Определение качества цементирования обсадных колонн. Geoscience Center

1.

Определение качества
цементирования обсадных
колонн
Geoscience Center, 2010

2. Определение качества цементирования обсадных колонн (АКЦ-CBL)

• Крепление скважины
• АКЦ (CBL)

3. Забой скважины с цементировочной пробкой

• После того, как
верхняя пробка
коснется пробки на
забое и между ними
не останется
цементного раствора,
насосы отключаются
и цемент остается
8-16 часов для
застывания.

4. Определение качества цементирования обсадных колонн

• Основные факторы, определяющие качества
цементирования обсадных колонн - это
фактическая высота подъема цемента в
затрубье, ее соответствие проектной высоте,
равномерное распределение цемента в
затрубном пространстве, отсутствие в нем
трещин, пустот и других дефектов, а также
центрирование колонны.

5. Акустический метод (АКЦ-CBL)

• Акустический метод цементирования обсадных колонн в
скважинах акустическими методами основан на различии
в скорости распространения упругих волн и на изменении
ее амплитуды в зависимости от механических свойств
окружающей среды; на высокой чувствительности
акустического сигнала к жесткости контакта на границе
между двумя средами и к разрывам механической
сплошности среды.

6. Акустический метод (АКЦ-CBL)

Проводят акустические измерения путем возбуждения в
скважине импульсов упругих колебаний и регистрации
приемником времени прихода преломленной продольной
волны.
Если колонна обсадных труб свободна, не связанна с
цементом, упругая волна распространяется по металлу с
малой потерей энергии. Амплитуда волны Ак сохраняется
максимальной. В случае жесткого сцепления колонны с
цементом упругие колебания, распространяясь по колонне,
возбуждают колебания в цементном камне. Прохождение
волны по цементу характеризуется снижением скорости
распространения волны и значительными потерями
энергии. В результате возрастает время прохождения волны
и снижается амплитуда проходящей волны. При сцеплении
цементного камня со стенками скважины время прихода
волны определяется свойствами горных пород.

7. Акустический метод (АКЦ-CBL)

• CBL/VDL – прибор корпорации
Western Atlas предназначен для
оценки крепления скважины.
Основными узлами прибора
являются излучатели и
приемники. Расстояние между
первым излучателем и первым
приемником 5футов, между
вторым излучателем и первым
приемником 3фута. Прибор
позволяет регистрировать
волновой пакет, амплитуду волны
по колонне, амплитуду волны по
породе. Для получения
результатов более высокой
разрешающей способности
принимаются амплитуды
ближнего приемника (3 фута).

8. Акустический метод (АКЦ-CBL)

Раздельные приемники
передатчики отдельно Рис.1.
Прибор АКЦ. регистрируют
фазокорреляционную
диаграмму-ФКД и АКЦ.
Чувствительность дальнего
(5ft)приемника ниже. Два
передатчика работают
поочередно, и вся информация
записывается одним
приемником (R1). См. рис. 1

9. Акустический метод (АКЦ-CBL)

На рис. 2 показана модель
регистрации первого вступления волны по
колонне. На модели ФКД представлена
регистрация волнового пакета обычно в
диапазоне (200~1200us): регистрация амплитуды
по колонне, по породе, по цементному камню.
См. рис.2: красная линия – волна по колонне,
желтая - по породе, зеленая - по цементному
камню. В случае жесткого сцепления колонны с
цементом упругие колебания, распространяясь по
колонне, возбуждают колебания в цементном
камне.
Прохождение волны по цементу характеризуется
Рис.2 снижением скорости распространения
волны и потерями энергии. В результате
возрастает время прохождения волны и
снижается амплитуда проходящей волны. При
сцеплении цементного камня со стенками
скважины время прихода волны определяется
свойствами горных пород.
R
T
T

10. Акустический метод (АКЦ-CBL)

Если колонна обсадных труб
свободна, не связана с цементом,
упругая волна
распространяется по металлу с
малой потерей энергии.
Амплитуда волны АК
сохраняется максимальной участок-IV.
В случае жесткого сцепления
колонны с цементом, упругие
колебания, распространяясь по
колонне, возбуждают колебания
в цементном камне.
Прохождение волны по цементу
характеризуется снижением
скорости распространения
волны и значительными
потерями энергии - участок-IV.
II-III- плохой контакт,
частичный контакт.

11. интерпретация АКЦ (CBLVDL).

Данные АКЦ и результаты их обработки
представлены на сводной диаграмме.
Амплитуды ближнего (3ft)-АКЦ, дальнего (5ft)ФКД приемников на диаграмме
представляются вместе.
Одновременно записанные с АКЦ кривые ЛМ
и ГК дают дополнительную информацию о
состоянии колонны и литологии разреза.
Принцип оценки:
Максимальная амплитуда волны в свободной
колонне, находящейся в скважине без цемента,
—100%, отношение амплитуды в интервалах
обработки к данной максимальной амплитуде
является относительной амплитудой. Метод
определения качества АКЦ в нижеследующем:
Для оценки качества крепления скважины
одобрены следующие стандарты:
Af = A/A0
Af≤10%, качество сцепления - Хорошее,
10%<Af≤30%, качество сцепления Частичный,
Af>30%, качество сцепления - Плохой,
где, Af – амплитуда АКЦ,
A – амплитуда в заданном интервале,
A0 - амплитуда в свободной колонне.

12. интерпретация АКЦ (CBLVDL).

Данные АКЦ и результаты их обработки
представлены на сводной диаграмме.
Амплитуды ближнего (3ft)-АКЦ, дальнего (5ft)ФКД приемников на диаграмме представляются
вместе.
Одновременно записанные с АКЦ кривые ЛМ и
ГК дают дополнительную информацию о
состоянии колонны и литологии разреза.
Принцип оценки:
Максимальная амплитуда волны в свободной
колонне, находящейся в скважине без цемента, —
100%, отношение амплитуды в интервалах
обработки к данной максимальной амплитуде
является относительной амплитудой. Метод
определения качества АКЦ в нижеследующем:
Для оценки качества крепления скважины
одобрены следующие стандарты:
Af = A/A0
Af≤10%, качество сцепления - Хорошее,
10%<Af≤30%, качество сцепления - Частичный,
Af>30%, качество сцепления - Плохой,
где, Af – амплитуда АКЦ,
A – амплитуда в заданном интервале,
A0 - амплитуда в свободной колонне.

13.

Каротаж АКЦ (CBL/VDL)
Факторы, влияющие на амплитуду АКЦ
1). First arrival of formation signals is as early as that of
pipe wave signals - Первые вступления сигнала по породе достигают
приемника раньше сигнала колонны.
2). Some time formation & pipe signals overlay each other
and can not be identified at good bonded intervals - Иногда сигнал по
породе и сигнал по колонне накладываются и возникают трудности
определения интервалов жесткого сцепления колонны и цемента.
3). Some time CBL with higher amplitude at good bonded
intervals –в интервалах жесткого контакта амплитуда Ак
повышается.
4). Some time it is difficult to evaluate the bond quality effectively –
затруднительно определение характера контакта цемента с
колонной.

14. The reason analysis – анализ причин:

• A). The acoustic transmit time of fast formation is faster
or close to that of steel (casing)-интервальное время
пробега по твердым породам быстрее или равно
времени пробега по колонне.
B). Sometime, formation compressional wave is added to
the weak pipe signals and make higher amplitude of CBL
curve in good bounded intervals-поперечные волны
породы накладываясь на слабые сигналы колонны
увеличивают амплитуду в интервалах жесткого
сцепления, чем усложняют интерпретацию данных
интервалов.

15. The reason analysis – анализ причин:

• C). First arrival of formation compressional wave and VDL
formation signals are similar, close and overlay each otherпервые вступления продольных волн породы и первые
вступления ФКД совпадают (накладываются др. на др.)
Table: распространения акустического сигнала в
различных породах
Mate
rials
Steel
Sand
shale
limestone
dolomite
Anhydrite
AC
(µs/ft
)
57
55.5
70-150
47.5
43.5
50
Remark: 55.5 (µs/ft) is the value of sand matrix. Normally, sand reservoir
with higher porosity and it’s AC value is higher than 57 (µs/ft)

16.

Примеры интерпретации АКЦ
Free pipe interval
Well bonded interval
Log response in fast formation (limestone, left) & in sand (right)
терригенные и карбонатные отложения

17. Оценка качества сцепления в интервалах плотных отложений

• Pick out the first arrival of formation
compressional wave from conventiohal VDL logs –
вытащить кривую первого вступления
поперечных волн с ФКД стандартного каротажа
Draw the picked curve of first arrival of formation
compressional wave on the VDL plot – положить
эту кривую на ФКД АКЦ.
• Comparing the curves of picked first arrival and
first VDL signal – сравнить первое вступление
стандартного каротажа с первым вступлением
ФКД АКЦ:

18. Оценка качества сцепления в интервалах плотных отложений

a). if the first VDL signal is similar and overlay to the picked
first arrival, the VDL signal is the formation signal-если
первое вступление ФКД АКЦ совпадает с первым
вступлением стандартного каротажа, данное первое
вступление ФКД АКЦ отражает сцепление с породой.
b). If the first VDL signal is more straight and did not
overlay to the picked first arrival, the VDL signal is pipe
wave signal- -если первое вступление ФКД АКЦ не
совпадает с первым вступлением стандартного
каротажа, данное первое вступление ФКД АКЦ
отражает с колонной. См ниже.

19.

Amplitude
The real example of first arrival of formation compressional wave and VDL formation signals are similar and
overlay each other – первое вступление поперечных волн совпадают с сигналом ФКД пород. Жесткое
сцепление с колонной и породой.

20.

Aaa
amplitude
Pipe wave
Formation
compressional
signal
Formation
compressional
signal
VDL formation
signal
Special bond evaluation program using picked first arrival of formation
compressional wave as a reference standard

21. Оценка качества сцепления путем сравнения кривой АК стандартного каротажа в открытом стволе с сигналом ФКД

22.

A
B
AC
C
Comparing to curve AC, the first VDL signal is formation signals clearly and zones
A , B and C should be corrected as good bond quality

23.

Pipe signals are very clear (the first two signals are very straight and parallel
each other ) at free pipe interval (left) and poor bonded intervals (right)

24.

A
Pipe signal is exactly straight line (left), fast formation wave is not exactly
straight line (right), zone A should be corrected as good bond quality