Изучение влияния литологии и коллекторских свойств пластов на процесс формирования цементного кольца

 

На основе установленной тесной связи между состоянием контакта с колонной цементного кольца и его прочностью возможно проведение исследований процесса формирования тампонажного камня в скважинных условиях путем проведения неоднократных замеров АКЦ в период ОЗЦ. На рис.77 показаны изменения кривых , т.е. состояния контакта с колонной цементной массы во времени, обусловленные постепенным (начинающимся снизу) схватыванием тампонажного раствора и набором прочности цементного кольца. Следовательно, по акустическим цементограммам, неоднократно зарегистрированным в период ОЗЦ, возможно поинтервальное изучение процесса твердения тампонажного раствора в конкретных геолого-технических условиях. В частности, таким путем было установлено опережающее схватывание тампонажного раствора против проницаемых пластов, обусловленное отфильтровыванием в них воды затворения [31].

Для изучения характера формирования дефектов цементирования на границе тампонажного камня с колонной также проводились временные исследования скважин с помощью аппаратуры АКЦ в интервале залегания продуктивной толщи пород. Исследования начинали сразу после окончания цементирования и прекращали после стабилизации значений амплитуды акустической волны, распространяющейся по колонне, т.е. в течение всего периода ОЗЦ. Замеры АКЦ проводили с определенным разрывом во времени по специально составленным программам, в которых учитывались показатели физико-химических свойств тампонажных растворов и особенности цементирования скважин. Такие исследования были проведены в 18 скважинах месторождений Узень и Жетыбай Южного Мангышлака, пробуренных с промывкой одинаковыми буровыми растворами, но зацементированных различными тампонажными смесями.

Полученные материалы обрабатывались следующим образом. Кривые изменения в период ОЗЦ амплитуды волны, распространяющейся по колонне, наносили на общий планшет справа налево в порядке их регистрации. Здесь же помещали кривые стандартного каротажа, НГК, ГК и кавернограмму. Такое расположение кривых облегчало изучение изменений значений , характеризующих состояние контакта цементного камня с колонной в координатах глубина скважины - время в зависимости от литологических особенностей ее разреза (см. рис.77).

Рис. 77. Изменение во времени в зависимости от свойств пород в разрезе скважины:

1 - КС; 2 - ПС; 3 - кавернограмма; 4 - кривые НГК; 5 - кривые ГК; 6 - 21 - кривые , зарегистрированные соответственно через 1, 5—34 ч

 

Анализ характера изменений кривых во времени в комплексе с другими кривыми ГИС показывает, что контакт цементного камня с обсадной колонной в различных участках ствола скважины образуется не одновременно, несмотря на то что для цементирования применяли однотипный тампонажный раствор. Образование контакта цементного камня с колонной происходит более равномерно в интервалах залегания глинистых перемычек между пластами, но только при небольшой их кавернозности.

Пласты-коллекторы по характеру образования против них контакта цементного камня с обсадной колонной можно разделить на три группы.

К первой группе относятся пласты и пропластки, против которых происходило монотонное уменьшение во времени значений до нуля, т.е. до образования контакта цементного камня с колонной. Например, таким образом происходило образование контакта в интервалах залегания пластов-коллекторов: 1156-1162, 1167-1172, 1195-1199, 1213-1222 и 1249-1254 м (см. рис.77).

Ко второй группе относятся пласты, против которых после окончания цементирования (в первые 6 - 10 ч) происходило интенсивное уменьшение значений , а затем начиналось резкое их увеличение, т.е. в итоге не создавался контакт цементного камня с колонной. Это явление наблюдалось в интервалах залегания пластов-коллекторов 1138 - 1152 и 1227 - 1242м (см. рис.77).

К третьей группе относятся пласты, против которых в течение всего времени проведения исследования значения оставались равными т.е. контакт с колонной не образовался (не показанные на рис.77 интервалы 897 - 906 и 918 - 960 м).

Подобная дифференциация коллекторов отмечалась в подавляющем большинстве скважин месторождения Узень в интервалах залегания продуктивных, а также водонасыщенных пластов.

Анализ геофизических и геолого-промысловых материалов позволил установить, что первую группу коллекторов составляют, как правило, пласты с низкими показателями фильтрационно-емкостных свойств ( < 40 мД, < 18%). Вторую группу преимущественно составляют высокопроницаемые пласты
( > 200 мД, < 24 %). Пласты с = 40-200 мД =20 - 24% пo характеру образования контакта могут относиться как к первой, так и ко второй группе. К третьей группе относятся пласты с очень высокой проницаемостью ( > 1000 мД), имеющие хорошую гидродинамическую связь со скважиной.

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований были установлены существенное влияние геологических факторов на формирование состояния контакта цементного камня с колонной, а также граничные значения параметров пластов-коллекторов в зависимости от степени влияния этих параметров на качество цементирования скважин.

Выявление описанных критериев позволило предположить возможность площадного группирования скважин по качеству цементирования, обусловленного особенностями геологического строения продуктивных горизонтов. На основе этой гипотезы были построены карты, отражающие площадное распределение значений коэффициента качества цементирования ( _) по основным объектам эксплуатации - XIII - XVI горизонтам месторождения Узень, условно названные " картами качества цементирования".

Методика построения этих карт заключалась в следующем.

1. Выбирали участок месторождения, который разбуривали по возможности равномерно во времени и по площади.

2. На этом участке выбирали скважины, пробуренные в период, когда характер процесса разработки (изменение пластового давления, воздействие отбора и нагнетания и т.п.) еще не мог оказывать существенного влияния на качество цементирования скважин.

3. По скважинам, включенным в выборку, определяли (по данным АКЦ) среднее значение для каждого горизонта.

4. Полученные значения наносили на план месторождения в соответствии с местоположением скважины.

5. Проводили изолинии с шагом 0, 1 по общепринятой методике.

6. Полученные " карты качества цементирования" сопоставляли с геологической основой - картами литологической изменчивости коллекторских свойств пород, эффективной толщины, пористости, проницаемости и т.п.

В качестве примера на рис.78 представлена условная " карта качества цементирования" по XIII горизонту месторождения Узень на участке между IV и VIII разрезающими рядами нагнетательных скважин. Эта карта построена по скважинам, законченным строительством в 1967 - 1971 гг., когда нагнетание на участке практически не осуществляли, а отбор нефти в целом по горизонту был сравнительно невелик, т.е. влияние состояния разработки на качество цементирования можно было считать несущественным.

Рис.78. Площадное распределение по XIII горизонту до начала закачки воды в нагнетательные скважины:

1 - добывающие скважины (с указанием номеров некоторых из них); 2 - зоны корреляции > 0, 5 с < 200 мД; 3 зоны корреляции < 0, 5 с > 200 мД; 4 - зоны отсутствия корреляции; 5 - контуры нефтеносности; 6 - тектонические нарушения; 7 - разрезающие ряды нагнетательных скважин

 

XIII горизонт наиболее характерен для демонстрации влияния геологических факторов на качество цементирования скважин. Он отличается резкой неоднородностью, выраженной в изменчивости литолого-физических свойств песчано-алевролитовых пластов-коллекторов в различных направлениях и в сложном характере их изменения как по площади, так и по разрезу. Согласно схеме расчленения коллекторов, на месторождении Узень в XIII горизонте выделены пять пачек коллекторов, включающих до 12 пластов, различных по толщине, коллекторским свойствам и распространению по площади.

Пласты-коллекторы XIII горизонта характеризуются значительной прерывистостью в распространении по площади и нередко залегают в виде линз (»19 %) и полулинз (»31 %). Таким образом, непрерывные коллекторы лишь составляют 50 %. Зоны слияния пластов и их пачек, обусловленные литолого-фациальной изменчивостью глинистых прослоев, составляют »9 %. Толщина коллекторов колеблется от нескольких метров до 40 м, проницаемость - от единиц миллидарси до 1, 5 - 1, 0 Д и более, пористость - от 18 до 27 %, а глинистость - от 10 до 30 %.

В результате сопоставления данных акустического контроля за цементированием скважин с геологическими картами установлено, что участки, оконтуренные изолинией < 0, 5 (низкое качество цементирования), достаточно хорошо коррелируются (см. рис.78):

- с зонами распространения монолитной толщи песчаника, образовавшейся в результате слияния пластов отдельных пачек или слияния нескольких пачек;

- с зонами распространения пластов с высокими показателями фильтрационно-емкостных свойств.

Суммарная толщина горизонта в таких зонах, как правило, больше 1 - 12 м, при средневзвешенном значении по горизонту - более 150 - 200 мД. Участки, где такая корреляция отсутствует, занимают не более 20 % рассматриваемой площади.

Для зон, оконтуренных изолинией > 0, 5, как правило, в среднем по горизонту < 10 м и < 150 мД.

Таким образом, была установлена зависимость акустических параметров качества цементирования ( и ) от коллекторских свойств продуктивного горизонта, что позволяло выделить участки месторождения, где было необходимо совершенствовать технологию цементирования.

Хорошая площадная корреляция на картах, построенных по продуктивным горизонтам, участков с высокими показателями коллекторских свойств с зонами плохого качества цементирования, а также учет характера влияния на него других факторов позволяют сделать следующие выводы.

1. При цементировании скважин, которые вскрывают часто переслаивающиеся пласты с высокими показателями коллекторских свойств и большими перепадами пластового давления, и, кроме того, характеризуются повышенным коэффициентом кавернозности и кривизной ствола, необходимо корректировать и совершенствовать технику и технологию цементирования, а также подбирать соответствующие тампонажные материалы в целях достижения максимальной эффективности разобщения пластов. Для контроля за цементированием таких скважин должен применяться наиболее полный комплекс существующих методов.

2. Скважины, вскрывающие горизонты с невысокими коллекторскими свойствами, при отсутствии аномальности показателей, характеризующих другие факторы, можно успешно цементировать по обычной технологии. Для контроля за цементированием таких скважин в целях экономии времени и средств целесообразно применять общепринятый комплекс методов.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: