Оценка
качества цементирования методами ГИС
Контроль цементирования включает две основные задачи:
определение высоты (уровня) подъема
цемента за обсадную колонну (ОК) и оценку качества изоляции наиболее важных интервалов разреза. Для решения
этих задач применяются
термометрический, акустический и гамма-гамма-(плотностной) методы контроля цементирования.
Термометрический метод контроля. Затвердевание цементного раствора, т. е.
превращение его в цементный камень, является экзотермической реакцией,
происходящей с выделением тепла. Поэтому
температура ОК и жидкости в ней против цементного кольца сначала повышается, а затем постепенно
снижается. Максимальное превышение
температуры над первоначальным уровнем
(температурная аномалия) наблюдается обычно в первые сутки после заливки и составляет несколько
градусов. К концу третьих суток температурная аномалия уменьшается до нескольких
десятых градуса и спустя еще некоторое время ее не удается обнаружить. Величина аномалии зависит не только от
времени с момента заливки, но и от сорта цемента, характеристики пород,
кавернозности ствола скважины и других причин. Измеряя температуру по ОК через
24—28 ч после заливки цементного раствора можно выделить температурную аномалию, вызванную процессом схватывания цемента.
Акустический
метод контроля цементирования скважин. Этот метод основан на измерении затухания продольной упругой волны, распространяющейся по ОК,
цементному кольцу и породе от излучателя к приемнику. В обсаженной
скважине коэффициент поглощения α зависит от диаметра ОК, толщины ее стенок, от состояния цементного
кольца. Если цемент еще не затвердел и находится в жидком состоянии, он слабо влияет на затухание продольной волны,
распространяющейся по ОК, т. е. колонна проявляет себя как свободная. При затвердении цемента и его сцеплении со стенками ОК энергия волны расходуется на возбуждение
не только колонны, но и связанного с
ней цементного кольца, поэтому затухание
значительно больше. Примерно через сутки
после заливки, когда
раствор практически превращается
в цементный камень,
коэффициент затухания α
увеличивается более чем на порядок по
сравнению с первоначальным значением.
Поэтому, измеряя амплитуду
продольной волны, распространяющейся по ОК, через 24 ч и более (время, необходимое для
затвердевания цемента), можно по ее величине судить о наличии или отсутствии цементного кольца,
сцепленного с ОК. Амплитуда
продольной волны, проходящей по
ОК, характеризует надежность сцепления цементного
камня с обсадными трубами.
Для исследования скважин
применяется двухэлементный акустический зонд, состоящий из
излучателя и приемника, центрируемый в
колонне.
Гамма-гамма-метод
контроля цементирования скважин. Существенная разница плотностей цементного камня и
контактирующих с ним ПЖ или воды создает благоприятные предпосылки для
применения с целью контроля
цементирования скважин плотностного гамма-гамма-каротажа. На практике
используются измерительные установки, регистрирующие интенсивность
рассеянного гамма-излучения по кольцевому
периметру ОК.