Файл: В. Н. Косков геофизические исследования.pdf

107
d
с
Толщина глинистой корки изменяется от нескольких миллиметров до
5 см и более.
Знать фактический диаметр скважины необходимо для расчета за- трубного пространства при цементировании обсадных колонн, выбора ме- ста установки башмака колонны, фильтров, пакеров и испытателей пла- стов, а также для контроля технического состояния скважины в процессе бурения. Результаты кавернометрии используют при обработке данных
ГИС, для выделения пластов горных пород и определения их литологиче- ского состава. Диаметр скважины измеряется с помощью различных по конструкции каверномеров.
Наибольшее распространение получили каверномеры с четырьмя ры- чагами, попарно расположенными во взаимно перпендикулярных плоско- стях. Движение измерительных рычагов под влиянием изменения диаметра скважины преобразуется с помощью датчиков в электрические сигналы, передаваемые на каротажную станцию и регистрируемые в виде каверно- граммы.
Каверномер представляет сведения о среднем диаметре скважины.
Для более детального изучения формы сечения диаметра скважины при- меняют каверномеры-профилемеры, которые позволяют измерять диамет- ры скважины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с выдачей значений их полусумм.
4.3. Контроль качества цементирования скважин
После окончания бурения в скважину, как правило, спускают обсад- ные колонны, а затрубное пространство между стенкой скважины и ее внешней поверхностью заливают цементом. Цементирование затрубного пространства необходимо для разобщения отдельных пластов с целью устранения перетоков различных флюидов из одного пласта в другой [6,
12]. Высококачественное цементирование обсадных колонн позволяет од- нозначно судить о типе флюида, насыщающего породу (нефть, газ, вода, нефть с водой и т.п.), правильно подсчитывать запасы нефти и газа и эф- фективно осуществлять контроль разработки нефтегазовых месторожде- ний.
О высоком качестве цементирования обсадных колонн свидетель- ствуют следующие показатели:
– соответствие подъема цемента в затрубном пространстве проектной высоте его подъема;
– наличие цемента в затрубном пространстве в затвердевшем состоя- нии;
– равномерное распределение цемента в затрубном пространстве;
– хорошее сцепление цемента с колонной и породами.

108
Качество цементирования обсадных колонн контролируется методами термометрии и радиоактивных изотопов, гамма-гамма-методом и акусти- ческим методом.
Термометрия для контроля цементирования. Определение место- положения цемента в затрубном пространстве по данным термических ис- следований основано на фиксировании тепла, выделяющегося при тверде- нии цемента. Метод позволяет установить верхнюю границу цементного кольца и наличие цемента в затрубном пространстве. Зацементированный интервал отмечается на термограмме повышенными значениями темпера- туры на фоне общего постепенного возрастания ее с глубиной и расчле- ненностью кривой по сравнению с кривой против незацементированных участков скважины (рис. 29). Максимальные температуры при схватыва- нии цемента наблюдаются в интервале 6–16 часов, а температурные ано- малии можно зафиксировать во времени от 6 часов до одних суток после окончания заливки.
Верхняя граница цемента отмечается резким сдвигом кривой на тер- мограмме. Следует отметить, что термометрия не дает сведений о характе- ре распределения цемента в затрубном пространстве и качестве цементи- рования.
Метод радиоактивных изотопов, метод рассеянного гамма-
излучения и метод акустического каротажа. Эти методыиспользуются для оценки качества цементирования (плотности сцепления цемента с ко- лонной и стенкой скважины) и уровня цемента.
Метод радиоактивных изотопов основан на регистрации

-излучения радиоактивных изотопов, вводимых в цементный раствор во время его приготовления. Участок колонны, окруженный активированным цементом, отмечается на диаграмме ГК
2
повышением интенсивности

-излучения по сравнению с кривой ГК
1
, зарегистрированной до закачки цемента.
При контроле качества цементирования обсадных колонн по методу
ГГК используют дефектомер-толщиномер типа СГДТ-2, при непрерывном перемещении которого по стволу скважины регистрируется круговая це- ментограмма и толщинограмма, а при остановке его на определенной глу- бине – дефектограмма, характеризующая изменение интенсивности рассе- янного

-излучения по окружности.

109
Применение акустического каротажа для изучения качества цементи- ро-вания затрубного пространства основано на различии затухания и ско- рости распространения упругих колебаний в зависимости от плотности сцепления цементного камня с колонной и стенкой скважины. Качество цементирования оценивается по трем параметрам: амплитуде продольной волны в колонне А
к
, амплитуде продольной волны в породе А
п и времени распространения продольной волны в породе t
п
), запись которых осу- ществляется с помощью акустических цементомеров типа АКЦ.
По диаграмме АКЦ определяют: высоту подъема цемента за колон- ной, наличие или отсутствие цемента за колонной, присутствие каверн, ка- налов и трещин в цементном камне, качество сцепления цемента с колон- ной и стенкой скважины. Основную информацию о качестве цементирова- ния несут параметры А
к и t
п
: амплитуда А
к не более 0,2 от максимального значения служит основным признаком сцепления цементного камня с ко- лонной, А не менее 0,8 от максимального значения указывает на отсут-
Рис. 29. Определение качества цементирования обсадной колон- ны по данным термометрии и гамма-гамма-каротажа: 1,3 – ин- тервалы с некачественной заливкой цемента, 2 – интервал каче- ственного цементирования

110 ствие этого сцепления. Отклонение времени пробега продольной волны в породе t
п от времени пробега упругой волны по колонне t
к является при- знаком наличия цемента за колонной и его сцепления с ней. Характерные аномалии на кривых t
п и А
к
, связанные с отбивкой муфтовых соединений колонны, являются признаком плохо сцементированных интервалов или отсутствия сцепления цементного камня с колонной.
Качество цементирования оценивается поинтервально с выдачей сле- дующих характеристик: наличия в затрубном пространстве цементного камня, жестко связанного с колонной – хорошее сцепление; неполное за- полнение затрубного пространства цементным камнем или плохой связью с колонной – плохое сцепление; чередование участков, хорошо и плохо сцементированных с колонной, содержащих и не содержащих цементный камень в затрубном пространстве – частичное сцепление; отсутствие сцеп- ления цементного камня с колонной или вообще отсутствие цемента в за- трубном пространстве. При частичном сцеплении такие интервалы на кри- вой А
к характеризуются чередованием больших и малых амплитуд (табл. 2 и рис. 30).
Таблица 2
Схема интерпретации диаграмм АКЦ
Амплитуда А
к
Величина t
п
Отбивка муфт Результаты интерпрета- ции
Максимальная
t
п
= t
к
Отбиваются
Цемент отсутствует или не сцеплен с колонной
0,2–0,8 от макси- мального значения
t
п
≈ t
к
Отбиваются
Плохое или частичное сцепление цемента с ко- лонной
Минимальная
(нулевая)
t
п
> t
к
Не отбиваются Хорошее сцепление це- мента с колонной
Средняя
t
п
< t
к
Не отбиваются То же
t
п
≈ t
к
Не отбиваются Требуются дополнитель- ные данные
Для полной интерпретации диаграмм АКЦ, и в частности для уста- новления сцепления цемента с породой, необходимо иметь диаграмму АК, полученную в необсаженной скважине. При хорошем сцеплении цемента с колонной и породой время t
п
, зарегистрированное цементомером в обса- женной скважине, должно примерно соответствовать времени, зарегистри- рованному акустическим методом в необсаженной скважине. В случае

111 плохого сцепления цемента с породой наблюдается разница между этими временами. Низкие значения амплитуд продольной волны по породе А
п
, также являются признаком плохой связи цемента с породой.
Определение мест притока воды в скважину, зон поглощения и
затрубного движения жидкости. При изучении технического состояния скважин основные исследования направлены на выделение интервалов за- колонной циркуляции и мест нарушения герметичности обсадной колон- ны. Для решения данной задачи используются в основном методы термо- метрии, радиоактивных изотопов и цементометрии [12, 18].
При нарушении герметичности обсадных колонн в скважину может поступать вода, что осложняет ее дальнейшее бурение или эксплуатацию.
Если место притока и очаг обводнения не совпадают по глубине, то вода из-за некачественного цементирования передвигается по затрубному про- странству и затем через нарушение в обсадной колонне или перфорацион- ные отверстия попадает в скважину. В этом случае для предотвращения обводнения требуется определить не только место притока воды в скважи-
Рис. 30. Определение ка- чества цементирования обсадной колонны. Путь волны: I – по колонне;
II – по породе; III – по промытой жидкости в обсадной колонне; 1 – известняк; 2 – известняк глинистый; 3 – мергель;
4 – глина; 5 – цемент; 6 – промывочная жидкость;
К – колонна; в.к. – вол- новая картина; А – неза- цементированная колон- на; Б – частично заце- ментированная колонна;
В – полностью зацемен- тированная колонна; И – источник излучения, П – приемник излучения

112 ну, но и установить местоположение очага обводнения, т.е. определить ин- тервал затрубного движения воды. В процессе бурения возможно также поглощение промывочной жидкости, и как следствие – полное или частич- ное отсутствие ее циркуляции. Решение перечисленных задач осуществля- ется с помощью резистивиметрии, термометрии и использования метода радиоактивных изотопов.
Для определения места притока воды в скважину чаще всего приме- няются электрические и термические методы.
Электрический метод основан на измерении скважинным резистиви- метром удельного сопротивления скважинной жидкости. Место притока или поглощения отмечается резким изменением кривой сопротивления ре- зистивиметра.
Применение термического метода определения места притока основа- но на различии температур жидкости, заполняющей ствол скважины, и по- ступающей пластовой воды. Измерение температуры проводится обычны- ми скважинными электротермометрами. На глубине поглощения, т.е. в ме- сте нарушения герметичности обсадной колонны, наблюдается резкое из- менение в температурных показаниях.
Для определения затрубного движения воды и положения очага об- воднения чаще всего используются термические методы и методы радио- активных изотопов.
Контроль за техническим состоянием колонн и труб. Контроль с целью предотвращения возможных аварий заключается в определении толщины обсадных труб, их внутреннего диаметра, овальности, местопо- ложения башмака и муфтовых соединений, а также в выявлении в них раз- личных дефектов (трещин, порывов, желобов, интервалов перфорации и др.). Контроль осуществляется с помощью специальной геофизической ап- паратуры.
Так, гамма-толщиномер, входящий в состав комплексного скважинно- го прибора – дефектомера-толщиномера СГДТ-2, позволяет определять среднюю толщину стенки обсадных труб, положение соединительных муфт (замков), центрирующих фонарей, интервалов перфорации и мест порыва колонны. Сведения о толщине и внутреннем диаметре обсадных колонн получают с помощью электромагнитного профилографа, калибро- мера, профилемера, микрокаверномера и индуктивного дефектомера.
Местоположение башмака обсадных труб и металлических предметов в скважине достаточно точно отмечается по кривым сопротивления обыч- ных зондов вследствие большого влияния металла на результаты измере- ний. Положение соединительных муфт (замков) обсадных труб в скважине определяют с помощью магнитных локаторов, места прихвата бурильных
(насосно-компрессорных) труб – с помощью прихватоопределителя (ПО).

113
4.4. Прострелочно-взрывные работы и опробование скважин
К основным видам прострелочно-взрывных работ в скважинах отно- сятся перфорация, отбор образцов горных пород грунтоносами и торпеди- рование. При этом используется действие взрыва, осуществляемого с по- мощью специальных стреляющих аппаратов и торпед, спускаемых в сква- жину на каротажном кабеле или на насосно-компрессорных трубах. Для опробования скважин в открытом стволе применяются приборы на каро- тажном кабеле и комплект испытательных инструментов (КИИ) на бу- рильных трубах [4, 6, 12].
Перфорация и отбор образцов пород. Перфорацией называется про- цесс образования отверстий в обсадных трубах, цементном камне и пласте с помощью специальных скважинных стреляющих аппаратов – перфора- торов. По типу пробивного элемента перфораторы подразделяются на бес- пулевые (кумулятивные) и пулевые. Отбор образцов со стенок скважины осуществляется при помощи стреляющего или сверлящего грунтоноса.
Первый состоит из стального корпуса с пороховыми каморами, над кото- рыми располагаются стволы. В пороховые каморы помещаются пороховые заряды с электровоспламенителями. В стволы вставляются полые цилин- дрические стальные бойки, крепящиеся к корпусу стальными тросиками.
Грунтонос устанавливают в нужном интервале, на электровоспламенитель подается ток и в результате взрывается пороховой заряд, под действием пороховых газов которого боек вылетает из ствола грунтоноса и внедряет- ся в стенку скважины. При подъеме грунтоноса стальной тросик извлекает боек из стенки скважины вместе с образцом горной породы. Сверлящий грунтонос позволяет выбуривать образцы горных пород за счет сверляще- го механизма.
Торпедирование. Торпеды, применяемые для взрывных работ в скважине, используются для освобождения и обрыва прихваченных бу- рильных труб, при обрыве обсадных и насосно-компрессорных труб, для разрушения металла на забое или в стволе скважины, для очистки филь- тров и интервалов перфораций и других работ.
Опробование пластов приборами на кабеле (ОПК). Метод широко применяется для прямого опробования пластов в отдельных их точках и, в частности, для получения сведений о наличии или отсутствии притока флюидов из пласта и его характеристики по проницаемости. Данные ОПК часто используются для уточнения результатов интерпретации данных
ГИС.
Опробование скважин испытателями пластов на трубах (с помо- щью комплекта испытательных инструментов КИИ) по сравнению с ОПК имеет, в частности, такие преимущества: большие мощности испытывае-

114 мых интервалов, возможность количественного определения основных гидродинамических параметров пласта и отсутствие ограничений, связан- ные с литологией и типом коллектора. Кроме того, с помощью КИИ про- изводят испытания на герметичность цементных мостов и колонн обсад- ных труб осваивают низкопродуктивные и нагнетательные скважины, устанавливают место и характер утечки в обсадных трубах и т.п.
Библиографический список
1. Вендельштейн Б.Ю. Геофизические методы определе-ния парамет- ров нефтегазоносных коллекторов / Б.Ю. Вендельштейн, Р.А. Резванов. –
М.: Недра, 1978. – 216 с.
2. Геофизические исследования скважин (ГИС): Метод. указания для выполнения курсовой работы для студентов / Сост. В.Н.Косков;
Перм.гос.техн. ун-т. – Пермь, 1999. – 6 с.
3. Геофизические методы изучения подсчётных параметров при опре- делении запасов нефти и газа / Б.Ю. Вендельштейн, Г.М. Золоева, Н.В. Ца- рева и др. – М.: Недра, 1985. – 248 с.
4. Геофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин.
/ Л.И. Померанц, М.Т. Бондаренко, Ю.А. Гулин, В.Ф. – М.: Недра, 1981. –
376 с.
5. Горбачев Ю.И. Геофизические исследования скважин. – М.: Недра,
1990. – 398 с.
6. Промысловая геофизика / В.М. Добрынин, Б.Ю. Вендельштейн,
Р.А. Резванов, А.Н. Африкян. – М.: Недра, 1986. – 342 с.
7. Долицкий В.А. Геологическая интерпретация материалов геофизи- ческих исследований скважин. – М.: Недра, 1966. – 387 с.
8. Общий курс геофизических исследований скважин / Д.И. Дьяконов,
Е.И. Леонтьев, Г.С. Кузнецов. – М.: Недра, 1984. – 432 с.
9. Дьяконова Т.Ф. Применение ЭВМ при интерпретации данных гео- физических исследований скважин. М.: Недра, 1991. – 220 с.
10. Нефтегазопромысловая и геологические основы разработки место- рождений нефти и газа / М.М. Иванова, Л.Ф. Дементьев, И.П. Чоловский. –
М.: Недра, 1992. – 278 с.
11. Интерпретация данных ГИС: Учебно-метод. пособие / В.Н.Косков;
Перм.гос.техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 69 с.
12. Итенберг С.С. Геофизические исследования в скважинах: Учеб. для вузов / С.С. Итенберг, Т.Д. Дахкильгов. – М.: Недра, 1982. – 351 с.
13. Итенберг С.С., Шнурман Г.А. Интерпретация результатов карота- жа сложных коллекторов. М.: Недра, 1984. – 256 с.
14. Кобранова В.Н. Петрофизика. М.: Недра, 1986. – 392 с.

115 15. Косков В.Н. Основы машинной интерпретации данных геофизиче- ских исследований нефтегазовых скважин. – Пермь: Изд-во Пермского университета, 1995. – 132 с.
16. Кузнецов Г.С. Геофизические методы контроля разработки нефтя- ных и газовых месторождений / Г.С. Кузнецов, Е.И. Леонтьев, Р.А. Резва- нов. – М.: Недра, 1991. – 223 с.
17. Лысенко В.Д. Разработка нефтяных месторождений. Теория и практика. – М.: Недра, 1996. – 206 с.
18. Орлинский Б.М. Контроль за разработкой залежей нефти геофизи- ческими методами. – М.: Недра, 1977. – 239 с.
19. Петров Л.П. Практикум по общему курсу геофизических исследо- ваний скважин: Учеб. пособие для вузов / Л.П. Петров, В.Н. Широков,
А.Н. Африкян. – М.: Недра, 1977. – 134 с.
20. Петросян Л.Г. Геофизические исследования в скважинах, креплен- ных трубами, при изучении разрезов нефтегазовых месторождений. – М.:
Недра, 1988. – 476 с.
21. Аппаратура и оборудование геофизических методов исследований скважин / Л.И. Померанц, Д.В. Белоконь, В.Ф. Козяр. – М.: Недра, 1985. –
271 с.
22. Решение геологических задач на персональном компьютере с по- мощью программного комплекса KVNGIS: Учебно-метод. пособие по вы- полнению лабораторных работ / Сост. В.Н. Косков; Перм.гос.техн. ун-т. –
Пермь, 2003. – 22 с.
23. Ханин А.А. Петрофизика нефтяных и газовых пластов. М.: Недра,
1976. – 295 с.
24. Хуснуллин М.Х. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. М.: Недра, 1989. – 190 с.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Коллекторские свойства горных пород. Пористость.
2. Водо- и нефтегазонасыщенность горных пород.
3. Глинистость и плотность горных пород.
4. Проницаемость горных пород.
5. Электрические свойства горных пород.
6. Естественная и искусственная радиоактивность горных пород.
7. Упругие свойства горных пород.
8. Магнитные и тепловые свойства горных пород.
9. Сущность и значение геофизических методов при изучении разре- зов скважин.
10. Электрометоды. Основы теории потенциала электрического поля.