Акустические методы

В высокоскоростном разрезе при частичном цементировании обсадной колонны сигнал с момента времени Тк представлен волнами различной частоты. Этот признак позволяет отличить по волновой картине частичное цементирование от хорошего даже в случае надежной корреляции кривых амплитуды и времени, записанных до и после обсадки скважины колонной .

Совместная  интерпретация данных акустической цементометрии, акустического метода в необсаженной скважине и волновых картин дает наиболее достоверную оценку качества цементирования обсадных колонн. Для комплексной оценки качества цементирования обсадных колонн наряду с материалами акустических методов следует привлекать данные термометрии, метода радиоактивных изотопов, гамма-гамма-метода, кавернометрии и электрометрии.

Для регистрации  волновых картин разработан кинорегистратор  волновых картин, который может быть использован с любой аппаратурой акустических методов. Он предназначен для автоматического фотографирования с заданным шагом по глубине волновых картин и их одновременного наблюдения и состоит из кинокамеры и осциллоскопа. Осциллоскоп имеет две электроннолучевые трубки: одна для фотографирования, другая- для наблюдения волновых картин. [3]

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1- Определения  качества цементированияпо волновымкартинам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4  Применяемая аппаратура

 

Цементомер  АКЦ- 1 состоит из наземной аппаратуры и скважинного прибора. Скважинный прибор представляет собой двухэлементный акустический зонд с кольцевым магнитострикционным излучателем Ии кольцевым пьезокерамическим приемником П. База зонда составляет 2,5 м. излучатель и приемник изолированы друг от друга и от корпуса акустическими изоляторами (резиной). В средней части прибора в герметизированном  корпусе размещаются блоки генератора и усилителя. Для возбуждения магнитострикционного излучателя И используется генератор токовых импульсов Г, который через фильтры Ф1 и Ф2 запускается специальным генератором блока запуска ГЗ панели управления. Частота запуска излучателя 25 Гц.

Колебания излучателя частотой 25 кГц, распространяясь по промывочной жидкости, колонне и  затрубному пространству, достигают приемника и преобразуются в нем в электрические сигналы. После усиления усилителем У электрические сигналы через фильтр Ф1 по кабелю передаются на поверхность в пульт управления в соответствующие каналы измерения амплитуд Ак и Ап и канал измерения интервального времени распространения продольной волны по породе Тп. После соответствующих преобразований в каналах сигналы поступают на регистрирующие приборы РП1, РП2 и РП3. Аппаратура рассчитана на работу со станциями, оборудованными фоторегистраторами и использующими трехжильный кабель длиной до 5000м. Скважинный прибор позволяет исследовать обсадные колонны диаметром от 100 до 406 мм и стабильно работает при температуре до С и давлении 6× Па.[3]

На рисунке 4.1 дана функциональная схема  акустического цементомера АКЦ- 2, рассчитанного на работу при температурах  до 170- С и давлениях до 100 МПа с автоматическими каротажными станциями, использующими трехжильный бронированный кабель длиной 6500м.Цементомер АКЦ- 2 состоит из наземной панели управления и скважинного прибора, представляющего собой двухэлементный акустический зонд длиной 2,9м с электронной схемой.

В середине герметизированного корпуса размещается электронный  блок, в верхней и нижней частях- магнитострикционные излучатель и приемник, изолированные друг от друга и корпуса прибора акустическими изоляторами. Магнитострикционный излучатель 9 возбуждается генератором токовых импульсов 10. Управление генератором осуществляется черезвозбудитель 11 и фильтр 8 тактовыми импульсами частотой 12,5 Гц от формирующего устройства 1 панели управления. Так как собственная частота излучателя составляет примерно 25 кГц, то при возбуждении коротким импульсом от генератора 10 излучатель посылает в окружающее пространство короткий пакет затухающих колебаний ультразвуковой частоты также порядка 25кГц. Колебания излучателя, распространяясь пол промывочной жидкости, колонне и затрубному  пространству, достигают магнитострикционного приемника 13, находящегося на постоянном расстоянии от излучателя 9, и преобразуются в нем в электрические сигналы. После усилителя 12 эти сигналы по кабелю через фильтры 8 и 7 передаются на панель управления и через распределительное устройство 6- в соответствующие каналы измерения амплитуды ультразвуковых волн 3- 5. Измерение параметров Ак, Ап и tп производится с учетом времени прохождения сигнала от приемника 13 по кабелю специальной схемой компенсации задержки сигнала в кабеле. Для контроля работы и калибровки цементомера в аппаратуре предусмотрен специальный имитатор сигналов 2. Прибор в скважине центрируется при помощи сменных обойм с резиновыми стержнями. Питание аппаратуры АКЦ- 2 осуществляется от унифицированного выпрямителя УВК- 1 и сети переменного тока.

Цементомер  АКЦ- 4 в отличие от АКЦ- 1 и АКЦ-2 рассчитан на работу с одножильным бронированным кабелем типа КОБДФ- 6 длиной до 6500м. Качество цементирования обсадной колонны оценивается также по трем измеряемым величинам: амплитуде продольной волны в колонне, амплитуде продольной волны в породе и времени распространения продольной волны по породе.

Длина зонда  цементомера 2,8 м. Прибор обеспечивает стабильную работу при температуре  до С и давлении до Па.[3]

Аппаратура  АКЦ- 36, в отлтчие от АКЦ- 2 и АКЦ- 4, предназначена для оценки качества цементирования и выделения интервалов, сообщающихся по заколонному пространству при испытании нефтегазовых объектов в скважинах, оборудованных фонтанной арматурой.

По диаграмме  акустического цементомера, на которой  одновременно регистрируются кривые Ак, Ап и tп, определяют: 1) высоту подъёма цемента за колонной, 2) наличие или отсутствие цемента за колонной, 3) присутствие каверн, каналов и трещин в цементном камне, 4) качество сцепления цемента с колонной и стенкой скважины, 5) характеристику процесса формирования цементного камня во времени (путем сопоставления результатов временных замеров).

О качестве цементирования основную информацию несут параметры  Ак и tп. Малая амплитуда Ак (не более 0,2 от максимального значения) служит основным признаком сцепления цементного камня с колонной, большая (не менее 0,8 от максимального значения) указывает на отсутствие этого сцепления. Отклонение времени распространения продольной волны в породе tп от времени пробега упругой волны по колонне tк служит признаком наличия цемента за колонной и его сцепления с ней (рис. 4.2).

Характерные аномалии на кривых tп и Ак, связанные с отбивкой муфтовых соединений колонны, являются признаком плохо сцементированных интервалов или отсутствия сцепления цементного камня с колонной.

На основании  указанных выше признаков оценивают  качественное состояние цементного камня в затрубном пространстве с выделением интервалов, характеризующихся: наличием в затрубном пространстве цементного камня, жестко связанного с  колонной- хорошее сцепление; неполным заполнением затрубного пространства цементным камнем или плохой связью с колонной- плохое сцепление; чередованием участков, хорошо и плохо сцементированных с колонной, содержащих и не содержащих цементный камень в затрубном пространстве- частичное сцепление; отсутствием сцепления цементного камня с колонной или вообще отсутствием цемента в затрубном пространстве.

Плохому сцеплению  может соответствовать наличие  вертикального канала в цементном  кольце, эксцентричное положение  колонны по сечению скважины, наличие зазора между колонной и цементным кольцом, заполненным промывочной жидкостью или глинистой коркой, плохое качество цементного раствора, которое возможно вследствие перемешивания его с промывочной жидкостью в процессе цементирования скважины.[5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Геофизические исследования в скважинах являются в настоящее время неотъемлемым этапом в геологических, буровых  и эксплуатационных работах, проводимых при разведке и разработке месторождений  нефти, газа и других полезных ископаемых. Перспективы дальнейшего развития геофизических исследований скважин связаны с решением следующих задач.

1.Совершенствование  теории и дальнейшее развитие  методов геофизических исследований  скважин, базирующихся на основе  изучения электромагнитных, радиоактивных, акустических и гравитационных полей.

2.Разработка  и внедрение аппаратуры и оборудования, дающих возможность за один  спуско- подъем измерить несколько  геофизических параметров в цифровой  и аналоговой записи.

3.Научное обоснование рационального комплекса геофизических исследований для различных геологических условий, специфики бурения и разработки залежи.

5.Разработка  и внедрение автоматизированных  систем сбора и обработки геолого-  геофизической и технологической  информации в процессе бурения.

6.Совершенствование  методов оценки экономической  эффективности ГИС.

Предметом данной работы является применение акустического  каротажа при контроле качества цементирования. Цель работы, рассмотрение физических основ каротажа, интерпретации результатов,  изучение аппаратуры акустического метода. В соответствии с целью сформулированы задачи решаемые методом при контроле качества цементирования.

В первом разделе  были рассмотрены кривые акустического  каротажа, скорость распространения  упругих волн в горных породах, поглощающие свойства горных пород и ультразвуковой метод, которые позволили понять наличие связи между геологическими и упругими свойствами пород (скоростью распространения упругих колебаний и поглощением их) позволяет использовать данные акустического каротажа для уточнения геологического разреза скважин, выделения некоторых пород и полезных ископаемых, определения коллекторских и других свойств пород.

Акустические  исследования проводят в скважинах, заполненных буровым раствором, который необходим для создания акустического контакта излучателей и приемников зонда с окружающей средой. Разгазирование бурового раствора способствует резкому повышению затухания волн и может вызвать искажение диаграммы, особенно для большего из зондов.

В последнем разделе была рассмотрена аппаратура акустического метода АКЦ- 1, АКЦ-2 и  АКЦ- 4.

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Заворотько  Ю. М. Геофизические методы  исследования скважин, Москва  Недра, 1983.

2. Итенберг С.С.  Интерпретация результатов геофизических исследований скважин, Москва Недра, 1982.

3. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий  курс геофизических исследований  скважин, Москва недра, 1977.

4. Комаров С.Г.  Геофизические методы исследования  скважин, Москва Недра, 1973.

5. Итенберг С.С., Дахкильгов Т.Д.  Геофизические исследования в скважинах, Москва Недра, 1982.