Акустический каротаж скважин

 

4.8 Оценка фильтрационных свойств  коллекторов

 

Обычно фильтрационные свойства пород характеризуются коэффициентом  фильтрации , связанным через величину проницаемости с открытой пористостью породы.

Определение абсолютной величины коэффициента фильтрации может быть произведено по уравнению, где проницаемость и величина напора потока могут быть оценены по данным АК, электрокаротажа и ГК указанными выше способами.

Относительные изменения  для толщи однородных пород могут  быть определены исключительно по данным АК [2], абсолютная величина коэффициента фильтрации связана с величиной открытой пористости

 выражением

 

где В — постоянная, зависящая от свойств породы и заполняющей жидкости.

Относительная фильтрация

 

 

где — фильтрация измеряемого пласта; — фильтрация пласта, принятая за единицу; к_и. —коэффициент открытой пористости соответственно в эталонном и измеряемом пластах.

Величину предлагается определять по данным измерения скорости акустическим каротажем в обводненных скважинах и результатам измерения скорости на сухом керне по уравнению среднего времени:

 

где — скорость в обводненной породе по данным АК— в сухом керне; — в жидком порозаполнителе; — в воздухе. Надежность определения описанным выше способом была проверена на песчаниках и алевритах Нурекской ГЭС и известняках Бзыбской и Ингурской ГЭС [2].

4.9 Акустический каротаж цементного кольца

 

Круг задач, на решение  которых первоначально был направлен акустический каротаж, расширялся по мере внедрения его в практику геофизических методов исследования скважин. АК оказался весьма эффективным и надежным методом контроля технического состояния скважин, в первую очередь — контроля качества их цементирования, что является одним из основных условий повышения продуктивности и долговечности нефтяных и газовых скважин. За последние годы исследования в этой области занимают все больший вес в общем объеме работ методом АК.

Обычно при бурении  в скважину опускают колонну обсадных труб и цементируют ее путем нагнетания цементного раствора и продавливапия его в кольцевое пространство между обсадными трубами и стенками скважины. Необходимое количество цементного раствора определяют предварительным расчетом, исходя из площади сечения кольцевого пространства и желаемой высоты подъема раствора. Закачанный цементный раствор в течение нескольких часов затвердевает, после чего возобновляются бурение и прочие операции в скважине. Крепление и цементирование скважин производятся со следующими целями:

1. обеспечение определенного диаметра ствола скважины;
2. изоляция пластов, вскрытых скважиной, и предотвращение перетока жидкости (газа) из одного горизонта в другой;
3. создание опоры для установки задвижек и другой контрольной арматуры на устье скважины для регулирования добычи;
4. предотвращение действия пластового давления на трубы;
5. уменьшение коррозии вследствие меньшего контакта обсадных труб с пластовыми водами и т. п.

В СССР тампонажные смеси приготавливаются главным образом с использованием портландцементов (ГОСТ 1581—63), являющихся разновидностями строительных портландцементов и получаемых в результате обжига известняка и глины при температурах порядка 1450° С. При любом виде цементации важно создать надежную связь между цементным кольцом, породами, пройденными скважиной, и наружной поверхностью обсадных труб. При контроле качества цементирования обсадной колонны необходимо определять:

а) высоту подъема цементного кольца, которая может отличаться от расчетной вследствие наличия каверн, поглощения цемента пластами и др.;

б) толщину цементного кольца по сечению скважины, выявление карманов, заполненных глинистым раствором;

в) степень прихвата цементного кольца к породам и обсадной колонне;

г) участки некачественного кольца при ремонтно-изоляционных работах на скважине с минимальной трудоемкостью и стоимостью исследований.

До внедрения АК надежно  определять степень схватывания  цемента не удавалось. Для определения  высоты подъема цементного кольца применялся температурный каротаж. Уровень кольца отбивался по скачку температур против цемента, связанному с выделением тепла при схватывании. Этот метод наиболее эффективен на ранней стадии схватывания цементного раствора и должен проводиться сразу же после закачки. Вследствие ряда причин (отсутствие резкой границы бурового раствора и цемента в затрубном пространстве, теплообмена и т. п.) изменение температуры может быть довольно плавным, что снижает точность наблюдения. В ряде случаев (области с малой геотермической ступенью, цементирование нижней части разреза, характеризуемой высокими температурами) отбивка уровня цемента сильно затрудняется. Кроме того, большое влияние на точность оказывает литологический состав пород. Так, в глинистых породах цемент отбивается более резко в связи с увеличением диаметра скважины, в песчаных — хуже, так как при прочих равных условиях теплопроводность их выше, и т. п.

Более надежно высота подъема  цемента, а также распределение его в затрубном пространстве отбиваются с помощью гамма- каротажа при добавлении в цементные смеси радиоактивных изотопов и измерении интенсивности гамма-излучения до и после цементажа.

Ошибки при использовании  этого метода могут быть связаны  с вымыванием изотопов из цементного раствора, оседанием первой порции активированного цемента в кавернах и т. п. Применение цементомеров, основанных на измерении рассеянного -у-излучения , позволяет установить распределение цемента по сечению затрубного пространства (толщину цементного кольца) без предварительной активации цемента.

Характерным недостатком  метода является малая глубина исследования и относительно большая стоимость. Однако оба метода не дают сведений о качестве сцепления цементного кольца с колонной и породами, знание же их необходимо для успешной эксплуатации продуктивных нефтегазоносных горизонтов [2]. Наиболее успешно эти задачи решаются методом акустического каротажа цементного кольца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Акустический каротаж  — сравнительно новый метод, который в короткий срок получил широкое распространение во многих странах мира (СССР, США, Франция, Польша и др.). Этому немало способствовала обширность круга вопросов, решаемых с помощью АК. Акустический каротаж может применяться как при поисково-разведочных работах, так и на стадии эксплуатации. Наибольший эффект метод дает в нефтегазоносных районах. В комплексе с другими каротажными методами АК позволяет получить не только качественную характеристику изучаемого разреза, но и количественные данные о коллекторских свойствах исследуемых пород. При совместной интерпретации данных ЭК, НГК, ГК, ГГК, СК и АК удается добиться точности определения величин пористости, проницаемости и других до 1—5%, в то время как в отсутствии АК погрешности достигали 50% и более. Наиболее теоретически обоснованным является АК, измеряющий величины скорости (времени), поэтому в количественной интерпретации опираются главным образом на результаты этого вида АК. Акустический каротаж по затуханию до сих пор не имеет строгой теории, которая позволила бы использовать его данные для расчетов, плохо изучены причины погрешностей измерения величины затухания. Все это пока заставляет рассматривать указанную модификацию АК как чисто качественную. Поэтому можно предполагать, что дальнейшее развитие АК пойдет по пути усовершенствования аппаратуры и теоретического обоснования АК по затуханию. Комплексное использование не только кинематических, но и динамических характеристик принимаемых сигналов повысит точность определения коллекторских свойств пород и расширит области применения АК. Кроме того, очевидно, будут продолжены работы по созданию аппаратуры АК для обсаженных скважин и теории для интерпретации получаемых записей.

Уже сейчас АК успешно применяется  во многих странах. Успех его объясняется  большим экономическим эффектом, который достигается при включении этого метода в комплекс исследований. С внедрением АК создается возможность сократить количество скважин кернового бурения, уверенно выбирать интервалы перфорации и почти отказаться от опытных откачек, необходимых при установлении расхода нефти. Это одни из основных статей уменьшения стоимости разведки и добычи нефти, которые становятся возможными с введением АК в комплекс геофизических методов. АК является одним из наиболее перспективных методов в настоящее время.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Волкова Е.А. ,Дубров Е.Ф., Соколов О.Н. Вопросы акустического каротажа. В сб. Геофизическое приборостроение. 13. ОКБ МГ и ОН. СССР, 1962.
2. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов О. Л. Акустический метод исследования скважин. М., «Недра», 1978. 320с.
3. Федынский В.В. Разведочная геофизика. М., «Недра», 1967.
4. http://www.getek.ru