Определение дополнительных косвенных показателей качества цементирования скважин

 

В целях изучения возможности повышения информативности данных термометрии в направлении определения дополнительных, кроме высоты подъема тампонажного раствора, косвенных показателей качества цементирования была проведена комплексная (совместно с другими геолого-техническими и промысловыми материалами) интерпретация нескольких термограмм, зарегистрированных последовательно в период ОЗЦ в скважинах Краснодарского и Ставропольского краев и Оренбургской области [33, 59, 74].

В качестве примера приведены результаты комплексной интерпретации последовательно зарегистрированных в процессе ОЗЦ термограмм скв. 14 Юбилейной площади (рис.27), в которую спущены 377-мм кондуктор до глубины 250 м и 299-мм колонна до глубины 1450 м.

При цементировании колонны в эту скважину было закачано 42 м³ цементно-бентонитовой смеси при соотношении цемент - глина 6: 1 и 11 м³ портландцементного раствора с В/Ц = 0, 5 и плотностью 1800 кг/м³. В соответствии с проектом колонну цементировали до устья.

С помощью аппаратуры акустического контроля за цементированием скважин (АКЦ) цементное кольцо обнаружено ниже глубины 370 м.

Первое измерение электротермометром изменения температуры по стволу скважины было проведено через 2 ч после цементирования. Результаты этого измерения отражают характер изменения температуры закачанных в скважину цементного и бурового растворов и лишь в небольшой степени - литологии разреза, поэтому термограмма слабо дифференцирована.

 

Рис. 27. Результаты исследования скв. 14 Юбилейная:

I - интервал спуска кондуктора; II - зоны частичного контакта цементного кольца с колонной; III - зоны наличия контакта цементного кольца с колонной; 1 - кривая КС; 2 - кривая ПС; 3 - линия, соответствующая номинальному диаметру -скважины; 4 - кавернограмма; 5 - профилеграмма; б, 7 - соответственно и АКЦ; 8 - 13 - термограммы соответственно через 2; 5, 5; 9; 12; 16 и 18 ч после окончания цементирования скважины

 

Кривые последующих двух непрерывных измерений температуры, выполненные через 5, 5 и 9 ч, пересекаются с кривой первого измерения в точке А на глубине 560 м. Следовательно, к моменту первого измерения значения температуры растворов в колонне и за колонной на этой глубине выровнялись.

На термограмме, зарегистрированной через 9 ч после цементирования, не отмечается приращения температуры в точке А, что свидетельствует об отсутствии процесса гидратации цемента на глубине 560 м и выше в этот период.

Следующее измерение электротермометром через 12 ч после цементирования показывает положительное приращение температуры (около 2, 5 °С) в этой точке, свидетельствующее о том, что на глубине 560 м имеется цементный раствор, схватывание которого началось между 9 и 12 ч после закачки.

Необходимо отметить, что для рассматриваемого диапазона температуры, согласно лабораторным анализам, схватывание цементно-бентонитовой смеси указанного состава должно происходить через 4, а цементного раствора - через 4, 5 ч, что противоречит значениям времени схватывания, определенным в результате проведенных температурных измерений в скважине. Следовательно, условия протекания экзотермической реакции при гидратации тампонажного раствора в лабораторных условиях и условиях скважины отличаются весьма существенно.

По данным последующих (после четвертого) измерений электротермометром наблюдается повышение температуры в интервале 0 - 370 м, связанное с гидратацией цемента в этом интервале, что свидетельствует о наличии в нем за колонной цементно-бентонитовой смеси с замедленным схватыванием.

Следовательно, по данным временных замеров электротермометром в период ОЗЦ скважины возможно уточнение значения высоты подъема тампонажного раствора за колонной, определенного с помощью акустического метода контроля за цементированием.

С целью изучения возможности оценки по данным временной термометрии в период ОЗЦ степени вытеснения в кавернах и желобах ствола скважины бурового раствора цементным был проведен анализ геолого-технических данных по ряду выборочных интервалов скв. 14, результаты которого приведены в табл.5.

Интервал 550 - 570 м характеризуется номинальным диаметром ствола, интервал 620 - 700 м - симметричной каверной, а интервалы 1080 - 1110 м, 1160 - 1180 м, 1310 - 1330 м, 1350 - 1370 м - желобообразны.

 

 

Таблица 5

 

Сравнение отношений удельных объемов соседних интервалов заколонного пространства (на 1 п. м ствола) и отношений приращений их температуры в процессе схватывания цементного раствора (см. рис. 27, кривые 10 и 11 температурных измерений) показывает, что в случае 1 (см. табл.5) их значения почти одинаковы. Исходя из положения, что приращение температуры пропорционально количеству цементной массы в заколонном пространстве, можно считать, что в этом случае промывочная жидкость в каверне полностью замещена цементным раствором. В то же время результаты интерпретации акустической цементограммы в этих интервалах подтверждают вывод об ухудшении состояния контакта цементного камня с колонной в размытых глинах (кавернах), несмотря на то что толщина цементного кольца в них больше, чем в интервалах с номинальным диаметром.

Ствол скв. 14 в интервалах 800 - 950 м, 1000 - 1110 м и ниже 1150 м желобообразен и вскрывает литологически однородные породы. Термограммы, начиная с третьей, сильно дифференцированы, а контакт цементного камня с колонной по данным АКЦ либо отсутствует, либо частичный, за исключением небольших интервалов.

Сопоставление отношений удельных объемов заколонного пространства и температурных приращений для случаев 2 и 3 (см. табл.5) показывает практическое совпадение величин К₁ и К₂. Вытекающий отсюда вывод о полном замещении промывочной жидкости цементным раствором в желобе подтверждается наличием контакта цементного камня с колонной по данным АКЦ. В случае 4 (см. табл.5) значения коэффициентов K₁ и K₂ различаются в 1, 5 раза, несмотря на равенство удельных объемов затрубного пространства в рассматриваемых интервалах. Следовательно, в интервале 1310 - 1330 м произошло неполное вытеснение бурового раствора цементным, что подтверждается ухудшением состояния контакта (до частичного) цементного камня с колонной по данным АКЦ.

В интервале 1120 - 1150 м по данным электрокаротажа выделяется проницаемый пласт с хорошими коллекторскими свойствами. Нижняя часть пласта имеет небольшую корку. Так как плотность тампонажного раствора выше плотности бурового раствора на 220 кг/м³, то при цементировании на пласт было создано значительное избыточное гидростатическое давление. На кривой, зарегистрированной в процессе второго измерения электротермометром (см. рис.27, кривая 9), в этом интервале отмечается четко выраженное понижение температуры, обусловленное не только меньшим, чем в кавернозных участках, количеством цементного раствора в заколонном пространстве. На диаграммах последующих измерений в этом интервале наблюдается опережающее нарастание температуры относительно других интервалов, на основании которого можно судить, что схватывание цементной массы произошло между 5, 5 и 9 ч. Вероятно, вследствие фильтрации в пласт более холодного тампонажного раствора температура в стволе скважины сначала понизилась, а затем из-за уменьшения значения В/Ц более раннее схватывание раствора обусловило ее аномальное повышение (см. 2.2).

По результатам аналогичных исследований скв. 412 Бобровской площади в Оренбургской области определены более высокий уровень подъема тампонажного раствора, чем по диаграмме АКЦ, изменение сроков его схватывания по глубине скважины и неполное замещение бурового раствора цементным в кавернах [59].

Для более полной реализации возможностей временной термометрии скважин в период ОЗЦ, как эффективного метода определения дополнительных косвенных показателей качества цементирования скважин, необходимо регистрировать не меньше трех термограмм: первую - сразу после цементирования колонны (практически через 1 - 2 ч), вторую - в момент времени, когда по данным лабораторного анализа ожидается схватывание цементного раствора, третью - через 10 - 15 ч после цементирования скважины.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: