Геофизические исследования технического состояния обсадных колонн и цементного камня в затрубном пространстве ведут в процессе строительства и эксплуатации скважин. Эти исследования подразделяются на:
общие, выполняемые во всех скважинах;
специальные, которые проводят только в скважинах, режим эксплуатации которых отличается от проектного или в которых возникли другие обоснованные предположения о нарушении целостности обсадной колонны и/или цементного кольца и, как следствие, герметичности затрубного пространства.
Общие исследования.
Общие исследования предназначены для оценки целостности и несущей способности обсадной колонны и герметичности затрубного пространства как основных элементов скважины, обеспечивающих ее работоспособность в соответствии с запланированными технологическими нагрузками и выполнение природоохранных задач. Они включают измерения:
размеров и положения в разрезе отдельных элементов обсадной колонны? труб, муфт, патрубков, цементировочного башмака, центраторов, турбулизаторов,? и соответствия положения этих элементов проектному и «мере труб»;
толщин обсадных труб во вновь построенных и действующих скважинах;
минимального и среднего проходного сечения труб;
высоты подъема цементной смеси, степени заполнения затрубного пространства цементом и его сцепления с обсадной колонной и горными породами;
наличия в цементе вертикальных каналов и интервалов вспученного (газонасыщенного цемента);
глубины и протяженности интервалов перфорации.
Комплекс общих исследований составляют гамма-каротаж (ГК) для привязки полученных данных к разрезу, локация муфт (ЛМ), акустическая цементометрия (АКЦ), гамма-гамма-цементометрия (ЦМ), электромагнитная дефектоскопия и толщинометрия (ЭМДС-Т), термометрия (Т).
Общие исследования проводят после спуска кондуктора, промежуточной и эксплуатационной колонн по всей их длине.
Исследования термометром для определения высоты подъема цемента ведут в первые 24 часа после окончания цементирования. Одновременно по величине температурных аномалий оценивают заполнение цементом каверн в стволе скважины.
Комплекс ГК, ЛМ, АКЦ, ЦМ иди СГД-Т выполняют спустя 16-24 часа по окончанию цементирования, полного схватывания цемента и разбуривания стоп-кольца.
Для выделения интервалов перфорации проводят гамма-каротаж (с целью привязки геофизических данных к глубине), локацию муфт и отверстий, термометрию. Термометрию необходимо проводить непосредственно после перфорации; с течением времени температурные аномалии расплываются.(пример).
Пример комплексного использования данных акустической и гамма-цементометрии приведен на рисунке. Указанный комплекс позволяет получать наиболее полные сведения о имеющихся дефектах крепи ствола скважины. Наличие продольного канала в кольце цементного камня отмечается, как правило, дефектом плотности по гамма-цементометрии (интервал 1552-1562м). Аналогичным образом отмечается случай односторонней заливки обсадной колонны. Случай большой трещиноватости цементного камня или отсутствие плотного контакта цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины отмечается как отсутствие сцепления по данным акустической цементометрии и не отмечается по результатам гамма-цементометрии.
Специальные исследования.
Специальные исследования предназначены для решения частных задач, связанных с выделением дефектов обсадных колонн и цементного кольца, которые ставят под сомнение герметичность затрубного пространства. Они включают:
обнаружение в теле обсадной колонны трещин, прорывов, одиночных отверстий, нгегерметичных муфт, страгиваний муфт по резьбе.
измерение толщин и выделение интервалов внутренней и внешней коррозии обсадных труб;
определение интервалов напряженного состояния обсадных труб, обусловленного обжатием колонны породами с высокими реологическими свойствами;
выделение локальных искривлений колонны, оценку целостности наружных колонн (технической, кондуктора).
оценку положения и целостности ремонтных пластырей;
выделение заколонных перетоков жидкости и газа;
оценку состояния внутриколонного пространства? определение гидратных, парафиновых и солевых отложений.
В каждом конкретном случае интервалы и комплекс определяются поставленной задачей.
Перечень задач и необходимых исследований может быть следующим:
определение толщины труб, которая может угрожающе уменьшаться вследствие износа по одной из образующих, вдоль которой происходит движение бурильного инструмента и НКТ, внутренней и внешней коррозии металла;
выделение прорывов и протяженных трещин наружных труб в многоколонных конструкциях осуществляют с помощью ЭМДС-Т.
Характер отверстия (сквозное или глухое) определяют одним или комплексом методов, реагирующих на приток (отток) в скважину пластовых флюидов: термометрией, резистивиметрией, акустической шумометрией.
Негерметичные муфты и другие места поглощения жидкости в колонне определяют по данным термометрии, дебитометрии и резистивиметрии.
Аномалии на кривых термометрии и дебитометрии устанавливают в процессе долива скважины или кратковременных закачек жидкостей в скважину; при этом устанавливают нижнюю границу участка колонны, в котором отмечается движение жидкости.
С помощью резистивиметрии интервалы поглощения находят, контролируя процесс перемещения по стволу скважины порции (0.5-1 м3) жидкости, близкой по плотности к жидкости, первоначально заполнявшей скважину, но существенно отличающейся от нее по электрическому сопротивлению. Продвижение жидкости осуществляется последовательными доливами или принудительными закачками продавочной жидкости.
Притоки жидкости в скважину устанавливают теми же методами- термометрии, дебитометрии и резистивиметрии.
Выделение интервалов затрубного движения жидкости и газа проводят по данным термометрии (по локальным изменениям температуры, форма которых зависит от движения флюида сверху вниз или наоборот), акустической шумометрии и закачки в скважину жидкостей, обогащенных искусственными изотопами. (пример).
Из анализа термограммы, полученной в действующей скважине, по следующим характерным признакам: приращению температуры в интервалах пластов-коллекторов, не вскрытых перфорацией, нулевому градиенту температуры в зумпфе устанавливается возможность затрубной циркуляции между перфорированным и нижележащими неперфорированными пластами.
2.4.Исследование скважин для выбора оптимального режима работы скважины и ее технологического оборудования.
Для выбора оптимального режима скважины и ее технологического оборудования необходимы:
определение в стволе скважины статических и динамических уровней раздела фаз? газожидкостного и водонефтяного контактов;
оценка состава и структуры многофазного потока в стволе скважины;
количественное определение суммарных фазовых расходов скважины, включая оценку выноса механических примесей;
определение интегральных гидродинамических параметров объекта эксплуатации по замерам на устье;
контроль работы технологического оборудования (срабатывание пусковых муфт, клапанов и пр.).
Комплекс исследований для выбора оптимально режима работы скважины составляют индукционная резистивиметрия, влагометрия, плотнометрия, термометрия, расходометрия, барометрия, акустическая шумометрия. Привязку полученных данных к глубинам и муфтам эксплуатационной колонны и НКТ выполняют по материалам ГК и ЛМ.
Параметрами для выбора оптимального режима эксплуатации скважины являются:
общий дебит скважины и дебит отдельных флюидов – газа, нефти и воды;
обводненность продукции;
работающие интервалы? отдельно по каждому флюиду;
профили притоков или приемистости;
положения уровней раздела флюидов в стволе скважины;
критерии режима работы скважины? устьевые и забойные давления и температуры.
Технологии этих исследований подразделяют на стандартные и активные. К первым относят исследования, выполняемые при определенных, но статических условиях в скважине. Суть активных технологий состоит в проведении измерений в процессе различных воздействий на пласт или скважину в целом: химических, термических, гидродинамических и т.п. Перечень операций, выполняемых в каждой технологии, определяется назначением скважины, способом и режимом ее эксплуатации и решаемыми задачами.
В длительно простаивающих скважинах (неработающих, наблюдательных, контрольных, пьезометрических) выполняют измерения, данные которых сопоставляют с данными фоновых замеров с целью выявления локальных аномалий, связанных с выработкой продуктивных пластов и нарушениями технического состояния обсадной колонны и цементного камня. Комплексы исследований определяются решаемыми задачами.
В скважинах, работающих со стабильным расходом (нагнетательных, фонтанных, добывающих), а также находящихся в освоении и работающих в режиме фонтанирования, последовательно проводят:
измерения в технологическом режиме эксплуатации;
серию замеров на установившихся режимах, отличающихся депрессиями на пласты;
серию разновременных измерений непосредственно после прекращения эксплуатации;
регистрацию на фиксированной глубине во времени кривых восстановления давления и температуры после прекращения эксплуатации;
серию разновременных измерений непосредственно после пуска или изменения дебита скважины;
регистрацию на фиксированной глубине во времени кривых стабилизации давления и температуры после пуска или изменения дебита скважины.
В скважинах, работающих с нестабильным расходом (в процессе компрессирования, свабирования, в режиме накопления и др.), а также в осваиваемых низкодебитных скважинах, характеризующихся нестационарными условиями исследований, используют следующие элементы технологий:
регистрацию серии разновременных диаграмм по глубине в процессе изменения режима работы скважины (или ее возбуждения), а также на последующем этапе затухания притока;
регистрацию на фиксированной глубине кривых изменения во времени давления и температуры при пуске или изменении режима работы скважины, в том числе кривых изменения давления на забое скважины;
при подъеме уровня жидкости в стволе;
регистрацию кривых изменения во времени давления на устье скважины (на буфере, в межтрубье) и на забое;
фиксацию текущего местоположения фазовых уровней (уровней жидкости и раздела «вода-нефть») методами оценки состава флюидов в интервале перемещения уровней.
Активные технологии применяют в скважинах, находящихся в эксплуатации, когда стандартные технологии оказываются неэффективными. Их выполняют по индивидуальным программам. Технология выполнения заключается в проведении геофизических измерений в процессе активных воздействий на пласты, к которым относят:
химические воздействия обработки пород соляной, плавиковой и другими кислотами;
термические (прогрев пласта либо закачка в пласт воды с другой температурой);
гидродинамические (снижение и повышение уровня флюидов в скважине)методом переменных давлений;
закачку в исследуемые пласты меченых веществ, которые представляют собой жидкости, обогащенные искусственными радиоактивными изотопами либо содержащие вещества с аномальными свойствами поглощения нейтронов;
наведение искусственной гамма-активности пород.
Последовательность операций в активных технологиях включает проведение серии измерений: фоновых? до начала воздействия; в процессе воздействия; непосредственно после воздействия и в ходе расформирования эффектов, вызванных воздействием.
