RU2732804C1 - Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации - Google Patents
Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732804C1 RU2732804C1 RU2019137879A RU2019137879A RU2732804C1 RU 2732804 C1 RU2732804 C1 RU 2732804C1 RU 2019137879 A RU2019137879 A RU 2019137879A RU 2019137879 A RU2019137879 A RU 2019137879A RU 2732804 C1 RU2732804 C1 RU 2732804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- probe
- counter
- dimensionless unit
- neutron
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 297
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 250
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 122
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000006735 deficit Effects 0.000 claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 7
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 101150036841 minJ gene Proteins 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000004590 silicone sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/10—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using neutron sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: для нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин. Сущность изобретения заключается в том, что реализуют трехзондовый нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам - ЗННКнт с помощью скважинного прибора с тремя зондами разной длины. При вращении вокруг оси корпуса прибора регистрируют интенсивности надтепловых нейтронов - 
центральными и периферийными счетчиками нейтронов всех зондов ЗННКнт и нормируют показания - 
на показания этих счетчиков в воде - Jц.i, используя 
и Jц.i, по формулам производят вычисление функции цемента Fцем., определяющей распределение цемента в заколонном пространстве на разном удалении от стенки обсадной колонны скважины, и вычисление функции дефицита цемента ΔFцем. Используя минимальные и максимальные значения ΔFцем., производят интегральную оценку доли цемента по периметру кольцевого заколонного пространства - 
по отдельным i секторам для каждого зонда. Используя минимальные и максимальные значения Jц.i, рассчитывают интегральную оценку - 
доли цемента по периметру кольцевого заколонного пространства по исследованному интервалу. Технический результат: повышение достоверности исследования скважин нейтронным методом, позволяющее осуществлять детальное изучение особенностей заполнения заколонного пространства цементом. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области ядерно-физических методов исследований скважин и может быть использовано в приборах, осуществляющих в режиме кругового сканирования скважин диагностику заколонного пространства, заполненного легкими и облегченными цементами, на разном удалении от стенки обсадной колонны (ОК) и по периметру скважины.
Известен прибор нейтронного каротажа скважин многозондовый, содержащий герметичный корпус, включающий источник нейтронов, установленный на съемном штоке, двухзондовый измерительный блок, состоящий из детекторов тепловых и надтепловых нейтронов, расположенных по разные стороны от источника нейтронов, фильтров из нейтронно-поглощающего материала, расположенных между источником и детекторами, подключенными к электронному блоку, причем, один из детекторов измерительного зонда выполнен в виде однотипных детекторов, размещенных параллельно оси фильтра и прибора в кольцевой зоне, снабжен вторым двухзондовым измерительным блоком, состоящим из последовательно соединенных фильтров из нейтронно-поглощающего материала и детекторов тепловых и надтепловых нейтронов, и переходником, соединяющим между собой двухзондовые измерительные блоки, помещенные в герметичные охранные кожуха, а в переходнике выполнена перпендикулярно оси прибора герметичная полость, в которую установлен съемный шток с источником нейтронов (пат. РФ на полезную модель №46367, заявл. 21.02.2005, опубл. 27.06.2005, Бюл. №18).
Особенностью известного прибора является то, что в конструкцию введен второй двухзондовый измерительный блок, состоящий из одного зонда надтепловых и одного зонда тепловых нейтронов, включающего последовательно установленные фильтры из нейтронно-поглощающего материала и детекторы тепловых и надтепловых нейтронов, благодаря чему, прибор существенно расширяет свои функциональные возможности, так как все зонды измерительных блоков прибора имеют разную длину, а, следовательно, глубину и область исследования.
Недостаток известного прибора заключается в следующем.
Применение в зондах нейтронного каротажа по одному (центральному) детектору нейтронов, расположенному по оси прибора, позволяет получить обобщенную и усредненную величину измерений по всему периметру скважины, недостаточную для детальной диагностики заполнения заколонного пространства легкими и облегченными цементами, а также - определения пористости коллекторов горных пород и их насыщения по периметру скважины, что снижает информативность измерений.
Кроме того, известный прибор не обеспечивает диагностику заколонного пространства в режиме кругового сканирования скважин.
Известен прибор для исследования цементного кольца за обсадной колонной в скважинах и магистральных трубопроводах, содержащий измерительный зонд гамма-гамма каротажа (ГГК), включающий источник гамма-излучения, неподвижный экран с круговым коллимационным окном для источника гамма-излучения, детектор гамма-излучения, размещенный в корпусе внутри полого вала, неподвижно зажатого по оси прибора, экран с секторным коллимационным окном для детектора гамма-излучения, подвижно установленный на полом валу, систему, обеспечивающую равномерное вращение подвижного экрана детектора гамма-излучения, регистрирующее устройство и датчики направления и положения, отличающийся тем, что коаксиально подвижного экрана детектора гамма-излучения установлен неподвижный экран с круговым коллимационным окном, дополнительно в приборе установлен измерительный зонд гамма-гамма каротажа, детектор гамма-излучения которого размещен соосно с первым детектором гамма-излучения, в одном корпусе, вне зоны подвижного экрана, при этом неподвижный экран с круговым коллимационным окном установлен в корпусе прибора (пат. РФ 2309437, G01V 5/12, приор. 08.11.2005, публ. 20.05.2007).
В известном приборе на подшипниках установлен подвижный (вращающийся) экран детектора гамма-излучения с коллимационным окном, благодаря чему обеспечивается послойное сканирование исследуемого пространства, выполняемое детекторами гамма-излучения.
Известное устройство реализует метод ГГК и осуществляет измерения плотности цемента в заколонном пространстве при условии в разнице между плотностями цемента и промывочной жидкости более 0,3-0,4 г/см3, при этом плотность нормальных цементов составляет 1,7-1,9 г/см3, а промывочной жидкости - 1,0-1,3 г/см3. Вследствие этого, не обеспечивается решения задач по диагностике заколонного пространства, заполненного легкими и облегченными цементами, плотность которых 0,9-1,4 г/см3.
Известна аппаратура, которая обладает технической возможностью для диагностики заполнения заколонного пространства легкими и облегченными цементами и определения пористости коллекторов горных пород и их насыщения углеводородами на разном удалении от стенки обсадной колонны, благодаря высокой чувствительности показаний методов нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым и надтепловым нейтронам (2ННКт, 2ННКнт) и спектрометрического нейтронного гамма-излучения (СНГК) к дефициту плотности, водородосодержания и хлорсодержания сред, заполняющих заколонное кольцевое пространство скважины (патенты РФ №2680102, №2672783).
Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа включает установленные в охранном кожухе по его оси общий стационарный источник нейтронов, зонды с первым и вторым спектрометрическими детекторами нейтронного гамма-излучения (СНГК), зонды, содержащие детекторы тепловых нейтронов (ННКт), расположенные по одну из сторон от источника нейтронов, при этом большой зонд СНГК и малый и большой зонды детекторов тепловых нейтронов ННКт развернуты по оси в противоположные стороны относительно источника нейтронов (патент РФ №2680102, G01V 5/10, заявл. 11.07.2017, опубл. 11.01.2019, Бюл. №2).
Техническим результатом, получаемым от использования известного изобретения, является расширение круга решаемых задач на всех этапах жизни газовых и нефтегазовых скважин на основе использования практически всех основных нейтронных ядерно-физических характеристик пород и насыщающих их флюидов, связанных с процессами замедления нейтронов - 2ННКнт, поглощения тепловых нейтронов - 2ННКт, гамма-активностью химических элементов при поглощении тепловых нейтронов и существенными различиями ядерно-физических свойств жидких и газообразных углеводородных флюидов - 2СНГК, что позволяет осуществлять диагностику заполнения заколонного пространства цементом, включая легкие и облегченные цементы, определять пористость коллекторов и характер их насыщения.
Недостаток известной аппаратуры заключается в том, что при размещении детекторов нейтронов методов 2ННКнт и 2ННКт по разные стороны от источника нейтронов, на результаты измерений зондов оказывают влияние переходные характеристики показаний детекторов при пересечении нейтронами границы противоположного расположения зондов относительно источника нейтронов, что приводит к возникновению ложных флуктуаций, не связанных с диагностикой заполнения цементом заколонного пространства и пористостью горных пород.
Кроме того, аппаратура не обеспечивает осуществление в сканирующем режиме диагностики сред в околоскважинном пространстве по периметру скважины.
Известна аппаратура нейтронного каротажа, включающая установленные в охранном кожухе по его оси общий источник нейтронов, два спектрометрических детектора нейтронного гамма-каротажа (СНГК), два детектора тепловых нейтронов, формирующие малый и большой зонды нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (ННКт), которая дополнительно содержит два детектора надтепловых нейтронов, формирующие малый и большой зонды нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам (ННКнт), при этом детекторы СНГК разделены между собой свинцовым экраном и помещены в общий экран-конвертер из кадмия, а детекторы зондов ННКнт помещены в кадмиевые экраны и отделены от детекторов зондов ННКт экранами из полиамида, а зазоры между экранами пропитаны высокотемпературным силиконовым герметиком, кроме того, все зонды СНГК, ННКт и ННКнт расположены по одну сторону от источника нейтронов (пат. РФ №2672783, G01V 5/10, заявл. 28.12.2017, опубл. 19.11.2018, выбран в качестве прототипа к заявляемому устройству).
Известному прибору присущ недостаток, заключающийся в том, что из-за применения в зондах по одному (центральному) детектору нейтронов, расположенному по оси прибора, регистрируют обобщенную и усредненную по периметру скважины информацию, что не обеспечивает осуществления в режиме кругового сканирования детальной диагностики сред в околоскважинном пространстве по периметру скважины.
Кроме того, из-за малого диаметра скважинного прибора (менее 50 мм) в пространстве между прибором и стенкой скважины возникает расстояние, которое может быть заполнено разнородной по составу скважинной жидкостью, влияющей на показания зондов, по этой причине предъявляются повышенные требования к однородности скважинной жидкости по стволу скважины, которые трудно обеспечить в производственных условиях.
Техническим результатом, достигаемым применением заявляемого изобретения, является расширение функциональных возможностей нейтронных методов, позволяющих с повышенной достоверностью осуществлять детальное изучение особенностей заполнения заколонного пространства цементом, включая легкие и облегченные цементы, в круговом сканирующем режиме по периметру нефтегазовых скважин нескольких ОК.
Указанный технический результат, в части устройства, достигается за счет того, что в заявляемой аппаратуре нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин, включающей установленные в охранном кожухе скважинного прибора по его оси общий источник нейтронов, детекторы надтепловых нейтронов, расположенные по одну сторону от источника нейтронов и экранированные от него, в отличие от известного, детекторы надтепловых нейтронов образуют зонды разной длины: малый зонд - МЗ, средний зонд - СЗ, большой зонд - БЗ нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам - 3ННКнт, установленные в указанной последовательности от источника нейтронов, при этом детекторы зондов 3ННКнт выполнены в виде кассет со счетчиками нейтронов, каждая из которых содержит центральный счетчик нейтронов и счетчик нейтронов, расположенный в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора, и который экранирован от центрального счетчика полиамидным экраном, при этом все кассеты зондов метода 3ННКнт по периметру экранированы общим кадмиевым экраном, а малый зонд метода 3ННКнт со стороны нейтронного источника экранирован полиамидным экраном, кроме того, все зонды 3ННКнт с экранами установлены в дополнительном корпусе, имеющем возможность принудительного вращения вокруг продольной оси прибора внутри охранного кожуха, при этом дополнительный корпус выполнен из прозрачного для прохождения нейтронов материала, не подвергающегося деформациям изгиба и кручения.
Дополнительный корпус в охранном кожухе установлен на подшипнике и кинематически соединен с электродвигателем, электропитание которого обеспечивается по жиле каротажного кабеля.
Малый зонд имеет длину корпуса 15÷20 см, средний зонд - 25÷30 см, большой зонд - 35÷40 см.
Все счетчики нейтронов - однотипны с длиной не более 100 мм и диаметром не более 18 мм и установлены соосно друг другу.
Охранный кожух прибора снабжен верхним и нижним центраторами.
Охранный кожух прибора должен иметь диаметр, близкий к диаметру обсадной колонны (ОК), и обеспечивать свободное прохождение внутри ОК, например, с допуском для прохождения в ОК с диаметром 146 мм и 168 мм.
Указанный технический результат, в части заявляемого способа, достигается тем, что для диагностики заполнения легкими и облегченными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин используют трехзондовый нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам - 3ННКнт, реализуемый с помощью скважинного прибора, центрированного по стволу скважины, и содержащего зонды разной длины: малый - МЗ, средний - СЗ, большой - БЗ, каждый из которых содержит центральный счетчик нейтронов и счетчик нейтронов, расположенный в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора (периферийный счетчик), установленные в корпусе, вращающемся вокруг оси корпуса прибора, при этом в процессе каротажа разбивают время одного полного оборота вращающегося корпуса на равные промежутки (окна), каждый из которых соответствует определенному i сектору по периметру исследуемой скважины, и осуществляют регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
центральными счетчиками нейтронов всех зондов 3ННКнт и производят регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
периферийными счетчиками нейтронов всех зондов 3ННКнт в каждом i секторе за полный оборот вращающегося корпуса, далее, нормируют полученные показания всех счетчиков на показания этих счетчиков в воде, следующим образом, для центральных счетчиков:
а для периферийных счетчиков, следующим образом:
где:
Jц.мз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ), безразмерная ед.,
Jц.сз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ), безразмерная ед.,
Jц.бз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ), безразмерная ед.,
Jв.мз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.сз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.бз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ) в воде, безразмерная ед.,
Затем производят вычисление функции цемента Fцем., определяющей распределение цемента в заколонном пространстве на разном удалении от стенки обсадной колонны скважины, следующим образом:
далее вычисляют функцию дефицита цемента ΔFцем. следующим образом:
где:
Fцем.мзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.cзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.бзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком большого зонда (БЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.мзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.сзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.бзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком большого зонда (БЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.
Далее определяют F1э - функцию эксцентриситета первой обсадной колонны скважины по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийных счетчиков малого зонда, следующим образом:
определяют F2э - функцию эксцентриситета второй обсадной колонны скважины по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда, следующим образом:
определяют F3э - функцию эксцентриситета третьей обсадной колонны скважины по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда, следующим образом:
где:
maxFцем.мзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.мзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.cзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.cзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.бзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.бзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.
Далее производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства по исследованному интервалу, заполненного цементом - 
по результатам полученных показаний центральных счетчиков МЗ, СЗ, БЗ, из расчета:
и производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства, заполненного цементом - 
по отдельным i секторам для каждого зонда по результатам полученных показаний периферийного счетчика, из расчета:
Затем производят интегральную оценку доли цемента 
за первой обсадной колонной - эксплуатационной, по результатам расчета по формуле (16) и по результатам расчета по формуле (19), исходя из того, что для малого зонда радиус исследования не превышает ~ 5 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам малого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за эксплуатационной колонной в интервале цементирования с одноколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за второй обсадной колонной - технической по результатам расчета по формуле (17) и по результатам расчета по формуле (20), исходя из того, что для среднего зонда радиус исследования составляет ~ 10 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам среднего зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за технической колонной в интервале цементирования с двухколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за третьей колонной - кондуктором по результатам расчета по формуле (18) и по результатам расчета по формуле (21), исходя из того, что для большого зонда радиус исследования составляет ~ 15 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам большого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за кондуктором в интервале цементирования с трехколонной конструкцией скважины.
где:
На фигуре 1 представлена таблица интерпретации результатов измерений для одноколонной конструкции скважины.
На фигуре 2 представлена принципиальная схема зондовой части заявляемого прибора.
В охранном кожухе 1 прибора, диаметр которого должен быть близок к диаметру ОК 146 мм, 168 мм и обеспечивать нормальное прохождение по стволу скважины, размещен общий стационарный плутониевый-бериллиевый (Pu+Ве) источник нейтронов 2, по одну сторону от которого расположены: малый зонд (МЗ) метода 3ННКнт с детекторами нейтронов в виде кассеты с центральным счетчиком 3 надтепловых нейтронов и счетчиком 4 надтепловых нейтронов, установленным в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора, средний зонд (СЗ) метода 3ННКнт с центральным счетчиком 5 надтепловых нейтронов и счетчиком 6 надтепловых нейтронов, установленным в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора (вид по А-А), и большой зонд (БЗ) метода 3ННКнт с детекторами нейтронов в виде кассеты с центральным счетчиком 7 надтепловых нейтронов и счетчиком надтепловых нейтронов 8, установленным в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора, при этом счетчики 4, 6 и 8, расположенные в кассетах в кольцевой зоне, экранированы от центральных счетчиков 3, 5 и 7 полиамидными экранами 9, 10 и 11.
Все кассеты зондов метода 3ННКнт по периметру экранированы общим кадмиевым экраном 12, а малый зонд метода 3ННКнт с стороны нейтронного источника 2 экранирован полиамидным экраном 13.
Кадмиевый экран 13 с детекторами зондов 3ННКнт установлен в дополнительном корпусе 14, имеющем возможность принудительного вращения вокруг продольной оси прибора внутри охранного кожуха 1, при этом дополнительный корпус 14 выполнен из прозрачного для прохождения нейтронов материала, не подвергающегося деформациям изгиба и кручения, например, из твердого металла, достаточной толщины, выдерживающей деформацию, возникающую при вращении дополнительного корпуса 14.
Дополнительный корпус 14 в охранном кожухе установлен на подшипнике 15 и кинематически соединен с электродвигателем 16, электропитание которого обеспечивается по жиле каротажного кабеля 17, на котором спускается скважинный прибор. Электрическая жила, идущая от электронной схемы внутри прибора, подведена к коллектору (на фиг. не показано, ввиду общеизвестности), соединенному с каротажным кабелем 17.
Все счетчики нейтронов - однотипны с длиной не более 100 мм и диаметром 18 мм и установлены соосно друг другу.
Малый зонд имеет длину корпуса 15÷20 см, средний зонд - 25÷30 см, большой зонд - 35÷40 см.
Прибор центрируется в скважине при помощи центраторов 18 и 19.
Охранный кожух 1 прибора изготавливается с диаметром, близким к диаметру ОК, для свободного прохождения внутри ОК, например, диаметром 146 мм или 168 мм. Небольшое расстояние между корпусом прибора и стенкой ОК обеспечивает незначительный объем скважинной жидкости между ними, тем самым максимально снижается влияние неоднородного состава скважинной жидкости на показания зондов нейтронных методов.
Прибор спускается в скважину на каротажном кабеле 17, по которому с поверхности подается питание на электродвигатель 16.
Во время подъема прибора с поверхности приводится в действие электродвигатель 16, который обеспечивает равномерное вращение корпуса экрана 14, установленного на подшипнике 15, вследствие чего, счетчики 4, 6 и 8 надтепловых нейтронов метода 3ННКнт, находящиеся на некотором удалении от центра, где размещены центральные счетчики 3, 5 и 7, поворачиваются по периметру скважины, делая полный оборот, при этом проводится сканирующий многозондовый нейтронный каротаж 3ННКнт в круговом режиме сканирования обсаженной скважины.
Нейтронный каротаж основан на облучении цементной крепи скважины и окружающих ее пород нейтронами, испускаемыми ампульным источником нейтронов 2, и измерении плотностей потоков надтепловых нейтронов зондами 3ННКнт - МЗ, СЗ, БЗ, содержащими кассеты с центральными счетчиками 3, 5, 7 и периферийными счетчиками 4, 6, 8.
Все основные виды взаимодействия нейтронов с цементной крепью скважины, породой и насыщающими ее флюидами выполняют с помощью измерительных зондов, а далее полученную информацию обрабатывают, интерпретируют и представляют в виде количественных оценок заполнения заколонного пространства цементами.
В нейтронных счетчиках метода 3ННКнт сканирующего устройства нейтронного каротажа во время каротажа потоки нейтронов преобразуются в электрический сигнал, далее в электронной схеме прибора (на фиг. не показана) осуществляется усиление и оцифровка импульсов со счетчиков нейтронов, и передача накопленной информации по каротажному кабелю на регистратор и далее на компьютер каротажной станции (на фиг. не показаны).
Экраны 10, 11 обеспечивают снижение влияния мешающих геолого-технических факторов, осложняющих связь между регистрируемыми показаниями нейтронных методов и параметрами, характеризующими заполнение заколонного пространства цементом и геологическими параметрами насыщения коллекторов горных пород.
Многозондовый нейтронный каротаж 3ННКнт обсаженной скважины позволяет обеспечить «разноглубинность» исследований разрезов нефтегазовых скважин в радиальном направлении от стенки обсадной колонны за счет применения зондов разной длины: малый зонд обеспечивает глубинность исследований ~ 5 см, средний зонд - ~ 10 см, большой зонд ~ 15 см, при этом по заявляемой методике определяется характеристика заполнения заколонного пространства цементом, включая легкие и облегченные цементы, устанавливается эксцентриситет каждой ОК в скважинах с многоколонной конструкцией.
Сканирование заколонного пространства многодетекторными зондами позволяет детально изучить особенности распределения вышеперечисленных параметров по периметру скважины. Кассетное расположение детекторов, при котором центральный счетчик нейтронов расположен по оси устройства, а периферийный счетчик удален от него к стенке прибора, позволяет производить диагностику анизотропии исследуемых сред путем сопоставления показаний счетчика, расположенного по периметру и показаний центрального счетчика, исходя из того, что центральный счетчик дает общую усредненную характеристику нейтронных свойств изучаемых сред, а счетчик, расположенный по периметру - характеристику по отдельным секторам.
Физической основой применения многозондового нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам 3ННКнт на базе нейтронного источника Pu+Ве для диагностики заполнения заколонного пространства легкими и облегченными цементами является высокая чувствительность показаний нейтронных зондов к дефициту водородосодержания легких и облегченных цементов относительно жидкости, заполняющей заколонное кольцевое пространство.
Обоснование возможности количественной оценки заполнения заколонного пространства нефтегазовых скважин с использованием легких и облегченных цементов производилось на основе натурного и математического моделирования методом Монте-Карло.
При моделировании была принята наиболее распространенная конструкция с типовым диаметром скважины в продуктивных отложениях 216 мм, обсаженной эксплуатационной колонной диаметром 168 мм.
В вышележащих отложениях диаметр скважины составлял 300 мм и был обсажен технической колонной диаметром 245 мм, и самый верхний интервал скважины имел диаметр 425 мм и был обсажен технической колонной (кондуктор) диаметром 325 мм. Легкий и облегченный цемент имел плотность 0,9-1,4 г/см3. Заполнение кольцевого заколонного пространства, не занятого цементным камнем, производилось промывочной жидкостью.
Метод 3ННКнт самый чувствительный из нейтронных методов к водородосодержанию и имеет радиус исследований для малых зондов ~ 5 см, для средних зондов ~ 10 см и для больших зондов ~ 15 см. Физической причиной существенного влияния доли цемента Сцем. на показания зондов метода 3ННКнт является изменение среднего водородосодержания заколонного пространства - Wзакол, как по периметру скважины, так и в радиальном направлении. Изменение плотности цемента в заколонном пространстве, как показывают математическое и натурное моделирования заполнения заколонного пространства легкими и облегченными цементами, на котором основана цементометрия с методам ГГК-Ц/СГДТ-3, влияет настолько слабо, что им можно пренебречь.
В случае низкого качества цементирования свободное заколонное пространство заполнено буровым раствором или жидким флюидом, водородосодержание (W) которых максимально и близко к воде: Wвод ~ 1, что выше водородосодержания цемента: Wcem ~ 0,4 примерно в 2,5 раза, поэтому с ростом доли цемента Сцем. при замещении бурового раствора цементом, водородосодержание Wзакол постепенно падает от Wзакол = Wвод ~ 1 до Wзакол = Wcem ~ 0,4, что приводит к повышению показаний нейтронных зондов. При замещении бурового раствора цементом с ростом доли цемента Сцем. изменение среднего водородосодержания заколонного пространства Wзакол (Сцем.) пропорционально разности водородосодержаний обеих сред, Wвод - Wcem, которая тем больше, чем легче цемент, и тем больше расхождения показаний зондов метода 3ННКнт.
Способ реализуется с помощью скважинного прибора, центрированного по стволу скважины, и содержащего зонды разной длины: малый - МЗ, средний - СЗ, большой - БЗ, каждый из которых содержит центральный счетчик надтепловых нейтронов и счетчик надтепловых нейтронов, расположенный на удалении от центрального счетчика в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора (периферийный счетчик).
В процессе каротажа разбивают время одного полного оборота вращающегося корпуса 13 на равные промежутки (окна), например, на 4÷6, каждый из которых соответствует определенному i сектору по периметру исследуемой скважины, и осуществляют регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
центральными счетчиками нейтронов всех зондов 3ННКнт в каждом i секторе и производят регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
периферийными счетчиками нейтронов всех зондов 3ННКнт в каждом i секторе за полный оборот вращающегося корпуса, далее, нормируют полученные показания всех счетчиков на показания этих счетчиков в воде, следующим образом, для центральных счетчиков:
а для периферийных счетчиков, следующим образом:
где:
Jц.мз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ), безразмерная ед.,
Jц.сз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ), безразмерная ед.,
Jц.бз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ), безразмерная ед.,
Jв.мз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.сз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.бз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ) в воде, безразмерная ед.,
Затем производят вычисление функции цемента Fцем., определяющей распределение цемента в заколонном пространстве на разном удалении от стенки ОК скважины, следующим образом:
далее вычисляют функцию дефицита цемента ΔFцем. следующим образом:
где:
Fцем.мзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.сзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.бзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений каждым i счетчиком от 1 до 6, большого зонда (БЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.мзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.cзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.бзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком большого зонда (БЗ), в каждом i секторе, безразмерная ед.
Далее определяют F1э - функцию эксцентриситета первой ОК по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийных счетчиков малого зонда, следующим образом:
определяют F2э - функцию эксцентриситета второй ОК по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда, следующим образом:
определяют F3э - функцию эксцентриситета третьей ОК по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда, следующим образом:
где:
maxFцем.мзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.мзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.сзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.сзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.бзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.бзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), за один оборот кассеты, безразмерная ед.
Далее производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства по исследованному интервалу, заполненного цементом - 
по результатам полученных показаний центральных счетчиков МЗ, СЗ, БЗ, из расчета:
и производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства, заполненного цементом - 
по отдельным i секторам для каждого зонда по результатам полученных показаний периферийного счетчика, из расчета:
Затем производят интегральную оценку доли цемента 
за первой обсадной колонной - эксплуатационной, по результатам расчета по формуле (16) и по результатам расчета по формуле (19), исходя из того, что для малого зонда радиус исследования не превышает ~ 5 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам малого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за эксплуатационной колонной в интервале цементирования с одноколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за второй обсадной колонной - технической по результатам расчета по формуле (17) и по результатам расчета по формуле (20), исходя из того, что для среднего зонда радиус исследования составляет ~ 10 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам среднего зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за технической колонной в интервале цементирования с двухколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за третьей колонной - кондуктором по результатам расчета по формуле (18) и по результатам расчета по формуле (21), исходя из того, что для большого зонда радиус исследования составляет ~ 15 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам большого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за кондуктором в интервале цементирования с трехколонной конструкцией скважины.
где:
mахJц.мз - максимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.,
minJц.мi - минимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком малого зонда (МЗ), в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.,
mахJц.сз - максимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком среднего зонда (С3),в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.,
minJц.сз - минимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком среднего зонда (СЗ), в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.,
mахJц.бз - максимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком большого зонда (БЗ), в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.,
minJц.бз - минимальное значение нормированной по воде интенсивности надтепловых нейтронов, измеренное центральным счетчиком большого зонда (БЗ), в каждом i кольцевом пространстве, безразмерная ед.
maxΔFцем.мзi - максимальное значение функции дефицита цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика малого зонда (МЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.мзi - минимальное значение функции дефицита цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика, малого зонда (МЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
maxΔFцем.сзi - максимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.cзi - минимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
maxΔFцем.бзi - максимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.бзi - минимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика большого зонда (БЗ), в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.
Высокие значения функций цемента Fцем., полученные по формулам 7, 8 и 9, а также высокие значения функций дефицита цемента ΔFцем., полученные по формулам 10, 11 и 12, будут характеризовать интервалы за колонной, заполненные легкими цементами (при этом чем меньше плотность, тем выше значения).
Низкие значения функций цемента Fцем., полученные по формулам 7, 8 и 9, а также низкие значения функций дефицита цемента ΔFцем., полученные по формулам 10, 11 и 12, будут характеризовать интервалы, в которых не произошло вытеснение промывочной жидкости цементным раствором в процессе цементирования колонны в скважине.
В случае образования каналов в цементном камне, заполненных промывочной жидкостью, показания периферийного счетчика Fцем. и ΔFцем. в секторе, находящемся в районе канала, будут выделяться низкими показаниями по сравнению с показаниями периферийного счетчика, расположенного в секторе с цементом.
При эксцентричном положении колонны внутри скважины вычисленные значения Fцем. и ΔFцем. по периметру скважины существенно расходятся по отдельным секторам периферийного счетчика в зависимости от положения колонны внутри скважины, при этом вариация значений Fцем. и ΔFцем. от минимальных значений до максимальных может составлять от 25-50%, в зависимости от плотности и состава цемента, кроме того, интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком не зависит от положения колонны внутри скважины и характеризует только заполнение заколонного пространства, в этом случае определяют эксцентриситет колонны Fэ по соотношению минимальных и максимальных показаний Fцем. периферийного счетчика по формуле 13, 14 или 15.
В результате интегральная оценка доли заполнения заколонного пространства цементным камнем Сцем. по всему периметру скважины отдельно для каждой конструкции в соответствии с радиусами исследований зондов МЗ, СЗ, БЗ производится по формулам 16, 17 и 18 для центральных счетчиков и по формулам 19, 20 и 21 - для периферийных счетчиков.
Полученная величина доли цемента Сцем. характеризует объемное заполнение заколонного пространства цементным камнем и изменяется от 0 (нет цемента) до 1 (полное заполнение цементом).
Следует заметить, что эксцентриситет колонны Fэ характеризует расположение колонны, прижатой к стенке скважины, что свидетельствует о тонком кольце цементного камня за колонной, и поэтому этот интервал можно рассматривать как потенциальный источник прорыва пластовых флюидов по заколонному пространству, особенно за эксплуатационной колонной.
Эксцентриситет колонны Fэ при заполнении заколонного пространства облегченным цементом имеет значение больше единицы и в зависимости от плотности легкого и облегченного цемента изменяется от 1,2-1,3 ед. (при плотности цемента 1,3-1,4 г/см3) до 1,8-1,9 ед. (при плотности цемента 0,9-1,0 г/см3).
В случае заполнения заколонного пространства промывочной жидкостью Fэ будет меньше единицы при плотности промывочной жидкости 1,2 г/см3 и не превысит 0,5 ед.
Таким образом, по результатам скважинных измерений комплексом 3ННКнт обнаруженные интервалы с каналами промывочной жидкости в цементном камне и места расположений колонны в скважине с эксцентриситетом интерпретируются как интервалы с низким качеством цементирования, с прогнозированием заколонных перетоков пластовых флюидов.
На фиг. 1 изображена таблица интерпретации результатов измерений для одноколонной конструкции скважины.
В таблице графа 1, строка 1 иллюстрирует интервал за ОК, заполненный цементом, который по результатам измерений зондами 3ННКнт характеризуется высокими значениями функций Fцем. и ΔFцем. для периферийных счетчиков всех зондов и показаний центрального счетчика - эти показания находятся на уровне 1, обозначающем максимальное значение безразмерных единиц.
В таблице графа 1, строка 2 иллюстрирует интервал за ОК, за которой не произошло вытеснение промывочной жидкости цементным раствором в процессе цементирования колонны в скважине. Интервал характеризуется низкими и одинаковыми значениями по разрезу скважины функций Fцем. и ΔFцем. для периферийных счетчиков всех зондов и показаний центрального счетчика - эти показания сдвинуты в сторону минимальных значений, приближенных к 0.
В таблице графа 1, строки 3 и 4 иллюстрируют интервал за ОК с эксцентричным положением ОК внутри скважины, где вычисленные значения Fцем. и ΔFцем. по периметру скважины существенно расходятся по отдельным секторам в зависимости от положения колонны внутри скважины, при этом вариации значений Fцем. и ΔFцем. от минимальных значений до максимальных могут составлять от 25-50% в зависимости от плотности и состава цемента. При этом показания центральных счетчиков не зависят от положения колонны внутри скважины и определяются только заполнением заколонного пространства, поэтому целесообразно определять эксцентриситет колонны в этом случае по соотношению минимальных и максимальных показаний периферийных счетчиков зондов по секторам по формуле 13, 14 или 15.
В таблице графа 1, строка 5 иллюстрирует интервал за ОК с каналом в цементном камне, заполненным промывочной жидкостью, где вычисленные значения показаний счетчика, расположенного по периферии, и показания центрального счетчика, находящихся в секторе канала, будут характеризоваться низкими значениями по сравнению с показаниями периферийного счетчика, расположенного в i секторе с цементом за ОК.
Claims (87)
1. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин, включающая установленные в охранном кожухе скважинного прибора по его оси общий источник нейтронов, детекторы надтепловых нейтронов, расположенные по одну сторону от источника нейтронов и экранированные от него, отличающаяся тем, что детекторы надтепловых нейтронов образуют зонды разной длины: малый зонд - МЗ, средний зонд - СЗ, большой зонд - БЗ нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам - ЗННКнт, установленные в указанной последовательности от источника нейтронов, при этом детекторы зондов ЗННКнт выполнены в виде кассет со счетчиками нейтронов, каждая из которых содержит центральный счетчик нейтронов и счетчик нейтронов, расположенный в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора, и который экранирован от центрального счетчика полиамидным экраном, при этом все кассеты зондов метода ЗННКнт по периметру экранированы общим кадмиевым экраном, а малый зонд метода ЗННКнт со стороны нейтронного источника экранирован полиамидным экраном, кроме того, все зонды ЗННКнт с экранами установлены в дополнительном корпусе, имеющем возможность принудительного вращения вокруг продольной оси прибора внутри охранного кожуха, при этом дополнительный корпус выполнен из прозрачного для прохождения нейтронов материала, не подвергающегося деформациям изгиба и кручения.
2. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный корпус в охранном кожухе установлен на подшипнике и кинематически соединен с электродвигателем, электропитание которого обеспечивается по жиле каротажного кабеля.
3. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по п. 1, отличающаяся тем, что малый зонд имеет длину корпуса 15÷20 см, средний зонд - 25÷30 см, большой зонд - 35÷40 см.
4. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по п. 1, отличающаяся тем, что все счетчики нейтронов - однотипны с длиной не более 100 мм и диаметром не более 18 мм и установлены соосно друг другу.
5. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по п. 1, отличающаяся тем, что охранный кожух прибора снабжен верхним и нижним центраторами.
6. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по п. 1, отличающаяся тем, что охранный кожух прибора должен иметь диаметр, близкий к диаметру эксплуатационной колонны (ЭК), и обеспечивать свободное прохождение внутри ЭК.
7. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что охранный корпус прибора имеет диаметр, близкий к диаметру ЭК 146 мм.
8. Аппаратура нейтронного каротажа в режиме кругового сканирования нефтегазовых скважин по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что охранный корпус прибора имеет диаметр, близкий к диаметру ЭК 168 мм.
9. Способ диагностики заполнения легкими и облегченными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин, включающий трехзондовый нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам - ЗННКнт, реализуемый с помощью скважинного прибора, центрированного по стволу скважины и содержащего зонды разной длины: малый - МЗ, средний - СЗ, большой - БЗ, каждый из которых содержит центральный счетчик нейтронов и счетчик нейтронов, расположенный в кольцевой зоне, приближенной к периметру внутренней стенки прибора - периферийный счетчик, и установлены в корпусе, вращающемся вокруг продольной оси прибора, при этом в процессе каротажа разбивают время одного полного оборота вращающегося корпуса на равные промежутки, каждый из которых соответствует определенному i сектору по периметру исследуемой скважины, и осуществляют регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
центральными счетчиками нейтронов всех зондов ЗННКнт и производят регистрацию текущих значений интенсивности надтепловых нейтронов - 
периферийными счетчиками нейтронов всех зондов ЗННКнт в каждом i секторе за полный оборот вращающегося корпуса, далее нормируют полученные показания всех счетчиков на показания этих счетчиков в воде следующим образом для центральных счетчиков:
а для периферийных счетчиков следующим образом:
затем производят вычисление функции цемента Fцем., определяющей распределение цемента в заколонном пространстве на разном удалении от стенки обсадной колонны скважины, следующим образом:
далее вычисляют функцию дефицита цемента ΔFцем. следующим образом:
далее определяют F1э - функцию эксцентриситета первой обсадной колонны по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда за один оборот кассеты следующим образом:
определяют F2э - функцию эксцентриситета второй обсадной колонны по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда за один оборот кассеты следующим образом:
определяют F3э - функцию эксцентриситета третьей обсадной колонны по соотношению минимальных и максимальных значений функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда за один оборот кассеты следующим образом:
далее производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства по исследованному интервалу, заполненного цементом - 
по результатам полученных показаний центральных счетчиков МЗ, СЗ, БЗ, из расчета:
и производят интегральную оценку доли по периметру кольцевого заколонного пространства, заполненного цементом - 
по отдельным i секторам для каждого зонда по результатам полученных показаний периферийного счетчика, из расчета:
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за первой обсадной колонной - эксплуатационной, по результатам расчета по формуле (16) и по результатам расчета по формуле (19), исходя из того, что для малого зонда радиус исследования не превышает ~ 5 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам малого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за эксплуатационной колонной в интервале цементирования с одноколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за второй обсадной колонной - технической, по результатам расчета по формуле (17) и по результатам расчета по формуле (20), исходя из того, что для среднего зонда радиус исследования составляет ~ 10 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам среднего зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за технической колонной в интервале цементирования с двухколонной конструкцией скважины,
далее производят интегральную оценку доли цемента 
за третьей колонной - кондуктором, по результатам расчета по формуле (18) и по результатам расчета по формуле (21), исходя из того, что для большого зонда радиус исследования составляет ~ 15 см, при этом интегральное значение по всем счетчикам большого зонда будет характеризовать среднее значение доли цемента за кондуктором в интервале цементирования с трехколонной конструкцией скважины,
где:
Jц.мз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ), безразмерная ед.,
Jц.сз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ), безразмерная ед.,
Jц.бз - нормированная по воде интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ), безразмерная ед.,
Jв.мз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком малого зонда (МЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.сз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком среднего зонда (СЗ) в воде, безразмерная ед.,
Jв.бз - интенсивность надтепловых нейтронов, измеренная центральным счетчиком большого зонда (БЗ) в воде, безразмерная ед.,
Fцем.мзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.сзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
Fцем.бзi - вычисленная функция цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком большого зонда (БЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.мзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком малого зонда (МЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.cзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком среднего зонда (СЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
ΔFцем.бзi - вычисленная функция дефицита цемента, полученная по результатам измерений периферийным счетчиком большого зонда (БЗ) в каждом i секторе, безразмерная ед.,
maxFцем.мзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.мзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика малого зонда (МЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.сзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.cзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxFцем.бзi - максимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
minFцем.бзi - минимальное значение функции цемента Fцем. для периферийного счетчика большого зонда (БЗ) за один оборот кассеты, безразмерная ед.,
maxΔFцем.мзi - максимальное значение функции дефицита цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика малого зонда (МЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.мзi - минимальное значение функции дефицита цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика малого зонда (МЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
maxΔFцем.cзi - максимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.сзi - минимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика среднего зонда (СЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
maxΔFцем.бзi - максимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика большого зонда (БЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.,
minΔFцем.бзi - минимальное значение дефицита функции цемента ΔFцем., вычисленное для периферийного счетчика большого зонда (БЗ) в каждом i секторе кольцевого пространства, безразмерная ед.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137879A RU2732804C1 (ru) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137879A RU2732804C1 (ru) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2732804C1 true RU2732804C1 (ru) | 2020-09-22 |
Family
ID=72922384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137879A RU2732804C1 (ru) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2732804C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU525038A1 (ru) * | 1974-07-01 | 1976-08-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Устройство дл проведени комплекса методов импульсного нейтронного каротажа |
| US4005290A (en) * | 1975-06-25 | 1977-01-25 | Mobil Oil Corporation | Neutron-neutron logging |
| EP0389345A2 (en) * | 1989-03-16 | 1990-09-26 | Schlumberger Limited | Methods and apparatus for epithermal neutron logging |
| RU2060384C1 (ru) * | 1992-03-06 | 1996-05-20 | Акционерное общество Научно-производственной фирмы "Геотест" Лтд | Способ исследования коллекторов нефти и газа и устройство для его осуществления |
| RU2672783C1 (ru) * | 2017-12-28 | 2018-11-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные нефтегазовые технологии" (ООО "ИНГТ") | Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа |
| RU2680102C2 (ru) * | 2017-07-11 | 2019-02-15 | Александр Иванович Лысенков | Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа |
-
2019
- 2019-11-25 RU RU2019137879A patent/RU2732804C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU525038A1 (ru) * | 1974-07-01 | 1976-08-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Устройство дл проведени комплекса методов импульсного нейтронного каротажа |
| US4005290A (en) * | 1975-06-25 | 1977-01-25 | Mobil Oil Corporation | Neutron-neutron logging |
| EP0389345A2 (en) * | 1989-03-16 | 1990-09-26 | Schlumberger Limited | Methods and apparatus for epithermal neutron logging |
| RU2060384C1 (ru) * | 1992-03-06 | 1996-05-20 | Акционерное общество Научно-производственной фирмы "Геотест" Лтд | Способ исследования коллекторов нефти и газа и устройство для его осуществления |
| RU2680102C2 (ru) * | 2017-07-11 | 2019-02-15 | Александр Иванович Лысенков | Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа |
| RU2672783C1 (ru) * | 2017-12-28 | 2018-11-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные нефтегазовые технологии" (ООО "ИНГТ") | Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9057795B2 (en) | Azimuthal cement density image measurements | |
| US6552333B1 (en) | Apparatus and methods for determining gravel pack quality | |
| US10365398B2 (en) | Casing inspection using pulsed neutron measurements | |
| US9091781B2 (en) | Method for estimating formation permeability using time lapse measurements | |
| CA2090393C (en) | Method and apparatus for locating stratification in production fluid in a well | |
| US5410152A (en) | Low-noise method for performing downhole well logging using gamma ray spectroscopy to measure radioactive tracer penetration | |
| EP0443936A1 (en) | Method and apparatus for evaluating the cement in a well | |
| MX2011002056A (es) | Metodo y aparato para la determinacion de la saturacion de agua del yacimiento durante la perforacion. | |
| CN109444972A (zh) | 一种双能x射线测量地层密度测井装置和方法 | |
| US4137452A (en) | Method of measuring horizontal fluid flow in cased off subsurface formations with manganese compensation | |
| US10061056B2 (en) | Neutron tool with dual-purpose detector | |
| RU2732804C1 (ru) | Способ диагностики заполнения лёгкими и облегчёнными цементами заколонного пространства нефтегазовых скважин нейтронным методом и сканирующее устройство для его реализации | |
| US4578579A (en) | Method for depth referencing hydrocarbon gas shows on mud logs | |
| RU2769169C1 (ru) | Аппаратура мультиметодного многозондового нейтронного каротажа - ммнк для посекторного сканирования разрезов нефтегазовых скважин | |
| EP2101195A1 (en) | Method and apparatus for determining formation and fluid properties | |
| US20100187412A1 (en) | Sigma measurement downhole | |
| RU2771437C1 (ru) | Аппаратура мультиметодного многозондового нейтронного каротажа - ммнк для вращательного сканирования разрезов нефтегазовых скважин | |
| Maranuk et al. | Applications of a unique spectral azimuthal gamma ray tool to unconventional reservoirs | |
| US5359195A (en) | Gas hold up tool for use in cased well boreholes | |
| Davison | Use of Borehole-geophysical Logs and Hydrologic Tests to Characterize Crystalline Rock for Nuclear-waste Storage, Whiteshell Nuclear Research Establishment, Manitoba, and Chalk River Nuclear Laboratory, Ontario, Canada: Technical Report | |
| RU2789613C1 (ru) | Комплексная аппаратура импульсного мультиметодного нейтронного каротажа для промыслово-геофизических исследований обсаженных газовых и нефтегазовых скважин | |
| US20080156532A1 (en) | Flow density tool | |
| RU2710225C1 (ru) | Метод нейтронной цементометрии для диагностики заполнения облегченным цементным камнем заколонного пространства нефтегазовых скважин (варианты) | |
| EP0674096A1 (en) | Gas hold up tool for cased well boreholes | |
| GB2036957A (en) | Method of measuring horizontal fluid flow in cased off subsurface formations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210112 |