Радиоактивные методы контроля за цементированием скважин

3.2.3.1. Применение радиоактивных изотопов (радионуклидов) для активации тампонажного раствора

 

Определение интервала распространения тампонажного раствора за обсадной колонной. Этот метод основан на цементировании скважин активированным радиоактивными изотопами (радионуклидами) или радоном тампонажным раствором с последующей регистрацией гамма-излучения в обсадной колонне [29, 77].

Регистрация гамма-излучения в колонне проводится стандартной гамма-каротажной аппаратурой. При этом интервал распространения активированного тампонажного раствора за колонной отмечается повышением интенсивности гамма-излучения, по сравнению с естественной радиоактивностью вскрытых скважиной пород.

Для активации тампонажных растворов использовались радиоактивные изотопы циркония, иридия, железа, а также радон, затем радионуклиды натрия или бария, характеризующиеся достаточно жестким гамма-изучением и сравнительно небольшими периодами полураспада. Растворенные в воде соли этих изотопов или радон вводят в емкости цементировочного агрегата и тщательно перемешивают с тампонажным раствором перед заливкой его в скважину.

При расчете необходимого количества соли радиоактивного изотопа (радионуклида) для активации исходят из того, что с целью соблюдения правил безопасности работ гамма-активность тампонажного раствора после тщательного его смешивания с солью изотопа не должна превышать активность 1 мг-экв Ra на 1 м³ смеси.

Рис.36. Определение с помощью ГК границ распространения в скважине активированного радиоактивными изотопами тампонажного раствора:

1 - термограмма; 2 - кривая ГК; 3 - верхняя граница цемента

 

Метод применения радиоактивных изотопов или радона свободен от недостатков термометрии, так как позволяет достаточно четко определять верхнюю и нижнюю границы распределения активированного тампонажного материала за колонной практически независимо от его количества, времени, прошедшего от окончания заливки до момента исследования, а также от глубины и температуры скважины.

Для определения только высоты подъема тампонажного раствора с помощью применения радиоактивных изотопов (радионуклидов) или радона достаточно активировать лишь первую его порцию.

В качестве примера определения интервала распространения за колонной активированного тампонажного раствора приведен рис.36, из рассмотрения которого следует, что по данным гамма-каротажа (ГК) верхний уровень подъема тампонажного раствора определяется так же, как и по термограмме на глубине 150 м, тогда как проектная высота его подъема - 250 м от устья. Однако по кривой изменения интенсивности гамма-излучения нижняя граница активированного тампонажного раствора определяется на глубине @ 350 м, а в интервале 350 - 650 м он отсутствует, что указывает на переподъем тампонажной массы в этой скважине.

Определение характера заполнения заколонного пространства тампонажным раствором. Однако при использовании активированного радиоактивными изотопами тампонажного раствора по данным обычного гамма-каротажа затруднительно судить о характере заполнения тампонажным раствором заколонного пространства и тем более - о взаимном расположении колонны и скважины в том или ином ее сечении. В связи с этим для определения изменения толщины активированной цементной оболочки вокруг колонны в тресте " Азнефтегеофизика" был разработан гамма-цементомер - аппаратура гамма-контроля за цементированием скважин [29, 77].

Принцип действия аппаратуры гамма-контроля цементирования заключается в том, что гамма-излучение активированного тампонажного раствора регистрируется гамма-индикатором, вокруг которого вращается цилиндрический свинцовый экран с продольной коллимационной щелью. Так как интенсивность гамма-излучения находится в прямой зависимости от толщины активированной тампонажной массы, то кривая изменения интенсивности гамма-излучения, зарегистрированная за один оборот коллимационной щели экрана гамма-цементомера, характеризует изменение толщины активированной цементной оболочки за колонной в данном сечении скважины.

При равномерном распределении тампонажного раствора (или камня) за колонной эта кривая превращается в прямую, а при неравномерном - имеет четко выраженные максимум и минимум, разница между которыми тем больше, чем больше неравномерность распределения цемента в заколонном пространстве (рис.37).

Рис. 37. Оценка распределения активаторной тампонажной массы за обсадной колонной в сечении ствола скважины:

а - кривая изменения по периметру колонны интенсивности гамма-излучения;

б - схема распределения тампонажной массы вокруг колонны;

0, 0' - центры сечения скважины и колонны;

z—z₁ - прямая, соответствующая плоскости кривизны колонны;

1 - цементная оболочка

При регистрации кривой интенсивности гамма-излучения каждый поворот экрана на 60° отмечается на цементограмме, а также фиксируется момент, когда его коллимационная щель совпадает с плоскостью кривизны колонны (z—z₁). Это позволяет по данным цементограммы не только оценить изменение толщины тампонажной оболочки по периметру колонны, но и определить угол между плоскостью ее кривизны и плоскостью, проходящей через минимальную толщину тампонажной оболочки (см. рис.37).

Исследования аппаратурой гамма-контроля цементирования в скважинах подтвердили представление о том, что в большинстве случаев тампонажный раствор (или камень) распределяется неравномерно вокруг колонны.

С помощью этих исследований в сечениях ряда скважин было обнаружено одностороннее распространение тампонажного раствора за колонной, а также был подтвержден тот факт, что в той части скважины, где на колонне установлены центраторы, распределение тампонажного раствора за колонной более равномерное.

Недостатками применения радиоактивных изотопов являются: остающийся в течение сравнительно длительного времени высокий уровень гамма-излучения, препятствующий проведению других радиоактивных исследований в скважине, сложность и трудоемкость проведения работ, а иногда и радиационная опасность. Поэтому применение радиоактивных изотопов для оценки качества цементирования скважин широкого распространения не получило.

Более удобными для исследования заколонного пространства являются радиоактивные методы, не требующие предварительной активации тампонажного раствора или закачиваемой в скважину жидкости.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: