрессовки обсадной колонны, которые выполняют в первые часы и дни, когда цементный камень не набрал полной прочности; проведение перфорации продуктивных объектов и других взрывных работ в кавернозных интервалах скважины; температурное расширение и сжатие колонны в процессе схватывания цементного камня, набора им прочности и при заполнении скважины холодной водой; спуск и подъём инструмента с повышенной скоростью и вибрационные нагрузки при разбуривании нижезалегающих пород.

Автор установил, что опознавательным признаком кольцевого микрозазора служит одновременное появление на фазокорреляционных диаграммах колебаний волны Лэмба (LK), распространяющейся в обсадной колонне, и колебаний объёмной продольной волны Р в породе. В высокоскоростном разрезе на ФКД фиксируются также колебания объёмной поперечной S волны.

Одновременное присутствие на ФКД колебаний волн Лэмба и объёмных объясняется тем, что кольцевой микрозазор, который возникает между обсадной колонной и цементным камнем в условиях скважины, не имеет идеально ровных стенок. При отрыве обсадной колонны от формирующегося цементного камня на их поверхностях образуются щётки из частиц камня, которые взаимно проникают друг в друга, контактируя между собой во многих местах. Небольшое раскрытие микрозазоров, равное десяткам и, реже, первым сотням микрометров, и наличие на поверхностях щёток слоёв цемента, прочно-и рыхлосвязанной воды создают благоприятные условия для передачи энергии упругих волн через микрозазоры, а также резко (на порядки!) уменьшают проницаемость последних. Этим кольцевые микрозазоры, образовавшиеся в условиях скважины, отличаются от моделируемых. При создании физических моделей микрозазоры имитируют слоем плёнки. Математический расчёт проницаемости выполнен Л. В. Будыко при допущениях, что плёнка заменяется газовым прослоем с идеально ровными поверхностями, на которых отсутствует связанная вода, и фильтруется газ. Полученные таким образом результаты не имеют ничего общего с реальной действительностью.

в) Экспериментальные скважинные исследования влияния дефектов цементирования (кольцевыхмикрозазоров и вертикальных каналов) на параметры АКЦ. Обилие причин и обстоятельств, способствующих образованию вертикальных макроканалов и кольцевых микрозазоров, определяет высокую вероятность их существования в каждой конкретной скважине по всей глубине или в отдельных интервалах. Одинаковые по значениям изменения ак а именно они служат основой заключений о качестве цементирования, не классифицируются при подготовке оперативных заключений. Но главным препятствием

для их классификации является неверие специалистов геофизических и геологических организаций о совершенно различном вкладе обоих дефектов в создание в затрубном пространстве путей для движения флюидов.

Для обоснования влияния обоих дефектов на проницаемость затруб-ного пространства и выявления характеристик ГИС, отражающих их существование, в 20-ти скважинах была намечена серия комплексных исследований по следующей программе:

— проведение АКЦ и гамма-гамма цементометрии прибором СГДТдля оценки качества цементирования затрубного пространства;

— проведение в отдельных скважинах акустической цементометрии при создании избыточного давления на устье скважины с целью выделения интервалов глубин, в которых развиты кольцевые микрозазоры между обсадной колонной и цементным камнем;

— ремонтная перфорация против непроницаемых пород, характеризующихся значениями 4,5<ак<24 дБ/м;

— определение приёмистости перфорированного интервала; в ряде случаев — после гидродинамического воздействия на интервал, заключающегося в создании в стволе скважины избыточного давления и его моментальном сбросе;

— ремонтно-восстановительное задавливание цементного раствора для улучшения качества цементирования;

— повторные исследования акустической цементометрией на разных этапах работ для оценки изменений качества цементирования.

В одной из скважин получены доказательства образования кольцевых микрозазоров в процессе механических.воздействий на обсадную колонну. Первое исследование скважины акустической цементометрией выполнено после набора цементным камнем прочности, но до опрессовки колонны. Контакт цементного камня с колонной преимущественно сплошной, в 20% интервалов — частичный. Контакт камня с породами — сплошной и частичный.

После опрессовки колонны давлением 10 МПа результаты оценки контакта цементного камня с колонной ухудшились вследствие образования между ними кольцевого микрозазора. Доля интервалов с частичным контактом возросла до 30%. Контакты камня с породами остались прежними.

Спустя 3 месяца после опрессовки в скважине выполнили ещё одно исследование обсадной колонны акустической цементометрией. Состояние контакта цементного камня с колонной ухудшилось по сравнению с предыдущим исследованием. Появились участки, присутствие камня на которых не определяется. Косвенным объяснением может служить выполнение в этот временной промежуток перфорации, освоения продуктивно-

го пласта и ликвидационных работ, связанных с испытанием более глубоко залегающего песчаника. Два следующих друг за другом ремонтно-восста-новительных цементирования позволили улучшить (по данным АКЦ) качество тампонажа на 44 м суммарно.

Экспериментальные работы были прекращены после исследований и проведения ремонтно-восстановительных работ в 15 интервалах 7-ми скважин. Все интервалы выделены по признаку неопределённого качества цементирования (4,5<ак<24 дБ/м) и включали 10 интервалов с кольцевыми микрозазорами и 5 с вертикальными каналами. Причины прекращения работ и доказательства необходимости или отсутствия небходимости проведения ремонтно-восстановительных работ заключались в следующем:

• Приёмистость интервалов ремонтной перфорации, простреленных против непроницаемых пластов, появлялась при давлении на устье, равном 1,5-4 МПа для интервалов, содержащих кольцевые микрозазоры. Такой характер изменения давления чем-то напоминает его рост при проведении гидроразрывов пластов. Для проникновения жидкости в затрубное пространство ей необходимо преодолеть какую-то преграду. Нельзя исключить, что ею служат низкопроницаемые цементные щётки, которые образуются при отрыве обсадной колонны от цементного кольца.

Справедливость высказанного предположения подтверждается тем, что в 7 интервалах с кольцевыми микрозазорами не удалось достичь приёмистости при оговоренных давлениях 7-11,5 МПа. В двух из них она достигалась после 8-18 циклов гидроимпульсного воздействия, заключающегося в быстром подъёме внутриколонного давления до значений, равных давлению опрессовки, и последующем его мгновенном сбросе. В двух других случаях после такого воздействия приёмистость не была достигнута.

Следует также учитывать, что значения приёмистости, указанные в актах на проведение ремонтно-восстановительных работ, недостоверные. Их получают согласно стандартной процедуре: на устье скважины постепенно повышается давление до тех пор, пока оно скачкообразно не уменьшится. По производительности насосов в последующие 10-20 с после уменьшения давления рассчитывается приёмистость затрубного пространства пересчётом на сутки. Не соблюдаются требования нормативных документов о том, что дебиты и приёмистость скважины рассчитываются для временного промежутка, в котором наблюдались их устойчивые значения. Краткосрочные измерения предоставляют ответ на качественном уровне: есть ли приёмистость испытуемого интервала или она отсутствует. Поэтому полученные значения приёмистости для половины исследуемых интервалов в 2-3 раза превышают приёмистость соседних нагнетательных скважин.

• В интервалах развития вертикальных каналов приёмистость затруб-ного пространства после прострела ремонтных отверстий составляла пересчётом на сутки 120-450 м3/сУт- Улучшение качества цементирования по данным АКЦ достигнуто в интервалах протяжённостью от 115 до 320 м. Вблизи ремонтных отверстий контакт камня с колонной был сплошным, далее следовали участки, характеризующиеся частичными контактами, перемежающиеся хотя бы незначительными по протяжённости участками сплошных контактов.

• Для 7 ремонтных интервалов выполнены исследования АКЦ при атмосферном и избыточном (до 7 МПа) давлениях на устье скважины. Впервые подобные исследования проведены (Щ А. МсЫее1у, .1. Е. 11рр) в 60-70 годах прошлого века. Они были успешно повторены на нефтяных месторождениях Республики Казахстан в 70-х годах (Д. А. Крылов, О. Л. Кузнецов, К. А. Шишин).

При создании внутри обсадной колонны избыточного давления она расширяется и полностью или частично перекрывает кольцевые микрозазоры. На объёмные каналы в камне избыточное давление не оказывает влияния. Сравнение результатов двух измерений, а также описанные выше качественные признаки обоих дефектов, позволяют разделить их на выполненных записях. После сброса давления на устье скважины состояние контакта цементного камня с колонной практически возвращается к первоначальному. Полное восстановление первоначального состояния занимает несколько суток. В условиях опытов (избыточное давление 7 МПа, диметр колонны 168 мм) уменьшение кольцевых микрозазоров достигало 70 мкм.

г) Результаты исследований АКЦ при избыточном давлении на устье скважины подтвердили ожидаемое. Изменения показаний АКЦ не наблюдались первоначально в скважине с вертикальными каналами. После выполненного ремонта исследования АКЦ снова были повторены при атмосферном и повышенном на устье скважины давлении. Они показали высокое качество ремонтных работ. В шести скважинах с кольцевыми микрозазорами качество цементирования, устанавливаемое по материалам АКЦ, возрастало. Большинство интервалов, характеризующихся частичными контактами цементного камня с колонной, получали характеристику сплошных контактов. Этим, собственно, и доказывалось существование кольцевых микрозазоров.

• Ремонтно-восстановителъные работы выполнены в восьми интервалах из 10. Улучшение контактов цементного камня с колонной (поданным АКЦ) достигалось в интервалах 4-8 м вблизи перфорационных ремонтных отверстий, единично в интервале 43 м. Одновременно в семи случаях на

некотором расстоянии от ремонтных отверстий были выявлены участки ухудшения контактов камня с колонной примерно такой же суммарной протяженности — от 4 до 48 м. Было принято решение о приостановке ре-монтно-восстановительных работ в случаях, когда дефект цементирования обусловлен кольцевым микрозазором, непроницаемым для пластовых флюидов.

Важным оказался вроде бы побочный эффект — максимальное развитие кольцевых микрозазоров происходило в скважинах, обсадные колонны в которых цементировались цементами с длительным сроком хранения. Они (микрозазоры) перестали наблюдаться после смены поставщика цементов и сокращения сроков их хранения.

2.3 Принципиально возможен один единственный вариант оценки механического контакта (сцепления) цементного камня с горными породами, слагающими стенку скважины. Он заключается в регистрации скважинным прибором параметров объёмных продольной Р и поперечной S волн, распространяющихся в массиве пород. О наличии механических контактов цементного камня с обсадной колонной и горными породами свидетельствует сам факт того, что: а) энергия нормальной волны Лэмба, распространяющейся в обсадной колонне, вытекает из неё через цементное кольцо в горные породы вследствие потери колонной волноводных свойств; б) в породах формируются объёмные продольная Р и поперечная S волны, которые преломляясь на стенке скважины, образуют в скважине соответствующие им головные волны; г) приёмник скважинного прибора, расположенный в жидкости на некотором удалении от излучателя, воспринимает колебания головных волн.

В полной мере оценка механических контактов цементного камня с породами посредством фиксации в акустических сигналах объёмных волн выполняется ведущими зарубежными фирмами, начиная с 60-70-х годов прошлого века (Н. О. Brown et. al., W. H. Fertl et. al., G. H. Pardue et. al.). Она базируется на визуальном выделении на фазокорреляционных диаграммах (ФКД) фазовых линий, принадлежащих объёмным Р и S волнам. В настоящее время такое решение является общепринятым у всех зарубежных фирм (Computalog, Halliburton, Schlumberger и др.). В Советском Союзе первым начал пропагандировать оценку контактов цементного камня с породами П. А. Прямов на рубеже 70-х годов прошлого века, используя регистрируемые в аналоговом виде кривые "волны Ап по породе" . При подготовке следующего методического руководства по акустической цемен-тометрии (П. А. Прямов и др.) требования к интерпретации кривых Ап исчезли. Причиной стала необходимость обработки на несовершенных отечественных ЭВМ типов СМ-2 и 4 практически в пакетном режиме первичных данных

АКЦ по десяткам тысяч скважин, бурящихся на бурно развивающихся нефтяных месторождениях Западной Сибири.

Ситуация с регистрацией объёмных волн полностью поменялась после внедрения цифровой регистрации первичных данных и возможности их многократной обработки на ПЭВМ. Возможность указания на ФКД колебаний интересующей волны (Ьк, Р, Б, Б!), частотная фильтрация первичных данных, гибкое изменение порогов регистрации для определения характеристик выбранной волны, существенно упростили обнаружение объёмных волн.

Непременное условие решения задачи заключается в наличии механического контакта, часто хотя бы частичного, цементного камня с обсадной колонной. Только при выполнении этого условия обеспечивается передача энергии продольной Рж волны из скважины, в которой находится измерительный зонд, в обсадную колонну, образование в последней нормальной волны Лэмба (Ьк) и, далее, отток энергии этой волны в цементный камень. По наблюдениям автора эти условия выполняются, если затрубное пространство заполнено цементным камнем более, чем на 1/3.

В цементном камне энергия волны полностью поглощается, если за внешней границей камня отсутствует среда с высоким импедансом. Это типичная ситуация для физического моделирования, которая чрезвычайно редко встречается в скважинах. В противном случае, если цементный камень прочно связан с породами, энергия волны Лэмба в колонне уходит в породы, образуя в них объёмные продольную Р и поперечную Б волны. В низкоскоростных разрезах образуется только продольная волна Р волна.

По мнению автора возможны два варианта решения задачи. Первый — условно именуемый "инструментальным". Высокое качествотампонажных работ, включающее в себя центрирование обсадной колонны, применение цементных растворов высокой плотности, соблюдение скорости подъёма раствора, которая обеспечивает их затекание в кавернозные участки ствола скважины, предопределяют качество контактов цементного камня с колонной и породами. Две кривые Д1Р, измеренные в открытом стволе и в обсаженной скважине, повторяют друг друга. Их поведение однозначно свидетельствует о сплошных контактах цементного камня с обсадной колонной и породами, слагающими разрез скважины. Кривые Д1Р, ак и фа-зокорреляционные диаграммы фиксируют такое же состояние тампонажа затрубного пространства. Поданным радиометрической дефектометрии (ДФ) обсадная колонна расположена соосно со стволом скважины; затрубное пространство равномерно заполнено цементным камнем.

Второй вариант - это использование тех же фазокорреляционных диаграмм (ФКД) в условиях неполного цементирования обсадной колон-

ны, когда на волновых пакетах и фазокорреляционных диаграммах одновременно проявляются фазовые линии волны Лэмба Ьк в колонне, объёмной Р волны в породах и поверхностной волны Стоунли (Б!). В высокоскоростных породах могут отражаться также колебания объёмной поперечной волны. Эти условия объясняются частичным заполнением затрубного пространства цементным камнем (В1<0,8), присутствием между колонной и цементным камнем кольцевых микрозазоров, остатками изоляционных материалов на внешней поверхности колонны и т.п. Инструментальное определение скоростей распространения объёмной продольной (и поперечной) волны в породах, амплитуды которой только незначительно превышают амплитуды волны Лэмба в колонне, затруднено. К тому же, для небольших глубин результаты таких определений не с чем сравнивать, так как акустический каротаж в открытом стволе обычно не выполняют.

2.4. Критический анализ материалов, опубликованных со времени появления АКЦ, и результаты выполненных экспериментальных работ в скважинах КР позволили автору прийти к выводам, которые во многих аспектах изменяют технологию интерпретации полученных данных.

• При определении контактов цементного камня с обсадной колонной сведения, полученные из опубликованных работ, следует дифференцировать следующим образом:

а) не сказываются на результаты интерпретации диаметр и толщина стенки зацементированных и незацементированных обсадных колон. Незначительное влияние этих факторов учитывается допусками, которые задаются условиями интерпретации;

б) удовлетворяют требованиям интерпретации и не нуждаются в каком-либо учёте предусмотренные геолого-техническими нарядами толщины зазоров между внешним диаметром обсадной колонны и стенкой скважины (20-25 мм) и сроки проведения исследований акустической цемен-тометрией (не менее 48 часов). В противном случае необходимо вносить поправки в полученные значения сск, которые заранее известны по данным физического моделирования;

в) недостаточное центрирование скважинных приборов в обсадной колонне изучено на физических моделях, представляющих собой отрезки незацементированных обсадных труб. Результаты моделирования, указывающие, что амплитуды и коэффициенты затухания ак регистрируемых колебаний изменяются в 2 раза при смещении прибора с оси скважины на 10-20 мм, относятся к незацементированной колонне. Увеличение ак от 3+1,5 дБ/м до 6±1,5 дБ/м никаким образом не меняет сути заключения об отсутствии её цементирования. То же относится к зацементированным колоннам. На моделях эта ситуация не изучалась. Но если принять, что для

них ак увеличивается также вдвое, то заключение о тампонаже затрубного пространства снова-таки не изменится;

г) основные трудности интерпретации первичных данных АКЦ представляют технические факторы, обусловленные условиями формирования и спуска обсадной колонны, её центрированием в стволе скважины, качеством тампонирующей смеси, образованием кольцевых микрозазоров между обсадной колонной и цементным камнем, вертикальными макроканалами в цементном камне. Основной причиной образования последних служит эксцентричное положение колонны в стволе скважины. Именно эти обстоятельства (кольцевые микрозазоры и вертикальные каналы), а также дефекты цементирования, вызванные перемешиванием в верхней части цементного раствора с вытесняющей жидкостью обуславливают изменения ак в диапазоне между "свободной" (ак=3±1,5дБ/м) и безупречно зацементированной (ак > 24 дБ/м) колонной, которые интерпретируются как "частичный контакт цементного камня с колонной".

• Результаты экспериментальных скважинных исследований, выполненных согласно методикам, предложенным автором диссертации, свидетельствуют:

а) три основных дефекта цементирования обсадных колон, а именно: прерывистое цементирование, кольцевые микрозазоры и вертикальные каналы — могут быть установлены по данным ГИС;

б) прерывистое цементирование (интервал перемешивания вытесняющей жидкости с цементным раствором) устанавливают вблизи запланированного уровня подъёма тампонажной смеси по фрагментам на фазокор-реляционных диаграммах (ФКД) фазовых линий волны Лэмба в обсадной колонне, появлению на них аномалий, обусловленных муфтами, фрагментам объёмных волн;

в) кольцевые микрозазоры, как правило, характеризуются одновремён-ным присутствием на ФКД колебаний волны Лэмба в обсадной колонне и колебаний объёмных продольной, поперечной и поверхностной Стоунли волн, распространяющихся в горных породах и вдоль стенки скважины. Кольцевые микрозазоры практически непроницаемы для пластовых флюидов при достаточном удалении (на несколько метров) двух соседних пластов с разной насыщенностью;

г) вертикальные макроканалы в цементном камне невозможно установить в зацементированной колонне, если их раскрытие составляет менее 60 угловых градусов. Они образуются в интервалах прилегания обсадной колонны к стенке скважины или другой внешней колонны (технической, кондуктора), имеют раскрытие более 60 угловых градусов и характеризуются значениями ак, меньшими 24 дБ/м. Редко установленные (через 25 м и более)

центрирующие фонари колонны придают уверенность в том, что дефект цементного камня обусловлен именно вертикальными каналами.

• Определение контактов цементного камня со стенкой скважины (горными породами) возможно исключительно на основе регистрации объёмных продольной и поперечной волн, распространяющихся в породах. Их регистрация, особенно поперечной волны, не распространяющейся в жидкости, одновремённо свидетельствует о надёжном контакте камня с обсадной колонной. Появление этих волн всегда фиксируется фазокор-реляционными диаграммами (ФКД). Последние являются в настоящее время обязательным элементом заключения по качеству цементирования обсадных колон и поэтому не требуют дополнительного времени на подготовку заключения. Если цементирование колонны выполнено с соблюдением всех нормативных требований, контакт цементного камня с породами устанавливается инструментально сопоставлением интервальных времён объёмной продольной волны, зарегистрированных в открытом стволе и в обсаженной скважине.

3. Определение качества цементирования затрубного пространства

обсадных колонн разного назначения и многоколонных конструкций

3.1. Повторим выводы предыдущего раздела: основные дефекты цементирования связаны с центрированием обсадной колонны в стволе скважины, качеством тампонажной смеси, образованием кольцевых микрозазоров между цементным камнем и обсадной колонной и вертикальных макроканалов в цементном камне. Нетрудно заметить, что перечисленные дефекты обусловлены всего лишь двумя обстоятельствами. Для кольцевых микрозазоров — это качество применяемой тампонажной смеси; для вертикальных макроканалов — центрирование обсадной колонны и образование в интервалах её прилегания к стенке скважины (или другой внешней колонны) серповидных пространств, не заполняемых тампонажной смесью. При этом подразумевается, что соблюдаются соотношение диаметров открытого ствола и обсадной колонны (толщина цементного кольца) и сроки проведения АКЦ после цементирования.

Минимальное количество условий, предъявляемых к цементированию обсадной колонны и проведению акустической цементометрии, позволяет сформулировать основные требования проведения работ. Результаты акустической цементометрии позволяют получить достоверные сведения о качестве цементирования обсадных колонн, если соблюдены технико-технологические требования к спуску и цементированию колонны и проведению измерений приборами АКЦ. Суть этих требований, закреплённая

нормативными документами на проведение соответствующих работ, заключается в следующем:

- любая обсадная колонна (эксплуатационная, техническая, кондуктор) в скважине центрируется. Интервалы установки центраторов (9-22 м) определяются азимутальными углами наклона скважины, диаметром колонны и заранее жёстко заданы (справочники под редакцией А. И. Булатова, К. В. Иогансена);

- зазор между обсадной колонной и стенкой скважины не может быть меньшим 25-35 мм;

- для тампонажа затрубного пространства применяются растворы, приготовленные с использованием цементов, не потерявших первоначальных характеристик;

- акустическая цементометрия выполняется не ранее 36-48 часов после цементирования в зависимости от плотности цементного раствора и ускорителей или замедлителей схватывания;

- скважинный прибор акустической цементометрии центрируется.

Если эти требования соблюдены, то измеренные значения ак отражают полноту заполнения (BI) затрубного пространства цементным раствором и, далее, сформировавшимся цементным камнем (bond index BI определяется как отношение значения ак, зарегестрированного в исследованном участке, к значению сск = 24дБ/м для интервалов со сплошным контактом цементного камня с колонной). На основании статистических данных и расчёта возможного изгиба обсадных колонн предполагается, что в цементном камне отсутствуют вертикальные макроканалы, обусловленные прилеганием обсадной колонны к стенке скважины, если колонна центрирована согласно нормативным требованиям. Также предполагается, что применение тампонажных растворов из кондиционных цементов не приведёт к образованию кольцевых микрозазоров между обсадной колонной и цементным камнем.

Эти утверждения справедливы для скважин любого назначения, обсаженных колоннами диаметром 127-324мм, несмотря на бытующее и ничем не подтверждённое мнение о недостатках или невозможности получения приемлемых результатов акустической цементометрии на малых глубинах в скважинах большого диаметра и в наклонных скважинах. В районе деятельности Управления геофизики ТОО "Techno Trading, Ltd" соблюдаются приведенные выше требования нормативных документов на проведение тампонажных работ. Достаточно сказать, что кондукторы, опускаемые на глубину 450-500 м, центрируются через каждые 30 м, технические колонны — через 20 м. На эксплуатационные колонны устанавливают центраторы через 10-20 м в продуктивной части разреза и через 30-50 м в

непродуктивных интервалах. Исследования акустической цементометри-ей выполняют после цементирования всех колонн: кондуктора, технической и эксплуатационной независимо от характеристик пород, вскрытых скважиной, втом числе в интервалах четвертичных и подстилающих их пород. При соблюдении нормативных требований кспуску и цементированию любой обсадной колонны материалы акустической цементометрии предоставляют достоверную и объективную информацию о степени заполнения затрубного и межтрубного пространства цементным камнем (коэффициент заполнения В1) и его механических контактах с обсадной колонной и стенкой скважины (горными породами). Эта информация усиливается сведениями из актов спуска колонны об установке на ней центрирующих фонарей. В диссертации приведены конкретные примеры оценки в различных разрезах качества тампонажа всех типов обсадных колонн: кондукторов, технических, эксплуатационных.

3.2. Ещё на заре развития акустической цементометрии, как метода изучения тампонажа затрубного пространства, возникла задача перехода от оценки состояния механических контактов камня с колонной к определению герметичности затрубного пространства.

В одной из первых работ (Л. Т. ирр, 1966) приведены статистические данные для месторождения, на котором было пробурено и исследовано акустической цементометрией 400 скважин. В 75 скважинах по данным АКЦ были установлены дефекты цементного камня. В этих скважинах выполнили прямую оценку проницаемости затрубного пространства. Для этого в каждой скважине перфорировали на небольшом удалении друг от друга (1,5-3 м, редко до 15 м) два интервала и, разделив их пакерами, повышали давление в одном из них, а измеряли в другом. Постоянство давления во втором перфорированном интервале служило признаком непроницаемости затрубного пространства; увеличение давления — о его проницаемости.

Дефекты цементного камня были подтверждены в 28 скважинах, в том числе, в 26 скважинах — кольцевые микрозазоры, а в двух — вертикальные каналы. Все скважины с микрозазорами введены в эксплуатацию без проведения ремонтных изоляционных работ. Было установлено, что затруб-ное пространство непроницаемо для пластовых флюидов, если измеренные двухэлементными зондами относительные амплитуды Ак/Ако (где Ак — амплитуда в исследуемом интервале, Ако - то же в незацементированной колонне) меньше 0,05 (ак>24 дБ/м), а расстояние между двумя интервалами перфорации находится в диапазоне 1,5-3 м.

Несколько позже этот эксперимент был повторен на другом месторождении (\У. А. Мс№е1у, 1973). Работы выполнены в 16 скважинах, диаметры

обсадных колонн в которых находились в диапазоне 140,0-244,5 мм, удаление между интервалами перфорации составляло 2,3-20м (единично 30м).

Brown Н.О. et al. обобщил полученные результаты и установил, что вероятностная граница разделения зацементированных интервалов на проницаемые и непроницаемые соответствует значению индекса BI цементирования затрубного пространства (bond index), равного 0,8. Если значение BI равно или больше 0,8, то непроницаемость затрубного пространства наступает при удалении двух исследуемых пластов на 2-3 м для эксплуатационных колонн диаметром 140-168 мм. Это расстояние увеличивается до 4,5 м для технических колонн диаметром 245-254 мм и до 6-7 м для обсадных колонн бульшего диаметра. Считается, что перепад давлений между ними не должен превышать 0,1 пластового давления и, безусловно, должен быть меньшим давления опрессовки колонны.

Зависимость, предложенная Brown et al., неоднократно подвергалась проверкам им же и другими авторами (D. D. Fitzgerald, В. F. McGree, J. А. McGuire, G. R. Pickett и др.). Она стала нормативным требованием для всех ведущих фирм дальнего зарубежья (Computalog, Halliburton, Schlumberger, Western Atlas Int. и др.). По разным оценкам вероятность достоверной оценки непроницаемости затрубного пространства по материалам отдельно применяемой стандартной акустической цементометрии составляет 90-95 % (Н. О. Brown, D. D. Fitzgerald, L. L. Raymer, J. E. Upp и др.).

Попытка вероятностной оценки проницаемости затрубного пространства по измеренным значениям Ак/Ако была предпринята специалистами СССР в начале 70-х годов в скважинах группы Узеньских месторождений (Б. И. Кирпиченко). Проницаемость затрубного пространства оценивалась по появлению в продукции воды при освоении скважин и в первые 5 месяцев их эксплуатации.

Полученные зависимости согласуются с основными выводами, опубликованными в зарубежных источниках. Очевидны и их явные отличия: а) в российской работе не производилось разделение дефектов цементного камня на микрокольцевые зазоры и вертикальные каналы по результатам исследований скважин при избыточном давлении; б) не определялись источники поступления воды — было ли это обводнение длительно эксплуатируемых пластов или заколонные перетоки; в) значения минимальных зацементированных интервалов, обеспечивающих непроницаемость затрубного пространства, в 3-4 раза больше чем в предыдущих работах.

Столь высокая вероятность достоверной оценки непроницаемости затрубного пространства по данным АКЦ полностью приемлема для непродуктивных интервалов. Её недостатки, - а это неуверенность в 5-10 % случаев в герметичности затрубного пространства, — не всегда достаточна для

продуктивных интервалов. Именно в них дефект цементного камня, обусловленный эксцентричным положением обсадной колонны в стволе скважины, обуславливает непредсказуемые притоки пластовых флюидов.

Автор диссертации обобщил материалы АКЦ по нескольким сотням скважин, исследованных специалистами УГ "Techno Trading, Ltd.". Значения В1?0,8 соответствуют сплошным контактам цементного камня с обсадными колоннами и горными породами. Отток энергии волны Лэмба из колонны (затухание ак волны в колонне) столь значителен, что она (волна) не фиксируется на ФКД. В зарегистрированном волновом пакете первые колебания принадлежат продольной волне, распространяющейся в горных породах; последующие—поперечной волне в высокоскоростных разрезах. Контакты цементного камня с обсадными колоннами и горными породами устанавливаются инструментально. Затрубное пространство герметично.

Значения BI меньше 0,8 свидетельствуют о каких-то дефектах цементного камня: кольцевых микрозазорах или вертикальных каналах. Для их идентификации необходимо привлечение ФКД и поиск признаков, описанных в предыдущей главе. Существуют предпосылки нарушений герметичности затрубного пространства. Для оценки герметичности необходимо привлечение материалов других методов цементометрии: радиометрической дефектометрии и толщинометрии, АК-сканирования, сведений об оснастке и условиях спуска обсадной колонны.

3.3. Необходимость оценки качества цементирования многоколонных конструкций существовала во все времена бурения и эксплуатации нефтегазовых скважин. Объективно она определяется возможными нарушениями цементного камня в затрубном пространстве кондуктора и технической колонны в процессе продолжающегося бурения скважины под эксплуатационную колонну, спуска, цементирования и перфорации последней. Субъективным фактором служит выполнение АКЦ один раз только в эксплуатационной колонне. Качество тампонажа ранее опускаемых колонн, -кондуктора, технической, второй технической, - не проводилось вследствие экономических и идеологических причин. Первая, - это сокращения сроков ввода скважин в эксплуатацию. Вторая, - предвзятое мнение о невозможности получения стандартными приборами акустической цементометрии диаграмм АКЦ приемлемого качества в скважинах больших диаметров, на малых глубинах и в наклонных скважинах. Несостоятельность укоренившегося второго мнения показана выше.

Попытки оценки качества цементирования многоколонных конструкций предпринимались ещё во времена аналоговой техники ГИС и АКЦ, в частности (Ю. А. Гуторов, В.Н. Служаев). Они базировались на чётко сформулированных постулатах. Один из них заключался в том, что две (или более)

обсадных колонны и цементный камень между ними образуют слоистую среду, толщина любого слоя в которой намного меньше длины упругой (продольной) волны, применяющейся для исследования. По мнению части исследователей (Ю. И. Горбачёв, Ю. А. Гуторов) со ссылкой на теоретическое обоснование Л. М. Бреховских, в такой среде, которая дополнительно включает полупространство горных пород, образуется обобщённая упругая волна. Характеристики этой волны, в первую очередь, скорость её распространения, изменяются от значений в наиболее низкоскоростной среде (цементный камень либо неуплотнённые терригенные осадки) до значений в высокоскоростных средах (стальные колонны). Критика постулата оценки качества цементирования по значениям характеристик обобщённой волны простая. Автором диссертации показано [1, 4], что на коротких базах измерений приборами АКЦ обобщённая волна не образуется. Такие же результаты получили Д. В. Белоконь и В. Ф. Козяр. В многоколонных конструкциях, как будет показано ниже, в каждой из колонн и в горных породах распространяются характерные для них типы волн. Но если бы процесс образования обобщённых волн происходил именно таким образом, как описывают Ю. И. Горбачёв, Ю. А. Гуторов, то исчезла бы даже постановка задачи оценки качества цементирования обсадных колонн акустической цементометрией из-за непрерывно изменяющихся характеристик обобщённой волны.

Вторым постулатом признаётся (В. Н. Служаев) существование волн, распространяющихся в каждой из колонн отдельно. Предлагаемое решение проблемы заключается в выборе для внутренней или внешней колонн местоположения на шкале времени фиксированных окон измерений затухания ак упругой волны в каждой колонне. Решение правильное, но неосуществимое в условиях аналоговой регистрации данных. В выбранных окнах, а они отделены друг о друга максимально на 30-40 мкс, определяются коэффициенты затухания любых колебаний, амплитуды которых превышают первоначально заданный порог, равный 0,01-0,05 максимальной амплитуды в незацементированной колонне. При малейшем дефекте цементирования внутренней (эксплуатационной) колонны колебания волны Лэмба, распространяющейся в этой колонне, заполняют и следующее временное окно. Чаще всего, в отсутствие действенного контроля происходящих явлений вычисленные значения скоростей и амплитуд (затухания, энергий) относились к волне, распространяющейся в эксплуатационной колонне (волне Лэмба). В других случаях они принадлежали такой же волне, средой распространения которой была внешняя колонна (техническая колонна, кондуктор), либо объёмная волна, распространяющаяся в массивах горных породах или вдоль границы раздела двух сред (например обсадной колон-

ны и цементного камня). В случае безупречного цементирования межтрубного пространства, исключающем образование дефектов, в том числе кольцевого микрозазора между эксплуатационной колонной и цементным камнем, применение второго (для внешней колонны) фиксированного окна обосновано и справедливо.

В авторском варианте физическая картина распространения упругих волн в многоколонных конструкциях заключается в следующем. Если внутренняя(эксплуатационная) колонна незацеменирована, то вся энергия упругой волны, пришедшая от излучателя скважинного прибора, распространяется в колонне как высокоскоростном волноводе в виде нормальной продольной волны. Незацементированная колонна, как бы, экранирует среды, находящейся за ней, не давая перетекать энергии волны за её пределы. Скорость распространения волны в колонне строго соответствует скорости волны Лэмба в металле (5440 м/с). Времена регистрации на ФКД первых фазовых линий для двухэлементных зондов И-П равны расчётным временам распространения упругой волны от излучателей к приёмникам с учётом её пути в скважинной жидкости.

Зацементированная колонна теряет свойства волновода. Энергия упругой волны "перетекает" через цементный камень, скорость упругих волн в котором вдвое ниже, чем в колонне, в горные породы, если обсадная колонна одиночная, или в следующую колонну, например, техническую. Энергия нормальной волны, оставшаяся и распространяющаяся в первой колонне, недостаточна для регистрации существующими приборами. Первые зарегистрированные на ФКД фазовые линии соответствуют расчётным значениям волны Лэмба во второй колонне с учётом её путей в жидкости, металле первой колонны и цементном камне.

Процесс будет повторяться. Если техническая колонна незацеменирована с внешней стороны, то регистрируемые волновые пакеты содержат только колебания нормальной продольной волны, распространяющейся в ней. При заполнении её затрубного пространства цементным камнем, сплошных и постоянных контактах камня с колонной и последующей внешней средой энергия нормальной волны "перетекает" в следующую колонну — кондуктор. Далее, при хорошем цементировании кондуктора энергия волны "перетекает" в горные породы, возбуждая в них объёмные продольную Р и поперечную Б волны. Сопоставление зарегистрированных на ФКД фазовых линий с расчётными значениями 1к для двухэлементных зондов И-П для колонн разных диаметров позволяет судить о волнах, распространяющихся в каждой колонне в отдельности. Амплитуды (затухание, интенсивность) - о качестве цементирования отдельных колонн и многоколонной конструкции в целом.

Регистрация на материалах АКЦ через 2-3 обсадные колонны объёмных Р и Б волн, а на малых глубинах только продольной Р волны свидетельствует о полном заполнении цементным камнем затрубного пространства (В1>0,8) за всеми колоннами, сплошных и устойчивых контактах камня со стенками колонн и горными породами. Наоборот, регистрация нормальной волны по одной из колонн служит доказательством отсутствия механического контакта цементного камня с этой колонной с её внешней стороны.

Возможны также все промежуточные ситуации. Они возникают если какая-то из колонн зацементирована с дефектами. Это могут быть вертикальные каналы с угловым раскрытием до 90°, тонкие (50-600 мкм) кольцевые микрозазоры или их сочетание с вертикальными каналами. Так же, как и в случае одиночной колонны, волновые пакеты содержат колебания нескольких волн. Например, если дефекты обусловлены тампонажом эксплуатационной колонны, то вследствие неполного оттока энергии упругой волны из этой колонны во внешнюю среду на ФКД присутствуют ослабленные колебания волны Лэмба в эксплуатационной колонне; вполне отчётливо отбиваются её муфты. В то же время, количество энергии, поступившей во внешнюю среду (последующие обсадные колонны и горные породы), может быть достаточным для фиксации её отклика. Процесс повторяется, как и в случае безупречно зацементированных колонн, а иногда и кондуктора. Оценка полноты заполнения (В1) цементным камнем межтрубного и затрубного пространств производится по значениям коэффициентов затухания каждой волны, которую удаётся выделить в волновом пакете. Дополнительный контроль первого вступления волны Лэмба в каждой колонне достигается сопоставлением его времени прихода с расчётным временем с учётом затрат времени на распространение волны в скважин-ной жидкости, металле колонн и в цементном камне.

Выводы о качестве цементирования обсадных колонн многоколонных конструкций, полученные непосредственно после цементирования каждой колонны и при измерениях в эксплуатационной колонне, остаются примерно теми же или изменяются в лучшую сторону. Утверждение справедливо, если соблюдаются нормативные требования для спуска и цементирования колонн — интервалах установки центрирующих фонарей, плотности применяемых цементных растворов, скоростях их прокачки. Объяснение этому факту простое: механические контакты цементного камня с обсадными колоннами и горными породами улучшаются с увеличением промежутка времени между цементированием и датой исследований. Первое исследование выполняется через сутки после цементирования, когда цементный раствор схватился, но цементный камень не набрал полной механической прочности. Поэтому более поздние исследования отмечают

улучшение контактов. Результаты исследований АКЦ многоколонных конструкций позволяют сделать два важных вывода:

а) оценка в многоколонных конструкциях качества цементирования каждой последующей внешней колонны возможна при надёжном (В1>0,8) цементировании внутренних колонн;

в) возможность оценки состояния цементирования одной колонны через одну или две последующих не может быть основанием для исключения последовательных исследований каждой колонны в отдельности. Любые недостатки в цементировании последующих колонн могут исключить получение достоверной информации о качестве цементирования предыдущих.

4. Оценка герметичности затрубного пространства обсадных колонн по данным комплекса методов ГИС

4.1. Полная оценка качества цементирования обсадных колонн, обеспечивающая подготовку заключения о герметичности затрубного или межтрубного пространств, содержит решение нескольких близких по содержанию задач: определение высоты подъёма цементного раствора в заколон-ном и межтрубном пространстве; определение полноты заполнения цементным камнем изолирующего пространства; количественную или полуколичественную оценка контактов образовавшегося цементного камня с колонной и породами или с внешней колонной — кондуктором, технической; выявление кольцевых микрозазоров между колонной и цементным камнем и макродефектов, образованных вертикальными каналами в камне. Полный перечень задач и потенциальные возможности их решения приведены в таблице.

Большинство перечисленных задач решается с использованием данных стандартной акустической цементометрии (АКЦ) для обсадных колонн любого диаметра и различных тампонажных смесей, приготовленных на основе чистого портландцемента или в смеси с разнообразными инертными добавками. Недостатком АКЦ является слабая чувствительность к вертикальным каналам в цементном камне, угол раскрытия которых меньше 60°. Следствием этого недостатка является тот факт, что вероятность оценки непроницаемости затрубного пространства стремится к 100%, если ак> 24дБ/м, В1>0,8, а механические контакты цементного камня с обсадной колонной и породами сплошные. Тем не менее, в камне могут находиться вертикальные макроканалы, само существование которых ставит под сомнение герметичность затрубного пространства.

Для исключения неоднозначности оценки герметичности затрубного пространства необходимо комплексирование данных АКЦ с материалами

других исследований, отражающих решение частных задач, которые недоступны для АКЦ. Если принять акустическую цементометрию за базовый метод определения, а таковой, по сути, она и является среди всех методов оценки качества цементирования обсадных колонн, то главным условием комплексирования служит возможность выделения вертикальных каналов, количественное определение их раскрытия (что желательно), определение положений центрирующих фонарей колонны. В длительно эксплуатируемых скважинах добавляются задачи определения внутреннего сечения (радиусов) и толщины стенок колонны и, основываясь на этих данных, интервалов коррозии внутренней либо внешних стенок.

Нельзя преувеличивать возможности добавляемых в комплекс методов радиометрической цементометрии (ДФ и ТМ) и АК-сканирования. Их (возможности) необходимо реально оценить, исключив рекламные моменты. Измерительный зонд гамма-гамма-дефектометрии содержит шесть детекторов, расположенных по окружности скважинного прибора. Соответственно, его материалы позволяют различать каналы с угловым раскрытием 60°. Это то же значение углового раскрытия макроканала, которое уже определяется поданным стандартной акустической цементометрии. То есть, применение гамма-гамма-дефектометрии не способствует уточнению размеров вертикального канала. Однако, получение одинаковой информации двумя методами повышает её достоверность в неконтролируемых условиях. Кроме того, возможность определения местоположения центрирующих фонарей обсадной колонны и интервалов её эксцентричного положения объясняет суть происходящего явления.

Несмотря на различную конструкцию скважинных приборов, АК-ска-неры обладают примерно одинаковой разрешающей способностью. Сканеры с фиксированным расположением восьми преобразователей по образующей прибора (фирмы Computalog, Schlumberger, Western Atlas) исследуют колонну через 45°; фактически, с учётом дифракционных явлений, не менее чем в углах 60°. Это г результат сопоставим с полученными для стандартных приборов АКЦ и СГДТ. Сканеры с одним вращающимся преобразователем (фирмы ООО "Нефтегазгеофизика", Schlumberger) при любой частоте опроса преобразователя фиксируют такие же углы раскрытия вертикальных каналов. Опыт их применения в РФ и КР не столь большой, но ни в одной скважине не зафиксированы пустоты с меньшим угловым раскрытием. Это же относится к каналам, частично заполненным цементным камнем. Их общая раскрытость также не менее 60°, а значение коэффициента В1 менее 0,8.

Таким образом, от всех трёх методов цементометрии, - стандартной акустической, АК-сканирования, радиометрической, - трудно ожидать количественных определений раскрытия вертикальных каналов. Они фик-

сируют присутствие каналов за колонной, а двойное-тройное их (каналов) выделение методами ГИС придаёт уверенность в полученных результатах. Информация гамма-гамма-цементометрии о расположении центрирующих фонарей обсадной колонны раскрывает причину появления вертикальных каналов. Эксцентричное расположение цементного камня за колонной служит индикатором о возможном прилегании обсадной клоны к стенке скважины или другой колонны. Данные АК-сканирования позволяют судить о заполнении каналов жидкостью или какой-то промежуточной средой, представленной сочетанием цементного камня с жидкостью.

4.2. Невозможно решить все задачи контроля цементирования, перечисленные в таблице, по данным какого-то одного метода цементометрии. Каждый метод обладает ярко выраженной чувствительностью своих показаний к определенным свойствами цементного камня в затрубном пространстве: его плотности, контактов с соседними средами (колонной и породами), к микрозазорам и макродефектам, представленными вертикальными каналами. Однако, каждый метод обладает также известными ограничениями для решения других, не свойственных ему, задач (табл. 4.1). Кроме того, в настоящее время отсутствуют методы, позволяющие выделять в цементном камне вертикальные каналы с угловым раскрытием менее 45°. Итоговое решение, охватывающее все частные задачи, может быть достигнуто при разумном комплексировании двух и более методов.

Автор считает, что с экономической точки зрения комплексирование исследований необходимо проводить по мере надобности и удорожания работ:

а) Сочетание данных АКЦ и сведений об оснащении и спуске обсадных колонн. Информация об оснастке обсадных колонн самая дешёвая и доступная для геофизических предприятий. Тем не менее, её использование исчисляется единичными случаями. Возможной причиной служит частое отступление организаций, бурящих скважину, от требований ГТН и, соответственно, недоверие к данным, которые они предоставляют.

Если центрирующие фонари колонны (с учётом её диаметра и зенитного угла ствола скважины) установлены согласно требованиям нормативных документов (справочники под редакцией А. И. Булатова и К. В. Иоган-сена), то провисание колонны исключено. Невозможность провисания и, снова таки, установленные согласно нормативным требованиям турбули-заторы цементного раствора, исключают образование вертикальных серповидных макроканалов. В таких условиях вероятность достоверной оценки герметичности затрубного пространства стремится к значению 0,9-0,95.

б) Комплекс данных акустической и радиометрической цементометрии. По сравнению с использованием сведений об оснастке обсадной колонны, преимущества комплекса очевидны. Это определение фактического, а не

проектного положения центрирующих фонарей и оценка положения колонны в скважине. Совпадение между собой значений шести селективных кривых гамма-гамма-дефектометрии служит доказательством осесим-метричного положения колонны и равномерного распределения цементного камня в затрубном пространстве, также как их несовпадение — об осенесимметричном положении колонны и возможном образовании сег-ментовидных вертикальных каналов. Сведения о полноте заполнения зат-рубного пространства цементным камнем и его механических контактах с обсадной колонной и горными породами предоставляют данные АКЦ. Следовательно, доказательства осесимметричного положения обсадной колонны в стволе скважины, полное заполнение затрубного пространства цементным камнем и равномерное его распределение в затрубном пространстве, плотные контакты камня с колонной и горными породами служат основанием суждения о герметичности затрубного пространства. Наоборот, отсутствие части из этих сведений заставляет усомниться в герметичности затрубного или межтрубного пространств, хотя прямые доказательства негерметичности отсутствуют.

в) Сочетание данных двух методов акустической цементометрии — на преломленных (АКЦ) и отражённых (круговое сканирование) волнах — предоставляет достоверную информацию о качестве цементирования обсадной колонны и проницаемости или непроницаемости затрубного пространства. В интервалах безупречного цементирования (ак> 24 дБ/м) значения В], рассчитанные поданным обоих методов, совпадают между собой и равны или больше 0,8; по данным АК-сканирования пустоты в цементном камне отсутствуют или размеры одиночных пустот незначительные.

В интервалах развития вертикальных каналов (по данным АК-сканирования) полнота заполнения (В1) цементным камнем затрубного пространства становится меньше 0,8. Значения ак<24 дБ/м соответствуют градации «частичный контакт» камня с колонной. Значения В1, найденные по данным АК-сканирования, меньше 0,6. Угловое раскрытие каналов измеряется от 60 до 110°. Остаётся неясным происхождение каналов. Предположительно они возникают вследствие прилегания обсадной колонны к стенке скважины или другой (внешней)колонны. Доказательства прилегания отсутствуют, если не выполнена радиометрическая цементометрия и не запрошены акты о спуске и цементировании колонны.

Самое неприятное, что небольшие по толщине (1-3 м) каналы и участки цементного камня, содержащие пустоты, сформировавшиеся в поцессе схватывания цементного раствора и установленные с помощью АК-сканирования, могут находиться и находятся в интервалах, которые определяются поданным сканирования в интервалах, которые характеризуются по АКЦ

сплошными контактами камня с колонной и породами и полным заполнением затрубного пространства камнем. Это ешё раз подчёркивает вероятностную оценку качества цементирования по данным отдельно применяемой акустической цементометрии (АКЦ).

г) Комплексирование данных стандартной акустической цементометрии (АКЦ), радиометрической цементометрии (ДФ и ТМ) и акустического сканирования колонны и цементного кольца (АК-сканирование). Оно крайне необходимо для большинства скважин, в которых качество цементирования измеряется в разных интервалах от безупречного до неудовлетворительного, что соответствует отсутствию цементного камня за колонной. Перечень частичных задач, которые необходимо решить для оценки герметичности (проницаемости или непроницаемости) затрубного и межтрубного пространств, перечислен в табл. 4.1. Признаки и критерии оценки герметичности/негерметичности описаны в главах 2 и 3 диссертации по мере изложения влияния на состояние цементного камня различных технических и техногенных факторов. Возможности парных комплексов ГИС для решения частичных задач изложены выше. Для облегчения подготовки сводного заключения о состоянии герметичности затрубного пространства автор диссертации изложил критерии оценки качества диссертации в виде единой таблицы (табл. 4.2).

4.3. В последнее время широко и повсеместно нашли применение два вида интенсификации притоков в длительно эксплуатирующихся и вновь пробуренных скважинах. Это гидроразрывы пластов (ГРП) и интенсификация с помощью горючеокислительных смесей (ГОС). В первом случае воздействие на обсадную колонну и породы в интервале перфорации производится почти мгновенно мощным импульсом давления, во втором — плавным нарастанием градиентов давления и температуры. Первоначально эти виды интенсификации применяли для разработки низкопроницаемых объектов [8, 15], в последнее время их успешно используют также в высокопроницаемых объектах, находящихся в поздней стадии разработки.

Выбор объекта для проведения ГРП или ГОС должен включать: оценку качества цементирования обсадной колонны на дату проведения операции, включая определение дефектов цементного камня; расчет упругих параметров пород по значениям Д1р, Д15, измеренным через колонну; выделение проницаемых пород в интервале воздействия и на 10-15 м выше и ниже его по вновь измеренным параметрам волн Стоунли и сведениям, полученным в открытом стволе; оценку анизотропии пород для определения направления развития трещины. Последняя задача реализуется с использованием данных двух дипольных зондов, преобразователи которых развернуты относительно друг друга на 90° (кросс-дипольные зонды).

Для контроля качества выполнения ГРП и ГОС, заключающегося в определении интервала распространения по вертикали трещины ГРП и направления её развития, необходимо получить те же сведения. Можно обойтись лишь без расчёта упругих параметров.

Несмотря на тщательный выбор объектов проведения ГРП и ГОС, результаты воздействия могут быть совершено различными. В первую оче-

Таблица 4.1

Перечень частных задач, решения которых необходимо для оценки герметичности (проницаемости или непроницаемости) затрубного пространства

Частная задача Технические средства

АКЦ АК-сканер ГГЦ

Дф ТМ

Определение высоты подъёма цементного раствора + _*) + -

Оценка заполнения затрубного пространства цементным камнем (В1) + + + -

Оценка контактов цементного камня с колонной и породами + + - -

Выявление кольцевых микрозазоров между цементным камнем и колонной + - - -

Выявление макроканалов в цементном камне ограничено (более 60°) + предположительно -

В многоколонных конструкциях оценка сохранности качества цементирования за внешними колоннами +

Выделение местоположения муфт обсадных колонн + + + +

Выделение "недотянутых" муфт + + - -

Определение положений центрирующих фонарей колонны - - + -

Определение толщины обсадной колонны - + - +

Определение внутреннего диаметра обсадной колонны - + - -

*' Не выполняется в непродуктивных интервалах вследствие малой скорости и дороговизны исследований

Таблица 4.2

Критерии поинтервальной оценки герметичности затрубного пространства

Состояние герметичности ЗП Используемые методы

Оснастка колонны, состав тампонажной смеси Стандартная акустическая цементометрия Радиометрическая цементометрия - ГТ и ДФ АК-сканирование

Положение центрирующих фонарей колонны Качество цементирования; дефекты цементного камня

1 2 3 4 5 6

Герметично Центрирующие фонари через 10-17м; плотность смеси более 1,75 г/см3 Сплошные контакты цементного камня с колонной и породами: ак > 24 дБ/м; полное заполнение ЗП Согласно нормативным документам через 10-17 м Равномерное заполнение камнем ЗП. Плотность камня более 1,75 г/см1 Отсутствие полостей и вертикальных каналов в камне

Герметично - " - Кольцевой микрозазор между камнем и колонной; 8< ак < 24 дБ/м и и - " —

Герметично (облегчённый цемент) Центрирующие фонари через 20-30м; Плотность смеси 1,40-1,75 г/см3 Сплошные контакты цементного камня с колонной и породами: ак > 16 дБ/м; полное заполнение ЗП — " — Ошибки определений выше допустимых - " -

Продолжение табл. 4.2

1 2 3 4 5 6

Негерметично Расстояние между фонарями более 30 м, плотность смеси более 1,75 г/см3 Контакт камня с колонной сплошной или частичный 8 < ак < 24 дБ/м. Контакт с породами сплошной Редкое расположение центрирующих фонарей (30-50 м и более) Несимметричное распределение камня в ЗП Вертикальные каналы

Негерметично (облегчённый цемент) Расстояние между фонарями более 30 м, плотность смеси более 1,75 г/см3 - " - и Ошибки определений выше допустимых Вертикальные каналы; другие пустоты

Неполное заполнение 3П цементным камнем Необходимы сведения о проектной высоте подъёма смеси Чередование участков свободной колонны и частичных контактов камня с колонной Не определяется Отсутствие камня в ЗП Пятнистое расположение камня

Отсутствие цементного камня - " - Свободная колонна ак < 7 дБ/м. Не определяется к Отсутствие камня в ЗП

редь это относится к интервалам, в которых цементный камень имеет дефекты: кольцевые микрозазоры и вертикальные каналы.

Интервалы колонны, в которых по каким-то причинам образовался микрозазор между колонной и цементным камнем, характеризуются на ФКД фазовыми линиями волны Лэмба в колонне, включая отображение соединительных муфт, и фазовыми линиями продольной и поперечной волн, распространяющихся в горных породах. Даже небольшое раздутие колонны при ГРП имеет свои последствием смыкание микрозазора и исчезновение фазовых линий волны Лэмба. Регистрация поперечной волны доказывает полное заполнение затрубного пространства цементным камнем. Увеличение интервального времени Д15, волны Стоунли, по сравнению с измеренными значениями до ГРП, происходит в интервале увеличения проницаемости пород за счет ГРП. Кривые Д^дипольных зондов позволяют выявить направление развития трещины. Как правило, оно согласуется с направлением наиболее ослабленных, часто трещиноватых пород.

На участках присутствия в цементном камне вертикальных каналов, а также при их сочетании с кольцевыми микрозазорами процесс ГРП может отражаться на диаграммах акустической цементометрии иным образом. В единственном в зоне разрыва интервале перфорации признаки развития трещины ГРП те же, что описаны выше. При нескольких интервалах перфорации гидроразрыв происходит только в некоторых из них, наиболее удачно зацементированных; изменение в них характеристик акустического поля уже описаны. В других интервалах перфорации, особенно если они характеризуются одновремённым присутствием вертикальных каналов и кольцевых микрозазоров, разрыв пластов по данным АКЦ не происходит. На ФКД усиливается влияние микрозазоров; проницаемость пород не изменяется.

Наиболее шадящие нагрузки на обсадную колонну и цементный камень в затрубном пространстве происходят при воздействии на продуктивную часть разреза горюче-окислительными смесями (ГОС). Контакт цементного камня с обсадной колонной практически не изменяется; незначительные интервалы ухудшения контакта происходит против каверн, образовавшихся при бурении скважины и, очевидно, не всегда полностью заполненных цементным камнем после тампонажа затрубного пространства. Проницаемость перфорированных интервалов поданным волны Стоунли увеличивается от ничтожно малой до средней, в других интервалах — от средней до высокой.

ВЫВОДЫ

Основным результатом диссертационной работы является создание технологии определения герметичности (непроницаемости для пластовых флюидов и нагнетаемых вод) затрубного и межтрубного пространств обсадных колонн и выявления причин появления дефектов цементного камня в интервалах некачественного цементирования. Решение проблемы достигается с использованием материалов трёх методов цементометрии: стандартной акустической, радиометрической и акустического сканирования. Достоверность определения герметичности уменьшается, если какие-то виды цементометрии не выполнены.

Занимаясь проблемой определения герметичности затрубных пространств, на основе личных исследований и работ, выполненных под его руководством, автор диссертации получил следующие основные выводы и результаты:

1. Традиционное заключение геофизических предприятий подменяет требование оценки "разобщения нефтяных, газовых и водоносных пластов, исключающее циркуляцию нефти, газа и воды в заколонном пространстве" информацией о высоте подъёма тампонажного раствора и интервалах сплошных или частичных контактов цементного камня с обсадной колонной и, не всегда, со стенкой скважины. Заключение не содержит выводов о разобщении пластов, исключающем циркуляцию за колонной флюидов в пределах продуктивного интервала, между соседними продуктивными интервалами и разными гидрогеологическими комплексами.

2. Стандартная акустическая цементометрия на преломленных волнах (АКЦ) является основным и наиболее распространённым методом цементометрии. Её недостатки и главный из них, — нецентрированное положение скважинного прибора, - преувеличены. Не сказываются на результатах интерпретации диаметр и толщина стенки зацементированных и неза-цементированных обсадных колонн, влияние которых находится в пределах ошибок измерений; не нуждаются в каком-либо учёте предусмотренные геолого-техническими нарядами толщины заколонных зазоров и сроки проведения исследований АКЦ.

Автор нашёл объяснение "пугающему" уменьшению амплитуд и увеличению затухания нормальной волны Лэмба в обсадной колонне более чем вдвое, если они зарегистрированы недостаточно центрированными измерительными зондами. Эти изменения ак никаким образом не сказываются на заключение о незацементированной колонне: увеличение ак от 3+1,5 дБ/м для идеального центрированного измерительного зонда до 6-8 дБ/м для расцентрированного не изменяет сути заключения. То же справедливо для

полностью зацементированной колонны, для которой значение затухания ак равно или больше 30 дБ/м. Дальнейшее увеличение ак находится за пределами диапазона измерений. Промежуточные значения затухания между 8 и 30 дБ/м рассматриваются одновременно с оценками дефектов цементного камня.

3. Определение контактов цементного камня со стенкой скважины (горными породами) достигается исключительного на основе регистрации объёмных продольной и поперечной волн, распространяющихся в породах. Их регистрация, особенно поперечной волны, не распространяющейся в жидкости, одновременно свидетельствует о прочном контакте камня с обсадной колонной.

4. Результаты экспериментальных скважинных исследований, выполненных согласно методикам, предложенным автором диссертации, свидетельствуют, что три основных дефекта цементирования обсадных колонн, а именно: прерывистое пятнистое цементирование, обусловленное перемешиванием вытесняющей жидкости с цементным раствором, образование кольцевых микрозазоров между обсадной колонной и цементным камнем и вертикальных каналов в сформировавшемся камне, — могут быть установлены средствами ГИС. Все они принадлежат диапазону изменения ак, который носит общее наименование "частичный контакт цементного камня с колонной";

а) прерывистое цементирование (интервал перемешивания вытесняющей жидкости с цементным раствором) устанавливают вблизи запланированного уровня подъёма тампонажной смеси по фрагментам на фазокор-реляционных диаграммах (ФКД) фазовых линий волны Лэмба в обсадной колонне, появлению на них аномалий, обусловленных муфтами, фрагментами объёмных волн;

б) кольцевые микрозазоры характеризуются одновременным присутствием на ФКД колебаний волны Лэмба в обсадной колонне и колебаний объёмных продольной, поперечной и поверхностной Стоунли волн, распространяющихся в горных породах и вдоль стенки скважины. Кольцевые микрозазоры практически непроницаемы для пластовых флюидов при достаточном удалении двух соседних пластов с разной насыщенностью;

в) вертикальные макроканалы в цементном камне невозможно установить в зацементированной колонне, если их раскрытие составляет менее 60 угловых градусов. Они образуются в интервалах прилегания обсадной колонны к стенке скважины или другой внешней колонны (технической, кондуктора), имеют раскрытие более 60 угловых градусов и характеризуются значениями затухания ак, меньшими 24 дБ/м. Редко установленные (через 25 м и более) центрирующие фонари колонны придают уверенность

в том, что дефект цементного камня обусловлен именно вертикальными каналами.

5. Стандартные приборы акустической цементометрии диаметром 7390 мм, прошедшие необходимую метрологическую проверку и оснащённые центрирующими устройствами, обеспечивают получение кондиционных первичных данных в вертикальных и слабонаклонных (до 45°) скважинах, обсаженных колоннами различного назначения (эксплуатационной, технической, кондуктором) диаметром от 120 до 324 мм и вскрывшим консолидированные осадки на глубинах более 30-40 м. В этих скважинах высокое качество цементирования обсадных колонн, исключающее заколонные перетоки пластовых флюидов и нагнетаемых вод, и кондиционные материалы АКЦ получают при строгом соблюдении требований к строительству скважин: центрировании всех обсадных колонн — кондуктора, технической, эксплуатационной; цементировании колонн смесью нормальной плотности (1,83-1,87 г/см3), приготовленной из свежего тампонажного цемента.

Определение в перечисленных скважинах механических контактов цементного камня с обсадными колоннами и полноты заполнения затруб-ного и межтрубного пространств камнем обуславливает оценку герметичности или негерметичности изоляции затрубных пространств с достоверностью, равной 0,9-0,95.

6. Современные цифровые скважинные приборы и компьютерные средства обработки первичных данных позволяют оценить в многоколонных конструкциях качество цементирования каждой колонны непосредственно после её цементирования и изменения его состояния, если бурение продолжалось и в скважину опускали другие обсадные колонны. Оценка качества цементирования в многоколонных конструкциях каждой последующей внешней колонны возможна при надёжном (В1>0,8) цементировании внутренних колонн.

7. Достоверное заключение о герметичности затрубного пространства базируется на определении следующих параметров: высоты подъёма цементного раствора в затрубном или межтрубном пространстве, полноты заполнения цементным камнем затрубного пространства, степени контактов по прочности и площади цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины или внешней колонны, выявления дефектов цементного камня — кольцевых микрозазоров между ним и обсадной колонной и вертикальных макроканалов. Для подготовки заключения необходимы данные трёх методов цементометрии: стандартной акустической (АКЦ), радиометрической (ТМ и ДФ) и акустического сканирования. В частности:

а) комплекс данных стандартной акустической цементометрии, сведений об оснастке обсадной колонны, изложенные в акте на её спуск, и

радиометрической гамма-гамма-толщинометрии (ТМ) и -дефектометрии (ДФ) позволяют установить интервалы эксцентричного положения обсадной колонны и предположить образование вертикальных каналов в таких интервалах;

б) комплекс данных стандартной акустической цементометрии и акустического сканирования устанавливает существование за обсадной колонной незаполненных цементным камнем пустот, в том числе вертикальных каналов, но не объясняет причины их образования;

в) однозначное доказательство и объяснения герметичности либо негерметичности затрубного пространства, основанное на решении всех перечисленных выше задач цементометрии, в том числе выявление кольцевых микрозазоров и вертикальных каналов, достигается при комплекси-ровании всех трёх методов цементометрии.

8. Полнота решения проблемы определяется переходом производимых оценок (заключений) цементирования колонны на качественно новый уровень. Решение частных задач, как-то, — высота подъёма цементного раствора, сплошность контактов цементного камня с колонной и горными породами, эксцентричное положение обсадной колонны в скважине, — заменяется оценкой более высокой категории — герметичности затрубного пространства или межтрубного пространства. На данный момент на такой переход не решается ни одна из ведущих транснациональных фирм.

9. Технико-экономическая эффективность работы состоит в получении доказательств длительной безопасной эксплуатации скважин с точек зрения сохранения их добывных возможностей и экологического состояния недр и окружающей среды, сокращения объёмов ремонтно-восстано-вительных работ.

10. Все выводы и результаты получены автором в скважинах нефтегазовых месторождений Западного Казахстана, обслуживаемых геофизической службой ТОО "Techno Trading, Ltd." Рекомендуется внедрить описанную технологию оценки затрубного и межтрубного пространства на всех месторождениях Республики Казахстан независимо от формы собственности на лицензионные участки и организации —исполнители работ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монография:

1. Конысов А. К., Козяр Н. В. Акустическая цементометрия обсадных колонн приборами с цифровой регистрацией данных //Актау. 2009. 192 с.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и ВАК KP:

2. Конысов А. К. Проблемы акустической цементометрии // НТВ "Каротажник". Тверь: изд. АИС. 2004. Вып. 7 (120). С. 144-154.

3. Конысов А. К., Земсков В. А., Козяр Н. В. Определение необходимости ремонтно-изоляционных работ затрубного пространства поданным акустической и радиометрической цементометрии // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2005. Вып. 5-6 (132-133). С. 244-251.

4. Конысов А. К., Козяр Н. В. К вопросу оценки качества цементирования многоколонных конструкций // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС.2005. Вып.7(134). С. 62-69.

5. Конысов А. К., Земсков В. А., Хаматдинов Р. Т., Черменский В. Г., Теленков В. М., Велижанин В. А. Опыт работы по определению характера насыщения пластов методом углеродно-кислородного каротажа на месторождении Жетыбай. // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2005. Вып. 7 (134). С. 71-77.

6. Конысов А. К. О вероятностной оценке непроницаемости затрубного пространства по данным акустической цементометрии // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2005. Вып. 12-13 (140). С. 91-97.

7. Козяр Н. В., Конысов А. К., Земсков В. А. Оценка качества цементирования обсадных колонн поданным двухчастотной акустической цементометрии// НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС.2005. Вып. 5-6 (132-133). С. 263-269.

8. Реабилитация малодебитных нефтяных скважин / А. Конысов, Г. Хапров, У. Жанбасбаев и др. // "Промышленность Казахстана", 2005. № 2. С.2 6-27.

9. Конысов А. К., Козяр Н. В. Исследование коллекторов сложнопо-строенных разрезов Западного Казахстана // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2006. Вып. 10-11 (151-152). С. 129-139.

10. Конысов А. К. Определение герметичности затрубного пространства геофизическими методами // "Геофизика". 2009. № 4. С. 65-69.

11. Конысов А. К. Определение качества цементирования многоколонных конструкций акустическими методами — обеспечение экологической безопасности нефтегазо-вых скважин /"Экология и промышленность Казахстана". Алматы. 2009. № 8. С. 23-25.

12. Конысов А. Обеспечение экологической безопасности нефтегазовых скважин // Промышленность Казахстана // 2009. № 2. С. 24-26.

13. Конысов А. К., Барсуков Ю. Ф., Бигараев А. Б. Опыт использования программно-технологического комплекса "1пвеГ-У/" в геологических условиях Южноторгайского нефтегазоносного бассейна. // НТВ " Каротаж -ник". Тверь: Изд. АИС. 2011. № 1 (199). С. 3-15.

Публикации в международных изданиях, приравненных к изданиям, рекомендованным ВАК РФ:

14. Об информативности шумометрии при решении задач контроля за разработкой многопластовых месторождений Южного Мангышлака. Доклады III Российско-китайского симпозиума. А. Конысов, Р. Шакиров, А. Бижанов, Ж. Тулесинов. Уфа. 2004. С. 324-331.

15. Применение комплексных аппаратов для одновременного вторичного вскрытия и интенсификации притоков / В. Павлов, В. Романенко, А. Конысов и др. // Материалы Международной конференции ОеореТго1-2004. Секция IV. С. 585-891.

Другие публикации:

16. Конысов А. К. Смена идеологии качества цементирования обсадных колонн—требование времени / Доклад на 3-ем научном симпозиуме «Высокие технологии в промысловой геофизике». Уфа. 17-20 мая 2004 г.

17. Конысов А. К., Козяр Н. В., Хаматдинов Р. Т. Геофизические исследования разрезов сложного строения / Доклад на второй Международной конференции "Новые технологии при поиске, разведке и эксплуатации месторождений углеводородного сырья в Республике Казахстан, г. Алматы. 28-30.05.2006 г.

18. Варыхалов А. С., Козяр Н. В., Конысов А. К. и др. Оценка состояния технической колонны и затрубного пространства длительно эксплуатируемых скважин акустическими методами // Материалы научно-практической конференции "Проблемы эффективности геофизических исследований при разведке и разработке месторождений нефти и газа Западной Сибири". Тюмень. 2010. С. 7-9.

Конысов Асхат Кенганович

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН ГЛУБОКИХ СКВАЖИН

Подписано в печать 14.04.2011 г. Формат 60x84 Vie- Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать офсетная. Усл. печ. л. 3. Тираж 100 экз. Заказ № 106.

Отпечатано в типографии ООО "Издательство ГЕРС". Лицензия ПД № 5-0012 от 4.07.2000. 170028, г. Тверь, ул. 2-я Лукина, д. 9. Тел.:(4822)35-41-00.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Конысов, Асхат Кенганович

Содержание

Нормативные ссылки

Определения

Обозначения и сокращения

Введениею

1 Эффективность методов цементометрии для оценки качества крепления обсадных колонн. Изученность проблемы и постановка задач ^

1.1 Краткий исторический экскурс: развитие методов цементометрии во времени

1.2 Стандартная акустическая цементометрия: преимущества и недостатки 1 д

1.3 Преимущества и ограничения гамма-гамма цементометрии

1.4 Сведения, предоставляемые акустической цементометрией на отражённых волнах (круговое акустическое зондирование)

1.5 Выводы к разделу 1. Постановка задач

2 Применение информации полного волнового пакета для оценки качества цементирования одиночных обсадных коло«

2.1 Анализ факторов, определяющих контакт цементного камня с обсадной колонной и заполнение камнем затрубного пространства

2.2 Конкретизация причин дефектного цементирования. Разбраковка изменений ак в диапазоне значений от 4,5 до 24дБ/м ¿ц

2.3 Экспериментальные скважинные исследования влияния дефектов цементирования на параметры АКЦ

2.4 Изучение возможностей применения параметров объёмных волн для оценки контактов цементного камня с горными породами

2.5 Выводы к разделу

3. Определение качества цементирования затрубного пространства обсадных колонн разного назначения и многоколонных конструкций

3.1 Определение качества цементирования и прогнозирование герметичности затрубного пространства колонн различного назначения

3.2 Вероятностный характер оценки герметичности затрубного и межтрубного пространств по данным акустической це-ментометрии

3.3 Оценка качества цементирования многоколонных конструкций

3.4 Выводы к разделу

4 Оценка герметичности затрубного пространства обсадных колонн по данным комплекса методов ГИС

4.1 Обсуждение результатов акустической цементометрии и формулировка задачи

4.2. Оценка герметичности затрубного пространства по данным комплекса методов цементометрии1 о

4.3 Оценка качества изоляции затрубного пространства при проведении гидроразрывов пластов

4.4 Выводы к разделу

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геофизические методы определения герметичности крепления обсадных колонн глубоких скважин"

Актуальность работы. Крепление (тампонирование, цементирование) обсадных колонн нефтегазовых скважин преследует две цели. Одна из них чисто производственная — изолировать в продуктивном интервале газо-, нефте- и водонасыщенные пласты, чтобы исключить межпластовые перетоки пластовых флюидов и обеспечить максимально длительный период безводной добычи углеводородов. Вторая цель заключается в обеспечении экологической безопасности в процессе бурения и длительной эксплуатации скважин. Для её достижения необходимы, в первую очередь, изоляция друг от друга различных гидродинамических комплексов, пересечённых скважиной, и безусловное исключение выхода на дневную поверхность минерализованных вод, особенно содержащих углеводороды и сероводороды.

В мировой практике задачи контроля качества крепления возлагают на геофизические методы исследования скважин (ГИС). В настоящее время в США, Канаде, России применяют методы геофизики, основанные на регистрации параметров, чувствительных к появлению в затрубном пространстве цементного раствора и образованию цементного камня. Это термометрия скважин (ОГЦ и ОЗЦ), акустическая (АКЦ) и радиометрическая гамма-гамма цементометрия (ГГЦ), гамма-гамма дефектометрия и толщинометрия (СГДТ), и, наконец, акустическое сканирование стенки колонны и цементного кольца (АК-сканирование). Вместе с тем, разрозненное применение перечисленных методов не решает проблему оценки качества изоляции между собой отдельных продуктивных пластов и крупных гидрогеологических комплексов.

Актуальность оценки герметичности затрубного пространства стала очевидной в результате опыта длительной эксплуатации разрабатываемых месторождений углеводородов во многих странах мира. Широко известны факты повсеместного осолонения поверхностных питьевых вод в Казахстане, Поволжье. Установлено, что негерметичность затрубного пространства вызывает такие аномальные явления, как перемещение высокореологичных люлинворских глин, приводящих к смятию обсадных колонн на уникальных по запасам нефтяных месторождениях Западной Сибири.

Цель работы: Разработка технологии определения герметичности затрубного пространства комплексом геофизических методов акустической, радиометрической цементометрии и АК-сканирования.

Задачи работы: теоретическое и экспериментальное изучение возможностей применения параметров упругих волн, содержащихся в волновом пакете и регистрируемых в процессе АКЦ: нормальной волны Лэмба, распространяющейся в обсадной колонне, объёмных продольной и поперечной волн в горных породах, а также поверхностной волны Стоунли для оценки механического контакта цементного камня с обсадной колонной и горными породами с учетом осложняющих факторов (изменение диаметров и толщин обсадных колонн, их наклонного положения, недостаточное центрирование скважинных приборов, образование кольцевых микрозазоров и вертикальных макроканалов); исследование формирования акустических сигналов в многоколонных конструкциях скважин и разработка критериев оценки качества крепления;

Методы решения поставленных задач: обобщение и анализ опубликованных данных по оценке герметичности затрубного пространства геофизическими методами; планирование и выполнение специальных скважинных исследований для изучения влияния кольцевых микрозазоров на параметры упругих волн, регистрируемые в процессе акустической цементометрии; теоретические исследования и экспериментальные работы в скважинах, направленные на обоснование комплекса ГИС, позволяющего установить герметичность затрубного пространства; систематизация и формализация технологических приёмов ком-плексирования методов цементометрии, обработки и интерпретации их данных, обеспечивающих оценку герметичности затрубного и межтрубного пространств.

Научная новизна: впервые установлены зависимости параметров волны Лэмба в обсадной колонне от изменений свойств цементного камня (сроков схватывания и набора прочности, плотности, толщины цементного камня, присутствия кольцевых микрозазоров и вертикальных макроканалов) и неблагоприятных условий измерений (нецентрированное положение измерительного зонда, ограничение динамического диапазона измерений); обосновано применение параметров объёмных продольной и поперечной волн, измеряемых через обсадную колонну, для оценки контактов цементного камня с породами, вскрытыми скважиной;

- обоснована возможность выделения в акустическом сигнале, зарегистрированном в цифровом виде, колебаний волн Лэмба, распространяющихся в отдельных обсадных колоннах (эксплуатационной, технической, кондукторе) многоколонных конструкций, и определения на этой основе качества цементирования этих конструкций;

- определены критерии оценки качества цементирования за-трубного пространства. Показано, что вероятность герметичности за-трубного пространства стремится к 100 %, если индекс цементирования равен или больше 0,8, и становится неопределённой при его меньшем значении.

Положения и результаты, защищаемые автором

- технология (методика) вероятностной оценки герметичности за-трубного пространства обсадных колонн в зависимости от степени и качества его заполнения цементным камнем, использующая комплекс данных акустической и радиометрической цементометрии и акустического сканирования колонн и обеспечивающая однозначную оценку крепления ствола скважины и выявление причин появления дефектов в интервалах некачественного цементирования;

- оценка динамики поведения волн Лэмба в полном цифровом акустическом сигнале позволяет определить качество крепления многоколонных конструкций скважин.

Практическую ценность работы составляют:

- методические (технологические) рекомендации, обеспечивающие достоверную оценку герметичности затрубного пространства, в том числе многоколонных конструкций, в процессе бурения и длительной эксплуатации скважин и, соответственно, экологически безопасную эксплуатацию залежей;

- экономическая эффективность достигается за счёт безаварийной и экологически безопасной эксплуатации нефтяных и газовых залежей и сокращения объёмов ремонтно-восстановительных работ.

Внедрение результатов работы^

- разработанные технологии оценки герметичности затрубного пространства нефтяных и газовых скважин широко применяют для оценки качества изоляции одно- и многоколонных конструкций на нефтегазовых месторождениях Западного Казахстана, обслуживаемых геофизической службой ТОО "Techno Trading, Ltd."

Апробация работы:

- основные положения работы доложены на межгосударственных и региональных конференциях и совещаниях, прошедших в городах: Уфе (2004, 2005 гг.), Алматы (2005, 2006, 2007 гг.), Дагомыс (2005, 2007гг.), Варшава (2004 г.), Тюмени (2010 г.).

Автор обеспечил:

- научно обоснованную формулировку задачи об использовании для оценки герметичности затрубного пространства полной информации, содержащейся в волновых пакетах акустической цементометрии [32];

- формулировку принципов, критериев и последовательности исследований многоколонных конструкций крепления скважин, обеспечивающих герметичность заколонного и межколонных пространств на всех этапах строительства скважин [36, 40, 42];

- формулировку принципов и критериев, необходимых для оценки герметичности затрубного пространства по материалам отдельно взятого метода АКЦ и комплексу данных АКЦ, ГГЦ и СГДТ, АК-сканирования [33, 34, 35, 38, 42];

- научное руководство проведением опытных скважинных исследований приборами стандартной акустической цементометрии в условиях атмосферного и повышенного давления на устье скважины, а также комплексом приборов стандартной акустической и радиометрической цементометрии, АК-сканирования на месторождениях Республики Казахстан [30, 38, 42];

- освоение на месторождениях Республики Казахстан технологии оценки измерений технического состояния затрубного пространства в процессе проведения гидроразрывов пластов и воздействия на них горюче-окислительными смесями и выделения по акустическим данным проницаемых пород, в том числе интервалов, проницаемость которых обусловлена воздействием [30, 38, 42, 45, 46];

- анализ и обобщение результатов выполненных исследований, подготовку соответствующих рекомендаций обслуживаемым предприятиям и сообщений в научной печати, на научных конференциях и совещаниях [30, 38, 40, 42].

Благодарности:

В проведении скважинных исследований и внедрении технологий в различное время принимали активное участие сотрудники Управления геофизики ТОО "Techno Trading, Ltd." В. Айтжанов, В. А. Земсков, О. М. Терёшина, Ю. В. Чеботарёв, геологи Мангыстаумунайгаз А. Бабаев, А. Е. Березин, А. М. Тастыгараев. При постановке и проведении работ автор пользовался благосклонным вниманием, помощью и поддержкой менеджмента ТОО "Techno Trading, Ltd." и ООО "Нефтегазгеофизика" (г. Тверь) и лично их руководителей JI. В. Були-бековой и проф. Р. Т. Хаматдинова. Неоценимую помощь в обработке и интерпретации полученных материалов оказывал к.т.н. Козяр Н. В. Автор выражает глубокую благодарность этим учёным и производственникам, а также многим другим специалистам научных и производственных организаций, с которыми он был счастлив сотрудничать в ходе работы.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Конысов, Асхат Кенганович

4.4 Выводы к разделу 4

4.4.1 Заключение о герметичности затрубного пространства базируется на определении следующих параметров: высоты подъёма цементного раствора в затрубном или межтрубном пространстве, полноты заполнения цементным камнем затрубного пространства, степени контактов по прочности и площади цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины или внешней колонны, выявления дефектов цементного камня - кольцевых микрозазоров между ним и обсадной колонной и вертикальных макроканалов.

4.4.2 Большинство перечисленных задач решается по данным стандартной акустической цементометрии. Неразрешимой проблемой является выделение вертикальных каналов в цементном камне, приуроченных к интервалам эксцентричного положения обсадной колонны в скважине или по отношению к другой внешней колонне и, особенно, в местах их прилегания друг к другу.

4.4.3 Комплекс данных стандартной акустической цементометрии, сведений об оснастке обсадной колонны, изложенные в акте на её спуск, и радиометрической гамма-гаммма-толщинометрии (ТМ) и -дефектометрии (ДФ) позволяют установить интервалы эксцентричного положения обсадной колонны и предположить образование вертикальных каналов в таких интервалах. Однозначное утверждение их существования не достигается.

200С] ВОО ФКД 2000

204(1 10 |НЦ2048

Мйб

568 мкс/м 753

ПС, В мкР/ч хх40 до Г Р П

ЛІ£, мкс 70

ЛЇ<Г «с 70

Азимут 270 360 дипольный эонд до ГРП дипольный зонд после ГРП

Направление і трещин после ГРП

Аї^. мкс XX 7°0 О эонд 20 кГц до ГРП в скважине вода эонд 20 кГц после ГРП в скважине гель дЗйдаШ ! V хх20

Рисунок 4.5

Оценка состояния цементного камня до и после проведения ГРП, выделение интервалов увеличения проницаемости пород. Скв. месторождения Западной Сибири:

1-3 - контакт цементного камня с обсадной колонной сплошной, частичный и отсутствует соответственно; 4 - интервалы ухудшения контактов с колонной после ГРП; 5 - интервалы улучшения проницаемости пород после ГРП

Оо О оь а а а л

Пі Гі З

05 а 1 к к со а о о

-З о о а а о

05 а

Рисунок 4.6 ак доГОС ак после ГОС

О дБ/м 30

ФКД доГОС) длина зонда 1.4 м

ФКД после ГОС) длина зонда і ,4 и оценка средствами АКЦ результатов воздействия ГОС на продуктивный интервал. Скважина месторождения Жетыбай:

1 - аргиллит; 2 - алевролит; 3 - песчаник; 4 и 5 - значения ак до и после воздействия; 6 -проницаемые породы; 7 - высокопроницаемые породы

4.4.4 Комплекс данных стандартной акустической цементометрии и акустического сканирования устанавливает существование за обсадной трубой не заполненных цементным камнем пустот, в том числе вертикальных каналов, но не объясняет причины их образования.

4.4.5 Однозначное доказательство герметичности либо негерметичности затрубного пространства, основанное на решении всех перечисленных выше задач цементометрии, в том числе выявление кольцевых микрозазоров и вертикальных каналов, достигается при комплек-сировании трёх методов цементометрии: стандартной акустической, радиометрической и акустического сканирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом диссертационной работы является создание технологии (методики) определения герметичности (непроницаемости для пластовых флюидов и нагнетаемых вод) затруб-ного и межтрубного пространств обсадных колонн и выявления причин появления дефектов цементного камня в интервалах некачественного цементирования. Решение проблемы достигается с использованием материалов трёх методов цементометрии: стандартной акустической, радиометрической и акустического сканирования. Достоверность определения герметичности уменьшается, если какие-то виды цементометрии не выполнены. Однако, вероятность получения достоверного заключения не уменьшается ниже 0,9 при соблюдении всех нормативных требований на подготовку, оснастку, спуск и цементирование обсадной колонны.

1 Традиционное заключение геофизических предприятий подменяет требование оценки «разобщения нефтяных, газовых и водоносных пластов, исключающее циркуляцию нефти, газа и воды в заколонном пространстве» [12, 69] информацией о высоте подъёма тампонажного раствора и интервалах сплошных или частичных контактов цементного камня с обсадной колонной и, не всегда, со стенкой скважины. Заключение не содержит выводов о разобщении пластов, исключающем циркуляцию за колонной флюидов в пределах продуктивного интервала, между соседними продуктивными интервалами и разными гидрогеологическими комплексами.

2 Стандартная акустическая цементометрия на преломленных волнах (АКЦ) является основным и наиболее распространённым методом цементометрии. Её недостатки и главный из них, - нецентрированное положение скважинного прибора, - преувеличены. Не сказываются на результатах интерпретации диаметр и толщина стенки зацементированных и незацементированных обсадных колонн, влияние которых находится в пределах ошибок измерений; не нуждаются в каком-либо учёте предусмотренные геолого-техническими нарядами толщины заколонных зазоров и сроки проведения исследований АКЦ.

Автор нашёл объяснение «пугающему» уменьшению амплитуд и увеличению затухания нормальной волны Лэмба в обсадной колонне более чем вдвое, многократно изученных на физических моделях, выполненных из обрезков незацементированных обсадных труб. Это изменение ак никаким образом не сказывается на заключение о незаце-ментированной колонне: увеличение ак от 3±1,5 дБ/м для идеального центрированного измерительного зонда до 6-8 дБ/м для расцентриро-ванного не изменяет сути заключения. То же справедливо для полностью зацементированной колонны, для которой значение затухания ак равно или больше 30 дБ/м. Дальнейшее увеличение ак находится за пределами диапазона измерений. Промежуточные значения затухания между 8 и 30 дБ/м рассматриваются одновременно с оценками дефектов цементного камня.

3 Определение контактов цементного камня со стенкой скважины (горными породами) достигается исключительного на основе регистрации объёмных продольной и поперечной волн, распространяющихся в породах. Их регистрация, особенно поперечной волны, не распространяющейся в жидкости, одновременно свидетельствует о прочном контакте камня с обсадной колонной.

4 Результаты экспериментальных скважинных исследований, выполненных согласно методикам, предложенным автором диссертации, свидетельствуют, что три основных дефекта цементирования обсадных колонн, а именно: прерывистое пятнистое цементирование, обусловленное перемешиванием вытесняющей жидкости с цементным раствором, образование кольцевых микрозазоров между обсадной колонной и цементным камнем и вертикальных каналов в сформировавшемся камне, - могут быть установлены средствами ГИС. Все они принадлежат диапазону изменения ак, который носит общее наименование «частичный контакт цементного камня с колонной»; а) прерывистое цементирование (интервал перемешивания вытесняющей жидкости с цементным раствором) устанавливают вблизи запланированного уровня подъёма тампонажной смеси по фрагментам на фазокорреляционных диаграммах (ФКД) фазовых линий волны Лэмба в обсадной колонне, появлению на них аномалий, обусловленных муфтами, фрагментами объёмных волн; б) кольцевые микрозазоры характеризуются одновременным присутствием на ФКД колебаний волны Лэмба в обсадной колонне и колебаний объёмных продольной, поперечной и поверхностной Стоунли волн, распространяющихся в горных породах и вдоль стенки скважины. Кольцевые микрозазоры практически непроницаемы для пластовых флюидов при достаточном удалении (на несколько метров) двух соседних пластов с разной насыщенностью; в) вертикальные макроканалы в цементном камне невозможно установить в зацементированной колонне, если их раскрытие составляет менее 60 угловых градусов. Они образуются в интервалах прилегания обсадной колонны к стенке скважины или другой внешней колонны (технической, кондуктора), имеют раскрытие более 60 угловых градусов и характеризуются значениями затухания ак, меньшими 24 дБ/м. Редко установленные (через 25 м и более) центрирующие фонари колонны придают уверенность в том, что дефект цементного камня обусловлен именно вертикальными каналами.

5 Стандартные приборы акустической цементометрии диаметром 73-90 мм, прошедшие необходимую метрологическую проверку и оснащённые центрирующими устройствами, обеспечивают получение кондиционных первичных данных в вертикальных и слабонаклонных (до 45°) скважинах, обсаженных колоннами различного назначения (эксплуатационной, технической, кондуктором) диаметром от 120 до 324 мм и вскрывшими консолидированные осадки на глубинах более 30-40 м. В этих скважинах высокое качество цементирования обсадных колонн, исключающее заколонные перетоки пластовых флюидов и нагнетаемых вод, и кондиционные материалы АКЦ получают при строгом соблюдении требований к строительству скважин: центрировании всех обсадных колонн — кондуктора, технической, эксплуатационной; цементировании колонн смесью нормальной плотности (1,83-1,87 г/ см3), приготовленной из свежего тампонажного цемента.

Определение в перечисленных скважинах механических контактов цементного камня с обсадными колоннами и полноты заполнения затрубного и межгрубного пространств камнем обуславливает оценку герметичности или негерметичности изоляции затрубных пространств с достоверностью, равной 0,9-0,95.

6 Современные скважинные приборы и компьютерные средства обработки первичных данных позволяют оценить в многоколонных конструкциях качество цементирования каждой колонны непосредственно после её цементирования и изменения его состояния, если бурение продолжалось и в скважину опускали другие обсадные колонны. Оценка качества цементирования в многоколонных конструкциях каждой последующей внешней колонны возможна при надёжном (В1>0,8) цементировании внутренних колонн.

Накопленные таким образом сведения служат основанием прогноза длительной безопасности эксплуатации скважины с точек зрения сохранения её добывных возможностей и сохранения экологического состояния недр и окружающей среды.

7 Достоверное заключение о герметичности затрубного пространства базируется на определении следующих параметров: высоты подъёма цементного раствора в затрубном или межтрубном пространстве, полноты заполнения цементным камнем затрубного пространства, степени контактов по прочности и площади цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины или внешней колонны, выявления дефектов цементного камня - кольцевых микрозазоров между ним и обсадной колонной и вертикальных макроканалов в камне. Для подготовки заключения необходимы данные трёх методов цементометрии: стандартной акустической (АКЦ), радиометрической (ТМ и ДФ) и акустического сканирования. В частности: а) комплекс данных стандартной акустической цементометрии, сведений об оснастке обсадной колонны, изложенные в акте на её спуск, и радиометрической гамма-гамма-толщинометрии (ТМ) и -дефектометрии (ДФ) позволяют установить интервалы эксцентричного положения обсадной колонны и предположить образование вертикальных каналов в таких интервалах; б) комплекс данных стандартной акустической цементометрии и акустического сканирования устанавливает существование за обсадной колонной незаполненных цементным камнем пустот, в том числе вертикальных каналов, но не объясняет причины их образования; в) однозначное доказательство и объяснения герметичности либо негерметичности затрубного пространства, основанное на решении всех перечисленных выше задач цементометрии, в том числе выявление кольцевых микрозазоров и вертикальных каналов, достигается при комплексировании всех трёх методов цементометрии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Конысов, Асхат Кенганович, Дубна

1. Абдуллин P.A. Расчёт обсадных колонн на внутреннее давление // М.: "Нефт. хоз-во". 1971. №7

2. Аксельрод С.М. Прибор для контроля распределения цемента вокруг колонны // М.: Гостоптехиздат. 1958

3. Аксельрод С.М., Альтшель С.А. Радиоактивные методы контроля качества цементирования скважин // Баку: "Азерб. нефт. хоз-во". 1956. №1. С. 7-9

4. Акустические и радиоактивные методы определения качества цементирования нефтяных и газовых скважин / Ю.А. Гулин, Д.А. Берн-штейн, П.А. Прямов, Б.М. Рябов // М.: «Недра». 1971. 112с.

5. Акустический цементомер и его применение / П.А. Прямов, Б.И. Кирпиченко, В.Д. Кучернюк и др. // М.: ОНТИ ВИЭМС, сер. IX. 1973. С. 43-52

6. Аппаратура и оборудование. Каталог // ООО «Нефтегазгеофизика». Тверь. 2008

7. Баембитов Ф.Г., Гулин Ю.А., Дядькин И.Г. Определение высоты подъёма цемента в скважинах по данным гамма-гамма каротажа // «Развед. и промысловая геофизика». Вып.32. М.: Гостоптехиздат. 1959

8. Бернштейн Д.А. Применение метода рассеянного гамма-излучения для дальнейшего исследования цементного кольца за колонной нефтяных скважин / Сб. "Ядерная геофизика". Вып. 7 // М.: "Недра". 1969. С. 163-178

9. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах // М.: изд. «Наука». 1973. 343с.

10. Будыко JI.B. Возможен ли прогресс в российском динамическом АК? (в порядке обсуждения) // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2002. Вып.95. С. 39-63

11. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Сидоренко Ю.И. Использование термометрирования для контроля за физико-химическими процессами в цементном растворе при ОЗЦ / «Нефтяное хозяйство» // М.:

12. Недра». 1974. Вып.5. С. 12-14

13. Вавилов В.И., Каретко О.Н., Крылов Д.А. и др. Контроль за состоянием крепи скважин // РНТС сер. "Бурение" // М.: ВНИИОЭНГ. 1983. Вып. 17. С. 22-26

14. Влияние смещения преобразователей акустического зонда в скважине на амплитуды сигналов / В.Г. Рафиков, Д.Н. Белоконь, В.Ф. Козяр и др. // «Геофизическая аппаратура». Вып.58. JI. «Недра». 1975. С. 166-170

15. Герштанский О.С. Опыт применения акустического воздействия на призабойную зону проницаемых пород на месторождениях Западного Казахстана//НТВ "Каротажник". Тверь: АИС. 1998. Вып.48.С.76-80

16. Горбачёв Ю.Н. Геофизические исследования скважин // М.: «Недра». 1990. 398с.

17. Гулин Ю.А., Бернштейн Д.А., Соколов Ю.И. Прибор для исследования распределения цемента за колонной буровых скважин / Авт. св. СССР №1333019 от 14.03.1960//Бюлл. Изобр. №21. 1960

18. Гуторов Ю.А. Акустический метод каротажа для контроля технического состояния обсаженных скважин нефтяных и газовых месторождений // Докт. диссерт. Октябрьский: ВНИИГИС. 1994. 273с.

19. Дахнов В.Н., Дьяконов Д.Н. Термические исследования скважин // М.: Гостоптехиздат. 1952

20. Девятое А.Ф. Исследование и разработка путей улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик аппаратуры акустического каротажа // Канд. диссерт. М.: ВНИИГеофизика. 1982. 172с.

21. Измайлов Л.Б. Исследование и расчёт зацементированной части обсадных колонн // М.: "Недра". 1966. 73с.

22. Изменение давления столба тампонажного раствора в заколонном пространстве скважин в период схватывания и твердения / АЛ. Видовский и др // М.: "Недра". НТС "Бурение". 1971. №9

23. Измерение толщины стенки и внутреннего диаметра обсадных колонн методом рассеянного гамма-излучения / Д.А. Бернштейн, Ю.А. Гулин, В.П. Колесниченко и др. // В кн. «Геофизические методы контроля разработки нефтяных месторождений». Уфа: изд БашГУ. 1969

24. Иогансен К.В. Спутник буровика // М. «Недра». 1986. 194с.

25. Кирпиченко Б.И. Технология управления качеством изоляции пластов в обсаженных скважинах на основе шумоакустических методов // Докт. диссерт. Октябрьский: ВНИИГИС. 1994. 413с.

26. Климов В.В., Климов Е.В. Возможности и ограничения акустических методов контроля цементирования скважин // НТВ "Каротажник". Тверь: изд.АИС. Вып.181. С. 120-131

27. Козяр В.Ф., Белоконь Д.В., Козяр Н.В. Успехи и недостатки применения акустического каротажа. Направления развития теории и практики на ближайшее время / Сб. Тр. XI сессии Рос. акуст. общества. Т.2 // М.: ГЕОС. 2001. С. 155-158

28. Козяр Н.В., Конысов А.К., Земсков В.А. Оценка качества цементирования обсадных колонн по данным двухчастотной акустической цементометрии // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2005. Вып.5-6(132-133). С. 263-269

29. Комплексная аппаратура для контроля качества цементирования и технического состояния обсадных колонн / Д.А. Бернштейн, Е.В. Семёнов, Т.М. Семёнова и др. // «Геофизическая аппаратура». Вып.50. Л.: «Недра». 1972

30. Конысов А.К. Проблемы акустической цементометрии // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2004. Вып.7(120). С. 144-154

31. Конысов А.К. Смена идеологии оценки качества цементирования обсадных колонн — требование времени / Доклад на 3-ем научном симпозиуме «Высокие технологии в промысловой геофизике», Уфа, 17-20 мая 2004г.

32. Конысов А.К. О вероятностной оценке непроницаемости за-трубного пространства по данным акустической цементометрии // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2005. Вып. 12-13(140). С. 91-97

33. Конысов А.К. Определение герметичности затрубного пространства геофизическими методами // «Геофизика». 2009. №4. С. 6569

34. Конысов А.К. Определение качества цементирования многоколонных конструкций акустическими методами — обеспечение экологической безопасности нефтегазовых скважин / "Экология и промышленность Казахстана". Алматы. 2009. №8. С. 23-25

35. Конысов А.К. Обеспечение экологической безопасности нефтегазовых скважин // «Промышленность Казахстана». Алматы. 2010. №2. С. 24-26

36. Конысов А.К., Земсков В.А., Козяр Н.В. Определение необходимости ремонтно-изоляционных работ затрубного пространства по данным акустической и радиометрической цементометрии // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2005. Вып.5-6(132-133). С. 244-251

37. Конысов А.К., Барсуков Ю.Ф., Итараев А.Б. Опыт использования программно-технологического комплекса ШСЕБ-\¥ в геологических условиях Южноторгайского нефтегазоносного бассейна // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2011. №1 (199). С. 3-15

38. Конысов А.К., Козяр Н.В. К вопросу оценки качества цементирования многоколонных конструкций // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2005. Вып.7(134). С. 62-69

39. Конысов А.К., Козяр Н.В. Исследование коллекторов сложно-построенных разрезов Западного Казахстана // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2006. Вып.10-11(151-152). С. 129-139

40. Конысов А.К., Козяр Н.В. Акустическая цементометрия обсадных колонн приборами с цифровой регистрацией данных // Актау. 2009.192 с.

41. Конысов А., Хапров Г., Жанбасбаев У. и др. Реабилитация ма-лодебитных нефтяных скважин / Алматы. «Промышленность Казахстана». 2005. №2, с. 26-27

42. Конысов А., Шакиров Р., Бижаев А., Тулесинов Ж. Об эффективности шумометрии при решении задач контроля за разработкой многопластовых месторождений Южного Магышлака // Доклады III Российско-китайского симпозиума. Уфа. 2004. С. 324-331

43. Конысов А., Павлов В., Романенко В. и др. Применение комплексных аппаратов для одновременного вторичного вскрытия пласта и интенсификации притоков // Варшава. Материалы Международной конференции 0еорейо1-2004. Секция IV. С. 585-591

44. Крылов Д.А., Кузнецов О.Л. Определение дефектов в цементном камне и напряжённости его контактов / РНТС сер. «Бурение» // М.: Изд. ВНИИОЭНГ. 1973. Вып.З. С. 18-21

45. Крылов Д.А., Кузнецов О.Л., Шишин К.А. Совершенствование акустических методов оценки качества разобщения пластов / НТО сер. «Бурение газовых и газоконденсатных скважин» // М.: изд. ВНИИЭГаз-пром. 1987. 36с.

46. Крылов Д.А., Серенко И.А., Каретко О.Н. Проведение геофизических исследований перед ремонтно-изоляционными работами // РНТС "Бурение". М.: ВНИИОЭНГ. 1982. Вып.З. С.28-32

47. Крылов Д.А., Шишин К.А., Кузнецов О.Л. Временное руководство по исследованию качества цементирования скважин акустическим методом при изменяющемся давлении в обсадной колонне на месторождениях Мангышлака // Шевченко. ОНТИ «Мангышлакнефть». 1974. 63с.

48. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности // М.: "Недра". 1983

49. Мельников Ю.В., Утробин Ю.С., Смолянинов В.Г. Нарушение контактов цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины при проведении технологических операций в этой колонне / РНТС сер. "Бурение" // М.: ВНИИОЭНГ. 1977. Вып.4. С. 15-17

50. Методическое руководство по компьютерной технологии контроля техничекого состояния и качества цементирования обсадных колонн нефтегазовых скважин / М.А. Сулейманов, В.Н. Служаев, Е.В. Семёнов и др. //Уфа: НПФ «Геофизика». 1997. 173с.

51. Моделирование многоколонных конструкций скважин / В.Н. Служаев, P.P. Баязитов, Ю.К. Ионе и др. // В сб. «Геофизические исследования в нефтяных скважинах». Тр.ВНИИНПГ. Уфа: 1990. Вып.20. С. 93-103

52. Молчанов A.A., Дмитриев Д.Н., Ушкало В.А. Аппаратура импульсного упругого воздействия на нефтяные пласты "Приток-1" для интенсификации режима работы нефтегазовых скважин // НТВ "Каротажник". Тверь: АИС. 1998. Вып.50. С. 16-21

53. Новая методика акустической цементометрии / В.М. Коровин, A.A. Шилов, Г.З. Валеев и др // НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2004. Вып. 7(20). С. 81-88

54. Проселков Ю.М. Контролирование качества цементирования глубоких высокотемпературных скважин методом термокаротажа / РНТС сер. «Бурение» // М.: изд. ВНИИОЭНГ. 1968. Вып.1. С. 44-47

55. Прямов П.А. Батырова Д.Р., Чернышова Т.А. Критерии, используемые при интерпретации на ЭВМ данных акустических методовконтроля цементирования скважин / Тр. БашНИПИнефть. Вып. 18 // Уфа: 1988. С. 115-132

56. Прямов П.А., Белоконь Д.В. Акустический цементомер и возможности его применения для исследования обсаженных скважин / М.: "Недра". "Развед. геоф."Вып. 35. 1969. С. 115-124

57. Прямов П.А., Белоконь Д.В. Аппаратура акустического каротажа АКЗ-1 и её применение для контроля качества цементирования обсадных колонн // В сб. «Геофизические исследования в Башкирии». Уфа: Башкнигоиздат. 1965

58. Прямов П.А., Кирпиченко Б.И., Кучернюк В.Д. Временные методические указания по применению акустических цементомеров и интерпретации полученных данных // М. ВНИИГеофизика. 1973. 72с.

59. Решение инженерных задач в обсаженных скважинах по данным акустического каротажа / В.Н. Журба, H.A. Костюков, И.Ф. Попов и др. // НТВ "Каротажник". Тверь: АИС. 1998. Вып.48. С.41-55

60. Руководство по применению акустических и радиометрических методов контроля качества цементирования нефтяных и газовых скважин / П.А. Прямов, Д.А. Бернштейн, М.Г. Гуфранов и др // Уфа: ВНИИНПГ. 1978. 110с.

61. Рябоконь С.А., Новохацкий Д.Р. Влияние опрессовки обсадных колонн на качество крепления скважин // Нефт. Хоз-во. 2003. №9. С.41-43

62. Скважинный гамма-гамма-дефектомер-толщиномер СГДТ-2 / «Каталог геофизической аппаратуры» // М.: «Недра». 1972

63. Служаев В.Н. Разработка технико-методического обеспечения акустического контроля качества цементирования применительно к многоколонным конструкциям скважин месторождения Тенгиз // Канд. диссерт. Уфа. 1990. 154с.

64. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин / Под. Ред. Проф. А.И.Булатова//М.: "Недра". 1977. 252с.

65. Спутник нефтепромыслового геолога / Справочник; Под. Ред. Н.П. Чоловского //М.: Недра. 1989. 376с.

66. Сулейманов М.А. Новые разработки ВНИИНефтепромгеофизи-ки в области акустических методов исследований нефтегазовых скважин//НТВ «Каротажник». Тверь: ГЕРС. 1998. Вып. 52. С. 46-49

67. Ташкинов И.В. Совершенствование методики обработки данных СГДТ // Вестник Горного ин-та УрО РАН. 2005. №2. С. 29-32

68. Техника каротажных исследований и интерпретации / Конференция Schlumberger в Москве в 1986 г. // изд. Schlumberger (на русском языке). 1986. 326с.

69. Технико-технологические особенности оценки качества цементирования обсадных колонн методом акустического сканирования / Н.А. Смирнов, А.С. Варыхалов, В.В. Рыбаков, Н.Е. Пивоварова // НТВ "Каротажник". Тверь: изд. АИС.2009. Вып.181. С.98-108

70. Технология проведения исследований и интерпретации данных, получаемых аппаратурой ЦМГА-2 и УЗБА-21 в геолого-технических условиях обсаженных скважин // РД 39-4-1204-84. изд. ВНИИНПГ. 1986. 95с.

71. Титков Н.И., Цирин Ю.З., Неретина А.Я. Рациональный выбор времени ОЗЦ / РНТС сер. «Бурение» // М.: изд. ВНИИОЭНГ. 1968. Вып.З. С. 15-17

72. Шишин К.А., Рустамбеков Т.Ф., Крылов Д.А. Влияние опрес-совки и перфорации скважин на качество разобщения пластов / РНТС сер. «Бурение» // М.: изд. ВНИИОЭНГ. 1977. Вып.4. С. 25-27

73. Шумилов А.В. Модульная система обработки результатов геофизических исследований скважин /М.: ЕАГО «Геофизика». 2008. №3. С. 61-65

74. Шумилов А.В. Программный комплекс «Соната» новый уровень развития современного геофизического предприятия / НТВ «Каротажник». Тверь: изд. АИС. 2007. Вып.2(155). С. 67-78

75. Ультразвук / Маленькая энциклопедия. Гл. ред. И.П. Галявина // М.: «Советская энциклопедия». 1979. 400с.

76. Anderson W.L., Walker Т. Acoustic cement bond logging // Trans. SPWLA 2ts annual logging symposium. 1961. Paper J

77. Atlas wireline Services. Сервисный каталог. 1997. (русск. язык )

78. Bigelow E.L. A practical approach to the interpretation of the cement bond log // JPT. 1985. N 7

79. Broding R.A. Application of the sonic volumetric scan log to cement evaluation // Trans. SPWLA 25th annual logging symposium. 1984. Paper JJ

80. Brown H.O., Grijalva V.E., Raymer L.L. New developments in sonic wave train display and analysis in cased holes // Trans. SPWLA 11th annual logging symposium. 1970. Paper F

81. Catala G., Stove I., Henry D. Metod for evalution the guality of cement surrounding the casing of a borehole // US patent # 4703427, 1987

82. Cement bond log A study of cement and casing variables / G.H. Pardue, R.L. Morris, L.H. Gollwitzer, J.H. Moran // JPT. 1963.V.15. N 5. P. 545-555

83. Cement Evaluation Guidelines / Western Atlas International // Houston, Texas. 1990 / 155 p.

84. Computalog. Monopole cement bond array. MCAEng.l. 2002. 49 slaides

85. Computalog/ Wellbore knowledge and solutions // Fort Worth/ Texas. Certifield ISD 9001. 30p.

86. Detection of permeable fractures bu dipole shear anisotropy logging / C. Naville, А. В eland, J.P. Yver, J. Perrin // SPWLA 3bth annual logging sumposium in Paris. 1995, june 26-29. Abstr. Log Analyst. 1995. V.36. №2

87. Dresser Atlas acoustic cement bond log and prolog CBL // Dresser Atlas publication 2206. 1985

88. Fertl W.H., Pilkington P.E., Scott J.B. A look at cement bond logs // JPT. 1974. N 6

89. Field performance of new borehole televiewer tool and associated image processing techiniques / D. Seiler, C. Edmiston, D. Torres, J. Goetz // Trans. SPWLA 31th annuallogging symposium. 1990. Paper H

90. Fitzgerald D.D., McGhee B.F., McGuire J.A. Guidelines for 90% accuracy in zone isolation decisions // SPE annual meeting. San Francisko, CA. 1983. Paper 12141

91. Grampin S., Lynn H.B., Booth D.C. Shear-wave VSP's: a powerful new tool for fracture and reservoir descriplion // J. Petrol. Techol. 1989. V.41. №3."P. 283-288

92. Halliburton. Руководство по применению (русск. язык). 1996

93. McGhee B.F., Vacca H.L. Guidelines for improved monitoring of cementing operation // Trans. SPWLA 21th annual logging symposium. 1980. Paper V

94. McNeely W.A. A statistical of the cement bond log // Trans. SPWLA 14th annual logging symposium. 1973. Paper BB

95. Pickett G.R. Prediction of inter one fluid communication behing casing by use of the cement bond log // Trans. SPWLA 7th annual logging symposium. 1966. Paper J

96. Pilkington P.E. New methods allow evaluating cement from floating rig // Oil and Gas J. 1988. N 11

97. Pilkington Р.Е. Pressure needed to reduce microannulus effect on CBL // Oil and Gas J. 1988. N 5

98. Rambow F.H.K. Cement evaluation in fiberclass casing: a case forillpulse echo tools / SPWLA 29 annual logging symposium. 1988. Paper VV

99. Results of field testing the cement evaluation tool / C.A. Leigh, C. G. Finlayson, C. Van kolk, J. Staal / Trans. SPWLA 25th annual logging symposium. 1984. Paper H

100. Schlumberger. Cement evaluatin with the ultrasonic imager // Houston, Texas. 2000. 48p.

101. Schlumberger. Cased hole log interpretation. Principles / Applications //Houston, Texas. Fourth printing. 1997

102. Schlumberger. Wireline services catalog (Сервисный каталог по каротажным работам) // Houston. 1995. 111с. (русск. язык)

103. Segmented bond tool (SBT) / Western Atlas International, Inc. 1990. AT90-251. Rev. 10/90. P. 8

104. Stozetski B.B., Hilliker D.J., Oliver D.W. Theoretikal and experimental development of the ultrasonic diplog ssustem // SPWLA 30th annual logging symposium. Paper I

105. Summers G.C., Broding R. Continuons velocity logging // Geophysics. 1952. V. 17. №3. P. 598-614

106. Tello L.N., Molder S.D., Holland R.M. The fourier transfopm applied to cased-hole ultrasonic scanner measurements // SPWLA 49th annual logging symposium. Paper 00

107. Tubman K.M. Full waveform acoustic logs in radially layered boreholes / Докт. диссерт., защищенная в 1978г. // Massachusetts institute of technology. 1984. 250s.

108. Tubman K.M., Cheng C.H., Toksôz M.N. Determination of formation properties in cased boreholes using full waveform acoustic logs // Trans. SPWLA 25th annual logging symposium. 1984. Paper CC

109. Upp J.E. The use of the cement bond log in well rehabilitation // Trans. SPWLA 7 annual logging symposium. 1966. Paper X

110. Vogel Ch. В. A seismic velocity logging method // Geophysics. 1952. V. 17. №3. P. 586-597

111. Walker T. Field investigation of full acoustic wave recording /4.L

112. Trans. SPWLA 4 annual logging symposium. 1963. Paper S

Информация о работе

Конысов, Асхат Кенганович
доктора технических наук
Дубна, 2011
ВАК 25.00.10

Диссертация

Геофизические методы определения герметичности крепления обсадных колонн глубоких скважин - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы