SU1008430A1

SU1008430A1 - Method for controlling quality of cementation of wells

Info

Publication number: SU1008430A1
Application number: SU813374578A
Authority: SU
Inventors: Давид Александрович Бернштейн; Азат Бариевич Абдуллин; Николай Васильевич Лаптев; Раис Мухаметович Зиннуров; Виктор Алексеевич Напольский; Альфред Мирзашаехович Исламов; Евгений Викторович Семенов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority date: 1981-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1983-03-30

Abstract

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий измерение интенсивности рассе нного гамма-излучени по стволу и периметру скважины и определение по результатам измерений объемной плотностиdggBemecTва в затрубном кольцевом пространстве, отличающийс тем, что, с целью повышени точности контрол при использовании аэрированных цементных растворов, определ ю - объемное водосодержание W gвещества в затрубном кольцевом пространстве, определ ют скелетную плотностьё,аэрированного цементного раствора по формуле Г . V7g - kdi I л где (Эц - плотность сухого цементного материала; Ug - плотность воды, провод т сопоставление найденного значени скелетной плотности6( значением объемной плотности6 5 10 (Л которому суд т о качестве цементис ровани . 2. Способ по п. 1, отличающий с тем, что объемное водосодержание вещества в затрубном кольцевом пространстве определ ют путем измерени интенсивности надтепловых нейтронов. 00 4 со1. METHOD OF CONTROL THE QUALITY OF CEMENTING WELLS, including measuring the intensity of scattered gamma radiation along the wellbore and the perimeter of the well and determining the bulk density dgg Beamc in the annular space based on the measurement results, in order to improve the accuracy of control when using aerated cement solutions w is the volumetric water content of the W g substance in the annular space; the skeletal density of the aerated cement slurry is determined by the formula D. V7g - kdi I l where (Öts is the density of a dry cement material; Ug is the density of water, a comparison is made of the found skeletal density value6 (bulk density value 6 5 10 (L which judges the quality of cementing. 2. Method 1, characterized by the fact that the volume water content of a substance in the annular annulus is determined by measuring the intensity of epithermal neutrons.

Description

Изобретение относитс к промысло во-геофизическим исследовани м сква жин, в частности к исследовани м ка чества цементировани скважин на ос нове анализа показаний методов радиометрии . . Известен способ контрол качества цементировани скважин, основанный на изучении данных акустическог метода и метода естественной радиоа тивностиСи. Недостаток известного способа - невозможность получени информации о качестве цементировани при отсут ствии сцеплени цементного камн с обсадной колонной., а также в случае применени аэрированных цементов. Известен способ контрол качества цементировани скважин, основанный на использовании показаний нейтрон-нейтронного метода. В указанном способе качество цементировани определ етс путем сравнени значений компенсированной пористости с некомпенсированной 2 . Недостатками известного способа вл ютс невозможность однозначной идентифИ1сации интервалов разреза скважины, содержащих пустоты в цеме ном камне (из-за некачественного цементировани ) ,;И интервалы с аэрированным качественным цементным камнем, а также низка чувствительность метода к изменению пористости ,-в области больших значений пористости .. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ контрол качества цементировани скважин, основанный на измерении ин тенсивности ра.ссе нного гамма-излучени по стволу и периметру скважины с последующим определением величины объемной плотности вещества в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины, эксцентриситета обсадной колонны и неоднородности заполнени ЗЗ. Недостатком известного способа вл етс то, что с его помощью можно определить качество цементировани скважин только в том случае, если плотность цементного камн отличаете от плотности бурового раствора не менее чем на 0,4 г/см . Однако этот способ непригоден дл определени качества цементировани при использовании аэрированных тампонажных материалов, так как плотности .аэрированного цементного раствора и бурового Ра. твора практически могут не различатьс . Объёмна плотность аэрированного цементного раствора составл ет 1,0-1,4 г/см бурового раствора 1,0-1,2 г/см. В этих услови х известный способ конт рол качества цементировани скважик становитс неинформативным. Цель изобретени - повышение точности контрол качества цементировани скважин при использовании аэрирюванных тампожных растворов. Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу контрол качества цементировани скважин, включеиощему измерение интенсивности рассе нного гамма-излучени по стволу и периметру скважины и определение по результатс1М измерений объемной плотности бр вещества в затрубном кольцевом пространстве, определ ют объемное водосодержание W gвещества в затрубном кольцевом пространстве , определ ют скелетную плотность OCK аэрированного цементного раствора по формуле ц плотность сухого цементного материала; ив - плотность воды, провод т сопоставление найденного значени скелетной плотности(.(со значением объемной плотности ёд, по которому суд т о качестве цементировани , а также тем, что объемное водосодержание Wjjg вещества в затрубном кольцевом пространстве определ ют путем измерени интенсивности надтепловых нейтронов. Если значени близки к величине объемной плотности бурового раствора, то за колонной буровой раствор. Если зна- . чени близки к плотности цементного раствора, то за колонной неаэрированный цементный камень. Если то за обсадной колонной аэрированный цементный камень и степень аэрации Соювычисл етс по формуле . ...(.Г °СК воз ск Водоснабжение среды в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины определ етс по показани м нейтрон-нейтронного метода, например путем проведени измерений нейт-. ронным методом до цементировани после спуска обсадной колонной и после цементировани . Тогда разность показаний метода в каждом интерва ле обусловлена только изменением водородрсодержани среды в исследуемом ., пр6ст|Ьа стве, т. е. замещением буровбго растворЪ цементным или аэрированным eмeнтным раствором, а изменение в водородсодержании; в данном случае эквивалентно изменению содержани воды. Различие в содержании воды (св занной или свободной) в аэрированномThe invention relates to a field geophysical well survey, in particular to the study of the quality of well cementing based on the analysis of radiometric readings. . There is a known method for monitoring the quality of well cementing, based on the study of data from the acoustic method and the method of natural radioactivity Cc. The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining information on the quality of cementing in the absence of adhesion of the cement stone to the casing, as well as in the case of the use of aerated cements. There is a method of quality control of cementing, based on the use of indications of the neutron-neutron method. In this method, the quality of cementation is determined by comparing the values of compensated porosity with uncompensated 2. The disadvantages of this method are the impossibility of unambiguously identifying well cut intervals containing voids in the cement stone (due to poor cementing), and intervals with aerated high-quality cement stone, and low sensitivity of the method to changing porosity. .. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of quality control of cementing, based on measuring the intensity of gamma radiation along the wellbore and the perimeter of the well, followed by determining the bulk density of the substance in the space between the casing and the walls of the well, the casing eccentricity and the filling gap non-uniformity. The disadvantage of this method is that it can be used to determine the quality of cementing wells only if the density of the cement stone differs from the density of the drilling mud by at least 0.4 g / cm. However, this method is unsuitable for determining the quality of cementing with the use of aerated cement materials, since the density of aerated cement slurry and drilling Ra. The substance can practically not be different. The volume density of the aerated cement slurry is 1.0-1.4 g / cm of the drilling fluid 1.0-1.2 g / cm. Under these conditions, the well-known method of controlling the quality of cementing a well becomes uninformative. The purpose of the invention is to improve the accuracy of quality control of cementing wells using aerated tampozhnyh solutions. This goal is achieved by the fact that, according to the method of monitoring the quality of well cementing, including measuring the intensity of scattered gamma radiation along the wellbore and the perimeter of the well, and determining the measured water density of the substance in the annular space by measuring the mass density of the material in the annular space , determine the skeletal density of OCK of aerated cement slurry according to the formula C, the density of the dry cement material; Yiv is the density of water; a comparison is made of the found skeletal density value (. (with a bulk density value of water, judged on the quality of cementing, and the fact that the volume water content Wjjg of the substance in the annular space) is determined by measuring the intensity of epithermal neutrons. If the values are close to the value of the bulk density of the drilling fluid, then behind the drilling mud column. If the values are close to the density of the cement slurry, then behind the column there is unaerated cement stone. and casing aerated cement stone and degree of aeration. Computed using a formula. ... (. GC ICC) The water supply of the medium in the space between the casing and the borehole walls is determined according to the neutron-neutron method, for example, by measuring the neutron Radical method before cementing after running the casing and after cementing. Then the difference in the method's indications in each interval is due only to the change in the hydrogen content of the medium in the test, ie, the water, i.e. cement mortar or aerated cement solution, and the change in hydrogen content; in this case, equivalent to a change in water content. The difference in water content (bound or free) in aerated

цементном и буровом растворах составл ет 20-30%. При этом аномали в пркаэани х нейтронного метода при замещении бурового раствора аэрированным цементным раствором составл ет 60-80%.cement and drilling mud is 20-30%. At the same time, the anomalies in the neutron method of prokanei when replacing the drilling fluid with aerated cement mortar is 60-80%.

Справедливость формулы 1 можно .показать, исход из известных формуЛ , св зывайщих объемную плотность цементного раствора б, врдоцементноё отношение К,.скелетную плотност аэрированного, цементного раствораб объемное водосодержание плотность .сухого цементного материала. Формулы имеют следукши й вид:The validity of Formula 1 can be shown on the basis of the known formulas linking the bulk density of the cement slurry b, the actual cement ratio K, the skeletal density of the aerated cement slurry and the bulk water content of the density of the dry cement material. Formulas have the following look:

. А нЛШ + Mu. плотность воды, тогда , S 1- . And nlsh + Mu. the density of water, then, S 1-

б )b)

На чертеже показаны диаграммы Гс№1ма-гамма и нейтрон-нейтронногоThe drawing shows diagrams GS No. 1MA-gamma and neutron-neutron

методов. . . methods. . .

; Способ осуществл етс следующим образом.. .; The method is carried out as follows.

.. Регистрируетс диаграмма метода рассе нного гамма-излучени по стволу и периметру сква жины; определ етс по показани м гамма-гамма метода объемна плотность вацества в пространстве между обсадной колонной и стенками скважины... A chart of the method of scattered gamma radiation is recorded along the wellbore and the perimeter of the well; determined by the gamma-gamma method, the volume density of the valency in the space between the casing and the walls of the well.

Определ етс объемное влагосодержание вещества в заколонном просранстве , например, по показани м нейтрон-нейтронного метода по надтепловым нейтронам, зарегистрированным до цементировани после спуска обсадной колонны и после цементировани колонны (по формуле (Г) определ етс скелетна плотность, по формуле (2) определ етс степень аэрации).The volumetric moisture content of the substance in the annular space is determined, for example, based on the neutron-neutron method readings from the epithermal neutrons recorded before cementing after the casing is lowered and the column is cemented (the formula (D) determines the skeletal density, according to the formula (2) degree of aeration).

Способ может быть реализован с помощью двух отдельных приборов - существующегчэ прибора СГДТ-3, позвол к дего регистрировать по стволу и периметру цементограммы ГГК, и нейтронного прибора, выполненного на основе прибора СГДТ-3 с незначительной его переделкой,-заключающейс в смене свинцового экрана на экран из пох|иэтилена, замене кристалла На. (Те) на детектор ДМН сThe method can be implemented with the help of two separate devices - the existing SGDT-3 device, allowing it to be recorded along the trunk and perimeter of the GGK cement graph, and a neutron device, made on the basis of the SGDT-3 device with a slight reworking, is to change the lead screen by screen of ethylene, replacing the crystal on. (Te) on the DMN detector with

фильтром из кадми и замедлител нейтронов, замене источника цези 137 на источник быстрых нейтронов Ри-Ве, а также в уменьшении длины зонда до|30 см.a cadmium filter and a neutron moderator, replacing the cesium 137 source with a Pu-Be fast neutron source, as well as reducing the probe length to | 30 cm.

В качестве примера приведены диаграммы гамма-гамма.(ГГМ) и нейтрон-нейтронного методов (НИМ) И результаты поинтервального определени объемной плотности, объемного водосодержани ,скелетной ..плотности И: степени аэрации цементного камн в npocipaHCTBe между обсадной колонной и стенками скважины. Дл интервала 1 характерны высокие 5 показани ГГМ, что дает значение . плотности 1,2 г/смЗи соответствует плотности бурового раствора. Но по показани м НИМ наблюдаетс значительное расхождение кривых до и после цементировани , что позвол ет утверждать, что за обсадной колонной находитс аэрированный . цемент ный камень с объемным водосодержанием . 40%, скелетной плотностью ,l,7 г/см и степенью аэрации 30%. По показани м только .гамма-гамма метода интервал 1 был бы отнесен к интервалу незацементированному. Интервал 2 аналогичен интервалу 1. Интервал 3 по диагра1Ф ам ГГМ 0 и НИМ характериз-уетс значением . объемной плотности 1,2 г/см и скелетной плотности 1,2 г/см2 , ответствует полному отсутствию цементного камн . Интервалы 4 и 5 характеризуютс высоким значением плотности и небольшим различием в показани х НИМ, обусловленным только замещением бурового раствора цементным , и соответствуют качественному 0 неаэрированному цементному камню. интервал 6 характеризуетс низким значением объемной плотности по ГГМ и отсутствием аэрации по диаграммам НИМ, что соответствует низкому зна5 чен1ао. скелетной плотности, т.е. отсутствию цемента.Интервалы 7 и 8 .noiV . показани м этодон соответствуют хорошо зацементированному интервалу. Степень аэрации равна О, плотность 1,75 г/см. .As an example, diagrams of gamma-gamma. (HGM) and neutron-neutron methods (BAT) are given. The results of interval determination of bulk density, bulk water content, skeletal density And: the degree of aeration of cement stone in npocipaHCTBe between the casing and the walls of the well. For interval 1, a high 5 reading of HGM is characteristic, which gives a value. a density of 1.2 g / cm3 corresponds to the density of the drilling fluid. But according to BAT, there is a significant divergence of the curves before and after cementing, which suggests that there is aerated behind the casing. cement stone with volumetric water content. 40%, skeletal density, l, 7 g / cm and aeration rate of 30%. According to the indications of the .gamma-gamma method only, the interval 1 would be assigned to the interval uncemented. Interval 2 is similar to interval 1. Interval 3 is determined by the diagram of ГГМ 0 and BAT is characterized by its value. bulk density of 1.2 g / cm and skeletal density of 1.2 g / cm2, corresponds to the complete absence of cement stone. Intervals 4 and 5 are characterized by a high density value and a slight difference in the BAT readings, due only to the replacement of the drilling fluid with cement, and correspond to the quality of non-aerated cement stone. Interval 6 is characterized by a low value of the bulk density for HGM and the absence of aeration according to BAT diagrams, which corresponds to a low value of 1-1. skeletal density, i.e. the absence of cement. Intervals 7 and 8 .noiV. etodon readings correspond to a well cemented interval. The degree of aeration is equal to O, the density is 1.75 g / cm. .

Применение предлагаемого способа . обеспечит сокращение сроков освоени , повышение точности контрол качества цементировани . Экономическа эффективность от внедрени предлагаемого способа составит не менее 1,3-1,4 млн.руб. в год.The application of the proposed method. will reduce the development time, improve the accuracy of quality control of cementing. The economic efficiency from the implementation of the proposed method will be at least 1.3-1.4 million rubles. in year.

Объунна Is bound

емент-f o t паотнвет, баикгаба ННКнтement-f o t paotnvet, baikgab NNKnt

ант озотрубнant ozotrubn

л-доценен. ГГК Ьтюс ецвнкl-appraised. GGK тtyus etsvnk

ОбъвнновCombine

Ске етна Skee etna

Степень Power

Вавосод ик. ппотность аэрации Vavosod ik. aeration rate

дещество бвиастба ЪзатрдЬн. substance bviyastba

вза ) ценента vza) price

проапронпрос/лронотнед/ , t/cnproapronus / lronotnED /, t / cn

Claims

1. METHOD OF CONTROL OF QUALITY OF CEMENTING OF WELLS, including measuring the intensity of scattered gamma radiation along the borehole and the perimeter of the well and determining the volumetric density _{0 0} § of material in the annular annular space using the results of measurements, characterized in that, in order to increase the control accuracy when using aerated cement mortars, determine the volumetric water content W _o § substances in the annulus, determine the skeletal density ^ _sk aerated cement mortar according to the formula where— density of dry cement material;

dg is the density of water, a comparison is made of the found · G value of skeletal density G _{CK with the} volume density value which is used to judge the quality of cementing.

2. The method of pop. 1, characterized in that the volumetric water content of the substance in the annulus is determined by measuring the intensity of the epithermal neutrons.

SU, „Л008430