Определение зон поглощений тампонажного раствора при цементировании скважин

В результате блокирования цементным раствором проницаемых пластов не всегда удается эффективно вскрыть, опробовать и ввести в промышленную разработку продуктивный горизонт. Отсюда следует актуальность задачи разработки метода обнаружения блокированных цементным раствором зон.

Блокирование цементным раствором проницаемых пластов всегда связано со значительным скоплением цементной массы в интервале поглощения. Поскольку цемент при гидратации выделяет тепло, интервалы поглощения по сравнению с другими участками ствола скважины должны характеризоваться более интенсивным ростом температуры в период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ). Вследствие этого термометрия может служить одним из методов выявления зон, блокированных цементным раствором.

С целью опробования применения термометрии для определения блокированных цементным раствором проницаемых зон в разрезе скважины, была проведена интерпретация последовательно зарегистрированных в процессе ОЗЦ термограмм по ряду скважин Ставропольского и Краснодарского краев [29, 89].

На экзотермическом эффекте, возникающем при гидратации портландцемента, основан способ определения высоты подъема тампонажного раствора и распределения его за обсадной колонной путем комплексной интерпретации термограммы и кавернограммы, так как в зацементированном участке ствола скважины кривая изменения температуры по глубине аналогична кавернограмме: положительные аномалии температуры соответствуют кавернозным пластам.

На этом же свойстве основан способ определения с помощью электротермометра местонахождения тампонажного раствора, закачанного под давлением в скважину через перфорационные отверстия.

В отечественной и зарубежной практике метод термометрии нашел применение для обнаружения зон поглощений бурового раствора в бурящихся скважинах. В основе метода выделения поглощающих пластов в бурящихся скважинах лежат различия в динамике восстановления " возмущенной" естественной температуры в зонах, где это " возмущение" связано с радиальной теплопроводностью и радиальной конвекцией.

Радиус теплового влияния скважины в интервалах залегания поглощающих пластов намного больше, чем в интервалах залегания непоглощающих, поэтому восстановление температуры в скважинах против поглощающих пластов более медленное, чем против непоглощающих (рис.9). Это физическое явление приводит к дифференциации термограмм, зарегистрированных во времени в интервалах поглощающих горизонтов.

Особенность изменения температуры в скважине в период ОЗЦ состоит в том, что одновременно с восстановлением температуры пород до естественной происходит тепловыделение гидратирующим цементом. Вследствие этого результирующее поле температур (см. рис.9) в стволе скважины против поглощающих и непоглощающих горизонтов в некоторые промежутки времени может оказаться одинаковым. Если первое измерение температуры осуществить вскоре после окончания продавливания цементного раствора (1 - 4 ч), а последнее - после его схватывания (4 - 20 ч), то на зарегистрированных термограммах можно обнаружить две противоположные по знаку температурные аномалии против пласта, поглотившего цементный раствор.

Рассмотрим с точки зрения обнаружения зон поглощения цементного раствора методику и результаты исследований по скв. 34 - Русский Хутор Северный и 38 - Мирненская, в которых в процессе заливки цементного раствора происходило его поглощение, причем во время продавливания наблюдалась кратковременная потеря циркуляции.

Рис. 9. Изменение температуры на определенной глубине t скважины после прекращения закачки растворов:

1 - при отсутствии поглощения; 2 - при поглощении цементного раствора;

3 - при поглощении бурового раствора

 

С целью изучения распределения цементного раствора за колонной в скв. 34 - Русский Хутор Северный проведены замеры электротермометром в период ОЗЦ. Первый замер осуществлен через 1 ч 35 мин после цементирования, последующие - через каждые 2 ч.

На всех зарегистрированных термограммах (рис.10) обнаружены положительные аномалии температуры t против пластов-коллекторов в интервалах: 2810 - 2830, 3046 - 3055 и 3192 - 3215 м.

Рис. 10. Определение интервалов поглощений тампонажного раствора по термограммам, зарегистрированным после цементирования в скв. 34 - Русский Хутор Северный:

I - тампонажный раствор; II - пласты-коллекторы

 

Положительные аномалии температуры в интервалах 2810 - 2830 и 3046 - 3055 м, в которых диаметр скважины был близок к номинальному , вероятно, обусловлены тем, что в процессе закачки тампонажного раствора в этих интервалах было поглощено большое количество цементного раствора или его фильтрата. Однако даже пласты, обладающие хорошими коллекторскими свойствами, не могут поглотить большое количество тампонажного раствора; в них фильтруется лишь вода из этого раствора. Следовательно, в рассматриваемых интервалах, вероятно, развита сеть трещин, по которой при избыточном гидростатическом давлении тампонирующий материал проник в пласты в радиальном направлении. При этом значительная потеря цементным раствором воды (фильтрата) привела к более быстрому его загустеванию и схватыванию, вызвавших аномальное возрастание температуры.

Большим положительным температурным аномалиям на зарегистрированных во времени термограммах в интервале залегания нижнего карбонатного трещиноватого пласта (3192 - 3215 м) трудно дать какое-либо другое объяснение, кроме наиболее вероятного: это результат выделения тепла поглощенным пластом цементным раствором. Причиной поглощения мог явиться гидравлический разрыв этого пласта.

Наблюдаемое в процессе цементирования скважины поглощение тампонажного раствора, вплоть до потери циркуляции во время его продавливания, подтверждает правомерность сделанных заключений о возможности появления по этой причине положительных аномалий температуры в интервалах залегания пластов-коллекторов.

Интервалы вероятного поглощения цементного раствора в разрезе скв. 34 - Русский Хутор Северный по данным первых температурных замеров не характеризуются отрицательной аномалией потому, что они сделаны слишком поздно. Поэтому зарегистрированы лишь положительные аномалии, вызванные экзотермической реакцией гидратирующего цемента в поглотивших пластах. Такое объяснение подтверждается тем, что от начала закачки до первого замера прошло 3 ч 50 мин, а цементный раствор данной рецептуры схватывается через 1, 5 - 2, 5 ч после затворения при температуре 100 °С.

Аналогичные данные, подтверждающие изложенное выше, получены в результате временных термометрических исследований, проведенных на скв. 80 и 123 соответственно Колодезной и Величаевской площадей.

Анализ результатов промысловых исследований позволяет рекомендовать в целях более достоверного обнаружения интервала поглощения цементного раствора проводить первое измерение температуры сразу после закачки тампонажного раствора.

По результатам детального анализа кривых изменения температуры по скв. 38 - Мирненская в период ОЗЦ в комплексе с данными кавернометрии, электрического каротажа и сведениями о технологии и особенностях цементирования можно сделать следующие заключения (рис.11).

Пласт в интервале 2580 - 2630 м характеризуется как проницаемый, с хорошими коллекторскими свойствами. Диаметр ствола скважины этом интервале близок к номинальному . На кривых изменений температуры при втором и последующих измерениях электротермометром в этом интервале наблюдается опережающий рост температуры по сравнению с другими интервалами.

По результатам термозамера, проведенного в скважине в процессе отбора газа, этот интервал характеризуется как слабо отдающий газ, т.е. приток из него по сравнению с общим дебитом скважины, несмотря на большую мощность (50 м) меньше, чем приток из нижележащих пластов с худшими коллекторскими свойствами.

Рис. 11. Результаты исследований скв. 38 - Мирненская:

I - проницаемые песчаники; II - интервалы перфорации; 1 - кавернограмма; 2 - 6 - термограммы, характеризующие процесс ОЗЦ; 7, 8 - термодебитограммы после освоения при статическом режиме; 9 - термодебитограмма при динамическом режиме

Наиболее вероятной причиной такого явления можно считать блокирование верхнего пласта цементным раствором в результате его поглощения.

Таким образом, применяя комплексную интерпретацию термограмм, зарегистрированных во времени в процессе ОЗЦ с привлечением данных стандартного каротажа и кавернометрии, можно определить интервалы залегания проницаемых пластов, блокированных (в результате поглощения) тампонажным раствором или его фильтратом, и использовать для вскрытия пластов в таких зонах более эффективные методы (гидропескоструйная перфорация или направленный гидравлический разрыв с кислотной обработкой и др.).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: