RU2583382C1 - Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах - Google Patents

Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах Download PDF

Info

Publication number
RU2583382C1
RU2583382C1 RU2015110564/03A RU2015110564A RU2583382C1 RU 2583382 C1 RU2583382 C1 RU 2583382C1 RU 2015110564/03 A RU2015110564/03 A RU 2015110564/03A RU 2015110564 A RU2015110564 A RU 2015110564A RU 2583382 C1 RU2583382 C1 RU 2583382C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cementing
mixture
cement
jamming
lamb
Prior art date
Application number
RU2015110564/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Юлий Андреевич Гуторов
Снежанна Николаевна Якунина
Original Assignee
Юлий Андреевич Гуторов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юлий Андреевич Гуторов filed Critical Юлий Андреевич Гуторов
Priority to RU2015110564/03A priority Critical patent/RU2583382C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2583382C1 publication Critical patent/RU2583382C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/14Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/005Monitoring or checking of cementation quality or level

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области цементирования обсадных колонн (ОК) нефтяных и газовых скважин и промыслово-геофизических методов контроля качества. Техническим результатом является повышение качества цементирования горизонтальных скважинза счет своевременного обнаружения мест «защемления» смеси промывочной жидкости и тампонажного раствора за ОК с замедленной консолидацией. Предложен способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах, который включает этапы проведения каротажа в скважинах прибором акустического контроля качества цементирования ОК, регистрацию амплитуд волн Лэмба-Стоунли, интерпретацию результатов измерений с выделением участков «защемления» смеси промывочной жидкости, и осуществления локальной обработки мест «защемления» промывочной жидкости упругими колебаниями на частоте радиального резонанса обсадной колонны. При этом акустический контроль качества цементирования ОК проводят на ранних временах сразу после окончания закачки цементного раствора в скважину в течение 30-180 минут, затем выделяют интервалы за ОК по регистрации волн Лэмба-Стоунли с наиболее низкой динамикой их уменьшения, характеризующей наличие локальных участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора. 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области промыслово-геофизических методов контроля качества цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании горизонтальных скважин.
При креплении обсадных колонн (ОК) в горизонтальных скважинах путем закачки тампонажного раствора в заколонное пространство на горизонтальных участках ствола образуются места касания ОК с открытым стволом скважины, либо в местах прогиба ОК создается малый зазор, из которого не всегда удается вытеснить промывочную жидкость с помощью тампонажного раствора. В результате возникают участки или интервалы «защемления» смеси промывочной жидкости с тампонажным раствором, которые обладают низкими изолирующими свойствами из-за более длительного набора необходимой прочности, что может служить причиной нарушения изоляции заколонного пространства и вызвать образование заколонных перетоков, не подверженных ремонтным исправлениям.
Известно, что повысить изолирующие свойства цементного кольца из указанной смеси в скважинах можно путем ускорения ее консолидации-твердения с помощью возбуждения в колонне упругих колебаний, генерируемых внутри колонны с помощью разных виброисточников, доставляемых с поверхности (Гуторов Ю.А., Гильманова A.M. и др. «Виброакустический геофизико-технологический комплекс «Крепь-1» для повышения качества крепления обсадных колонн в сложных геолого-технологических условиях» / НТВ «Каротажник», АИС, Тверь, 1999 г., вып. 62, стр. 78-80).
Известен также геофизико-технологический комплекс «Забой» для обработки призабойной зоны пласта виброакустическим воздействием и контроля режима обработки по изменениям, которые возникают в заколонном пространстве и пласте (Гуторов Ю.А., Моисеев Ю.Н., Филиди Г.Н. и др. «Геофизико-технологический комплекс «Забой» для обработки призабойной зоны пласта и ее оптимизации в процессе воздействия» / НТВ «Каротажник», АИС, Тверь, 1999 г., стр. 74-76).
Технология применения указанного комплекса включает: доставку геофизико-технологического комплекса в составе акустического цементомера и вибратора в интервал воздействия для проведения фонового замера в режимах шумомера и акустического цементомера, последующее вибрационное воздействие с одновременным контролем интенсивности и частоты вибрационного поля шумомером, контроль амплитудно-временных параметров упругой преломленной волны по колонне при остановках воздействия и дальнейшее извлечение комплекса на поверхность, в случае достижения необходимого результата.
Применительно к горизонтальным скважинам известный метод можно применить в случае установления местоположения участков «защемления» указанной смеси в проблемных местах прогиба или касания ОК стенки открытого ствола.
Известен метод для установления участков расположения за колонной неконсолидированной тампонажной смеси путем регистрации амплитуды волны Лэмба-Стоунли при проведении измерений с помощью аппаратуры широкополосного акустического каротажа (Гуторов Ю.А. «Метод широкополосного акустического каротажа для контроля технического состояния обсаженных скважин нефтяных и газовых месторождений», БГУ, г. Уфа, 1995 г.).
Известный метод предусматривает возможность отслеживать процесс консолидации тампонажной смеси при переходе из жидкой в твердую фазу по степени ослабления (затухания) амплитуды волны Лэмба-Стоунли, при этом, чем медленнее идет консолидация тампонажной смеси, тем медленнее происходит ослабление амплитуды волны Лэмба-Стоунли.
Известен способ оценки качества цементирования обсадных колонн, включающий в себя проведение каротажа в скважинах прибором акустического контроля качества цементирования, регистрацию амплитуд волн Лэмба-Стоунли, интерпретацию результатов измерений, в результате которой судят о хорошем качестве цементирования по отсутствию или сильному ослаблению волн Стоунли (Пат. РФ №2312376, опубл. 10.12.2007 г.).
Недостаток известного способа заключается в отсутствии критериев поведения амплитуд волны Лэмба-Стоунли, при которых наблюдается замедленная консолидация тампонажной смеси за обсадной колонной в горизонтальных скважинах, так как известный способ предусматривает проведение акустического каротажа после завершения цементирования скважин, по истечении большого промежутка времени, необходимого для процесса затвердевания тампонажного раствора и служит лишь для оценки конечного его качества. Из-за длительного промежутка времени, прошедшего после завершения тампонажа уже не целесообразно по результатам измерений воздействовать на процесс цементирования, с целью его ускорения, поскольку он уже завершился и амплитуды волны Лэмба-Стоунли равны нулю.
Как указывалось выше, в горизонтальных скважинах возникают участки или интервалы «защемления» смеси промывочной жидкости с тампонажным раствором, которые обладают низкими изолирующими свойствами из-за более длительного набора необходимой прочности тампонажного камня, что может служить причиной нарушения изоляции заколонного пространства и вызвать образование заколонных перетоков, не подверженных ремонтным исправлениям.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение своевременного обнаружения мест «защемления» смеси промывочной жидкости и тампонажного раствора за ОК с замедленной консолидацией и возможности воздействия на ускорение процесса ее консолидации для повышения качества цементирования горизонтальных скважин в местах с неполным вытеснением промывочной жидкости.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом способе воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной (ОК) в горизонтальных скважинах, включающем проведение каротажа в скважинах прибором акустического контроля качества цементирования ОК, регистрацию амплитуд волн Лэмба-Стоунли, интерпретацию результатов измерений, в отличие от известного, акустический контроль качества цементирования ОК проводят на ранних временах сразу после окончания закачки цементного раствора в скважину в течение 30-180 минут, при этом выделяют интервалы за ОК по регистрации амплитуд волн Лэмба-Стоунли с наиболее низкой динамикой их уменьшения, характеризующей наличие локальных участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора, и осуществляют их локальную обработку упругими колебаниями на частоте радиального резонанса обсадной колонны, определяемой по формуле:
f=V/π·D,
где:
f - частота радиального резонанса обсадной колонны, 1/сек;
V - скорость звука в металле свободной колонны, м/сек;
π - 3, 14, постоянное число;
D - диаметр колонны, м.
На фиг. 1 представлена таблица 1 «Динамика амплитуды волны Лэмба-Стоунли за колонной в процессе твердения тампонажной смеси, mV», показывающая изменения амплитуды волны Лэмба-Стоунли в зависимости от плотности цементной смеси за ОК, регистрируемой сразу после цементирования горизонтальной скважины.
На фиг. 2 представлена таблица 2 «Динамика амплитуды волны Лэмба-Стоунли за колонной в тампонажной смеси после ее обработки виброисточником, mV», показывающая изменения амплитуды волны Лэмба-Стоунли, регистрируемой после обработки участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора упругими колебаниями.
Исследования показали, что на реологические свойства тампонажной смеси значительное влияние оказывает степень ее перемешивания с промывочной жидкостью, которую она вытесняет при продавке в заколонное пространство при цементировании. Очевидно, что на участках «защемления» смеси промывочной жидкости и тампонажного раствора основное реологическое свойство - плотность тампонажного раствора, будет значительно отличаться в меньшую сторону от оптимальной величины. Соответственно, здесь процесс консолидации тампонажной смеси протекает более медленно, что и отражается на динамике ослабления амплитуды волн Лэмба-Стоунли, напротив указанных участков.
Экспериментально установлено время - до 180 мин. после окончания цементирования ОК, в течение которого происходит консолидация тампонажной смеси на участках за ОК, где не образуются зоны «защемления» смеси промывочной жидкости и тампонажного раствора, поэтому акустический каротаж целесообразно проводить сразу после завершения цементирования ОК.
Из таблицы 1 видно, что динамика ослабления амплитуды волны Лэмба-Стоунли напротив участков тампонажной смеси с плотностью 1,9-2,0 г/см3 протекает значительно интенсивнее, чем напротив участков тампонажной смеси с плотностью 1,35-1,4 г/см3, где регистрируется низкая динамика уменьшения амплитуды волны, соответственно, характеризующая наличие участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора.
По результатам акустического каротажа выделяют интервалы, где регистрируется низкая динамика уменьшения амплитуды волны Лэмба-Стоунли, характеризующая наличие за ОК локальных участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора, и далее осуществляют локальную обработку этих участков с помощью виброакустического комплекса «Крепь-1» либо с помощью виброисточника, сочлененного с прибором акустического широкополосного каротажа (Гуторов Ю.А., Филиди Г.Н. и др. Геофизико-технологический комплекс «Забой» для обработки призабойной зоны пласта и ее оптимизации в процессе воздействия. НТВ «Каротажник», АИС, г. Тверь, 1999 г. Вып. 64, стр. 74-76). При этом для повышения эффективности вибровоздействия, с целью максимального ускорения процесса консолидации тампонажной смеси, проводят вибровоздействие на частоте радиального резонанса ОК, зависящей от ее диаметра и скорости звука в ней, которую определяют по формуле: f=V/π·D,
где:
f - частота радиального резонанса ОК, 1/сек;
V - скорость звука в металле свободной ОК, м/сек;
π - 3,14, постоянное число;
D - диаметр ОК, м.
Экспериментально установлено, что скорость звука в металле свободной ОК находится в диапазоне 5200-5500 м/сек.
Примером осуществления способа могут служить данные, представленные в таблицах 1 и 2.
В процессе измерений с помощью аппаратуры широкополосного акустического каротажа типа СПАК-6Д (Аппаратура акустического каротажа. Краткий каталог. «Технические средства, методические разработки, технологии, услуги в области геофизических исследованиях скважин», ОАО НПП ВНИИГИС, г. Октябрьский, Республика Башкортостан, стр. 71. www.vniigis.bashnet/ru) установлен локальный участок «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора с плотностью 1,35-1,4 г/см3, где регистрируется низкая динамика уменьшения амплитуды волны Лэмба-Стоунли по сравнению с динамикой изменения амплитуды волны Лэмба-Стоунли на участке с нормальной консолидацией тампонажной смеси - 1,9-2,0 г/см3. Расхождение динамики изменений волн зафиксировано на ранних стадиях после завершения цементирования на 60-90 минутах (таблица 1).
С помощью виброакустического комплекса «Крепь-1» произведена виброобработка выделенного участка с плотностью 1,35-1,4 г/см3 на частоте, которая соответствует частоте радиального резонанса обсадной колонны, определяемой по формуле: f=V/π·D,
где:
f - частота радиального резонанса ОК, 1/сек;
V - скорость звука в металле свободной ОК, м/сек;
π - 3,14, постоянное число;
D - диаметр колонны, м.
На практике диаметр ОК априори известен, а скорость звука измеряют стандартным прибором акустического каротажа в свободной ОК.
Из таблицы 2 видно, что динамика ослабления амплитуды волны Лэмба-Стоунли напротив участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора с плотностью 1,35-1,4* г/см3 протекает значительно интенсивнее после обработки их виброисточником на 120 минуте после начала цементирования. При этом на 390 минуте процесс консолидации тампонажной смеси завершился.

Claims (1)

  1. Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной - ОК в горизонтальных скважинах, включающий проведение каротажа в скважинах прибором акустического контроля качества цементирования ОК, регистрацию амплитуд волн Лэмба-Стоунли, интерпретацию результатов измерений, отличающийся тем, что акустический контроль качества цементирования ОК проводят на ранних временах сразу после окончания закачки цементного раствора в скважину в течение 30-180 минут, затем выделяют интервалы за ОК по регистрации волн Лэмба-Стоунли с наиболее низкой динамикой их уменьшения, характеризующей наличие локальных участков «защемления» смеси промывочной жидкости и цементного раствора, и осуществляют их локальную обработку упругими колебаниями на частоте радиального резонанса обсадной колонны, определяемой по формуле:
    f=V/π·D,
    где:
    f - частота радиального резонанса обсадной колонны, 1/сек;
    V - скорость звука в металле свободной колонны, м/сек;
    π - 3,14, постоянное число;
    D - диаметр колонны, м.
RU2015110564/03A 2015-03-24 2015-03-24 Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах RU2583382C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110564/03A RU2583382C1 (ru) 2015-03-24 2015-03-24 Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110564/03A RU2583382C1 (ru) 2015-03-24 2015-03-24 Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2583382C1 true RU2583382C1 (ru) 2016-05-10

Family

ID=55959916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015110564/03A RU2583382C1 (ru) 2015-03-24 2015-03-24 Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583382C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195995U1 (ru) * 2019-11-06 2020-02-12 Георгий Николаевич Филиди Устройство для воздействия на процесс формирования цементного камня при креплении обсадных колонн нефтегазовых скважин

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU315757A1 (ru) * СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМЫХ ИНТЕРВАЛёй В РАЗРЕЗЕ СКВАЖИНЫ
SU574523A1 (ru) * 1974-10-14 1977-09-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии Способ креплени нефтегазовой скважины
SU1348505A1 (ru) * 1985-05-23 1987-10-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин Способ выделени объемных дефектов цементного кольца в обсаженных скважинах
SU1753434A1 (ru) * 1990-08-22 1992-08-07 Раменский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Проектно-Конструкторского И Технологического Института Геологических, Геофизических И Геохимических Информационных Систем Акустический способ определени проницаемости пород
RU2094590C1 (ru) * 1992-12-21 1997-10-27 Андрей Викторович Бакулин Способ вибрационного цементирования обсадных труб в скважинах
US20020104652A1 (en) * 2000-11-03 2002-08-08 Cole Jack H. Methods of performing downhole operations using orbital vibrator energy sources
RU2291948C1 (ru) * 2005-04-18 2007-01-20 Петр Ефимович Котляр Способ цементирования нефтяных и газовых скважин и устройство для его осуществления
US8636063B2 (en) * 2011-02-16 2014-01-28 Halliburton Energy Services, Inc. Cement slurry monitoring

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU315757A1 (ru) * СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМЫХ ИНТЕРВАЛёй В РАЗРЕЗЕ СКВАЖИНЫ
SU574523A1 (ru) * 1974-10-14 1977-09-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии Способ креплени нефтегазовой скважины
SU1348505A1 (ru) * 1985-05-23 1987-10-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин Способ выделени объемных дефектов цементного кольца в обсаженных скважинах
SU1753434A1 (ru) * 1990-08-22 1992-08-07 Раменский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Проектно-Конструкторского И Технологического Института Геологических, Геофизических И Геохимических Информационных Систем Акустический способ определени проницаемости пород
RU2094590C1 (ru) * 1992-12-21 1997-10-27 Андрей Викторович Бакулин Способ вибрационного цементирования обсадных труб в скважинах
US20020104652A1 (en) * 2000-11-03 2002-08-08 Cole Jack H. Methods of performing downhole operations using orbital vibrator energy sources
RU2291948C1 (ru) * 2005-04-18 2007-01-20 Петр Ефимович Котляр Способ цементирования нефтяных и газовых скважин и устройство для его осуществления
US8636063B2 (en) * 2011-02-16 2014-01-28 Halliburton Energy Services, Inc. Cement slurry monitoring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195995U1 (ru) * 2019-11-06 2020-02-12 Георгий Николаевич Филиди Устройство для воздействия на процесс формирования цементного камня при креплении обсадных колонн нефтегазовых скважин

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zang et al. How to reduce fluid-injection-induced seismicity
Abramov et al. Sonochemical approaches to enhanced oil recovery
US8322198B2 (en) Methods and apparatus for designing a cement composition
CA3041475C (en) Nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements
RU2347218C1 (ru) Способ формирования трещин гидроразрыва в подземной формации
AU2017348010B2 (en) Downhole nonlinear acoustics measurements in rock formations using dynamic acoustic elasticity and time reversal
RU2583382C1 (ru) Способ воздействия на процесс консолидации цементного раствора за обсадной колонной в горизонтальных скважинах
US11319801B2 (en) Contrast enhancement agents for subterranean treatment fluids
Hampton et al. Investigation of laboratory hydraulic fracture source mechanisms using acoustic emission
Hou et al. Compactness monitoring of compound concrete filled with demolished concrete lumps using PZT-based smart aggregates
RU2737176C1 (ru) Способ сейсмоакустического контроля качества бетонирования заглубленных строительных конструкций
US20140321240A1 (en) Elastography for cement integrity inspection
Thomas et al. Ultrasonic-Log response in lightweight-cement conditions
RU2410727C1 (ru) Способ определения размеров трещины в породах
US11480029B2 (en) Autonomous inflow control device for live flow monitoring
Poplygin et al. Influence of frequency of wave action on oil production
Winkler Borehole damage indicator from stress-induced velocity variations
RU2094590C1 (ru) Способ вибрационного цементирования обсадных труб в скважинах
Tsaplev et al. Impregnation of Porous Constructions and Natural Materials Using Ultrasound
RU2526922C2 (ru) Способ разработки нефтяного месторождения
Foianini et al. Cement Evaluation Behind Thick-Walled Casing With Advanced Ultrasonic Pulse-Echo Technolgy: Pushing the Limit
US20240035355A1 (en) Methods for Determining Positions of Fluid Interfaces and Detecting Cement Setting in a Subterranean Wellbore
Li et al. Study on the effect of mineral particle sizes on the spectral characteristics of sound and vibrations in rock drilling
SU574523A1 (ru) Способ креплени нефтегазовой скважины
RU2238404C1 (ru) Акустический способ контроля качества цементирования элементов конструкции скважин

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170325