Методы контроля состояния цементирования скважин | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 апреля, печатный экземпляр отправим 16 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (563) март 2025 г.

Дата публикации: 21.03.2025

Статья просмотрена: 15 раз

Библиографическое описание:

Сархан, Мохамед Веал Али Мохамед. Методы контроля состояния цементирования скважин / Мохамед Веал Али Мохамед Сархан. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2025. — № 12 (563). — С. 28-31. — URL: https://moluch.ru/archive/563/123585/ (дата обращения: 02.04.2025).



Цементирование скважин является завершающим и наиболее ответственным этапом их строительства. От качества первичного цементирования скважин зависит дальнейшая продолжительность их безостановочной работы, степень их продуктивности, а, следовательно, и состояние разработки месторождения, суммарная величина извлеченных запасов нефти и газа, а также их себестоимость.

Из существующих геофизических методов, применяемых для контроля качества цементирования нефтяных и газовых скважин, наиболее информативны акустический метод и метод рассеянного гамма-излучения.

Ключевые слова: цементное кольцо, обсадная колонна, вертикальные каналы, микрозазоры, акустическое каротажное сканирование, геофизические исследования, цементометрие, оборудование, мониторинг.

В процессе цементирования заколонного пространства и дальнейшей эксплуатации скважины могут возникать различные дефекты цементного кольца, которые снижают его эффективность. К числу наиболее распространённых нарушений относятся вертикальные каналы и трещины, микрозазоры на границах с обсадной колонной и горными породами, горизонтальные разрывы, а также недостаточная прочность и высокая проницаемость цементного камня.

Нарушения контакта цемента с колонной делятся на объемные и контактные дефекты. В первом случае возникают каналы и разрывы в цементном кольце, тогда как во втором — формируются микрозазоры. Вертикальные каналы появляются при недостаточном центрировании обсадной колонны или её провисании, что возможно даже в вертикальных скважинах. Если колонна размещена неидеально, образуются сегментные зазоры шириной 60–90°, которые не заполняются цементным раствором и превращаются в макроканалы, заполненные жидкостью. При наличии разницы пластовых давлений или изменении давления в перфорированной колонне эти каналы могут стать путями для перетока флюидов [1].

Для выявления вертикальных каналов используют геофизические методы исследования, такие как самонастраиваемое геофизическое декодирование технологических параметров (СГДТ) и акустическое каротажное сканирование (АК). Дополнительную информацию предоставляют акты спуска обсадной колонны, содержащие данные о глубинах установки труб, соединительных муфтах, центрирующих фонарях и турболизаторах, что позволяет оценить вероятность образования каналов.

Кольцевые микрозазоры между обсадной колонной и цементным камнем могут появляться вследствие различных факторов. Одной из причин является опрессовка колонны в первые дни после цементирования, когда цемент ещё не достиг необходимой прочности. Аналогичные дефекты могут возникать после перфорации продуктивных пластов или проведения взрывных работ. Кроме того, температурные колебания вызывают расширение и сжатие колонны, что способствует образованию зазоров.

Методы акустического сканирования основаны на анализе упругих колебаний в звуковом и ультразвуковом диапазонах. Их подразделяют на методы естественных и искусственных акустических полей, где первые исследуют колебания, возникающие по естественным или технологическим причинам. Одной из задач акустического сканирования является уточнение результатов стандартной акустической цементометрии, что позволяет выявлять продольные каналы и кольцевые зазоры, ухудшающие герметичность скважины. В разрезах с высокой скоростью распространения волн, где продольные волны в породе и обсадной колонне имеют схожие значения, акустическое сканирование становится единственным надёжным методом оценки качества цементирования.

Аппаратура акустического каротажа и контроля качества цементирования АКЦ-48 предназначена для мониторинга состояния цементного кольца и обсаженных скважин (рис.1). Она используется в нефтегазовых, гидрогеологических и других типах скважин с внутренним диаметром обсадных труб от 73 до 200 мм, а также применяется при исследовании необсаженных скважин, позволяя анализировать кинематические и динамические параметры упругих волн.

Аппаратура акустического каротажа и контроля качества цементирования АКЦ-48

Рис. 1. Аппаратура акустического каротажа и контроля качества цементирования АКЦ-48

Аппаратура выполняет регистрацию акустических волновых полей, возбуждаемых монопольным излучателем. Фиксация акустического сигнала осуществляется с помощью восьми исследовательских секторов, которые равномерно распределены по периметру скважины с интервалом 45 градусов. Применение метода волнового акустического каротажа позволяет проводить исследования в обсаженных скважинах с диаметром от 125 до 300 мм. Работа осуществляется при температуре окружающей среды до 120°C, гидростатическом давлении до 80 МПа и угле наклона скважины, не превышающем 35°. Скорость каротажа при этом может достигать 350 м/ч.

Использование многочастотного режима обеспечивает регистрацию как нормальных волн, распространяющихся по колонне (волны Лэмба), так и поверхностных волн Стоунли. Анализ динамических параметров целевых волн позволяет определить особенности контакта и выявить зоны с недостаточным цементированием обсадной колонны. Визуализация трассирования целевых волновых пакетов в программном обеспечении «SystemAMIS» представлена на рисунке 2.

Прослеживание кинематики и динамики целевой волны по колонне в программном пакете SystemAMIS

Рис. 2. Прослеживание кинематики и динамики целевой волны по колонне в программном пакете SystemAMIS

Принцип работы прибора основан на анализе контакта между цементным камнем и обсадной колонной, который характеризуется коэффициентом затухания. В развертке данный параметр выражается градациями цвета: от черного, обозначающего полный контакт, до белого, свидетельствующего об отсутствии сцепления.

Аппаратура АКЦ-48 предназначена для контроля качества цементирования и технического состояния скважин различных типов, включая нефтегазовые и гидрогеологические, оборудованные обсадными колоннами и насосно-компрессорными трубами с внутренним диаметром от 73 до 200 мм. Кроме того, она применяется для исследования разрезов необсаженных скважин на основе кинематических и динамических параметров упругих волн.

Одним из ключевых преимуществ прибора является высокая чувствительность к дефектам цементного кольца объемно-контактного типа. Оборудование позволяет точно определить места прихвата бурового инструмента и положение башмака насосно-компрессорных труб (НКТ). Совместимость с цифровыми станциями типа «ГЕКТОР» и «ВУЛКАН» расширяет возможности использования прибора при геофизических исследованиях скважин [2].

Скважинный прибор рассеянного гамма-излучения (СГДТ-П) применяется для оценки качества цементирования и технического состояния обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Метод рассеянного гамма-излучения используется для «привязки» результатов измерений к муфтам обсадной колонны и геологическому разрезу скважины.

Дополнительно модуль сканирующего гамма-гамма дефектомера-толщиномера СГДТ-100М, входящий в комплекс АМК-2000, выполняет измерение плотности вещества за обсадной колонной в восьми радиальных направлениях. Он также определяет толщину стенок труб обсадной колонны с учетом их привязки к апсидальной плоскости, а также регистрирует естественное гамма-излучение горных пород, что представлено на рисунке 3

Дефектомер-толщиномер СГДТ-100М

Рис. 3. Дефектомер-толщиномер СГДТ-100М

Скважинный прибор предназначен для проведения измерений в обсаженных скважинах с внешним диаметром колонны от 146 до 168 мм, а при использовании вытеснителя — до 194 мм. Оборудование функционирует при угле наклона скважины до 50° и в диапазоне температур окружающей среды от -10 до 120°C, выдерживая гидростатическое давление до 60 МПа.

Область применения прибора охватывает обсаженные скважины, оснащенные колоннами с внешним диаметром от 140 до 178 мм, заполненные промывочной жидкостью с плотностью от 1000 до 1400 кг/м³. В комплект поставки входит один скважинный модуль, который является частью программно-управляемого аппаратурно-методического комплекса АМК-2000. Этот комплекс предназначен для оценки технического состояния и качества цементирования обсаженных скважин. Модуль может работать автономно или в составе комплексной сборки с другими модулями, такими как МНК, ГКЛ, ТШ и МАК-9, входящими в состав АМК-2000.

Эффективная технология мониторинга технического состояния скважины требует не только использования современного оборудования, но и надежного программного обеспечения, обеспечивающего комплексную обработку и интерпретацию геофизических данных. Важно, чтобы технологическая цепочка включала оперативную передачу данных со скважины в контрольно-интерпретационные партии (КИП), приемку и контроль качества исходных материалов, их обработку, интерпретацию и предоставление итогового заключения заказчику [3].

Для решения этих задач разработан программный комплекс СОНАТА, который реализует полный цикл обработки — от ввода исходных полевых данных до формирования итоговых отчетов. В системе предусмотрены функции контроля качества, предварительной обработки, комплексной интерпретации данных различных геофизических методов, что позволяет применять ее на всех этапах строительства и эксплуатации скважин.

Алгоритмы и методики, используемые в программном комплексе, соответствуют утвержденным стандартам, руководящим документам и методическим указаниям, а их работоспособность подтверждена в производственных условиях на различных геофизических предприятиях. Программа сертифицирована ЕвроАзиатским геофизическим обществом и отвечает требованиям, предъявляемым к программным системам обработки и интерпретации геофизических данных.

СОНАТА является одной из немногих программных платформ, представленных на геофизическом рынке, которая поддерживает ввод и обработку данных, полученных большинством известных наземных регистрирующих комплексов и геофизических форматов.

Литература:

  1. Лазуткина Н. Е. Геофизические исследования скважин: Справочник мастера по промысловой геофизике / Н. Е. Лазуткина, В. Г. Мартынов, М. С. Хохлова. — М.: Инфра-Инженерия, 2009. — 960 с.
  2. Хмелевской В.К, Костицын В. И. Основы геофизических методов: учебник для вузов /Перм. гос. ун-т. Пермь, 2010. 400 с.
  3. Бычков С. Г. Методы обработки и интерпретации гравимет-рических наблюдений при решении задач нефтегазовой геологии. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 187 с.
Основные термины (генерируются автоматически): колонна, цементное кольцо, контроль качества цементирования, скважина, акустическое сканирование, рассеянное гамма-излучение, цементный камень, акустический каротаж, акустическое каротажное сканирование, внутренний диаметр.


Ключевые слова

мониторинг, оборудование, обсадная колонна, геофизические исследования, цементное кольцо, вертикальные каналы, микрозазоры, акустическое каротажное сканирование, цементометрие

Похожие статьи

Анализ эффективности мероприятий по интенсификации добычи нефти кислотными обработками на Усть-Балыкском нефтяном месторождении

На Усть-Балыкском месторождении реализуется комплекс мероприятий, направленных на повышение продуктивности скважин, вскрывающих пласты с низкими коллекторскими свойствами, и увеличение темпов отбора нефти. Для этого применяются химические методы, так...

Свойства тампонажных растворов, их виды и функции

В статье рассматривается технология цементирования скважин. Автор анализирует тампонажные растворы, используемые в процессе цементирования скважин. Также выделены технологические характеристики при выборе тампонажного раствора. В ходе исследования по...

Анализ мероприятий по увеличению дебита скважин (ПЦО для «Бешкент-Тогапского» месторождения)

В статье проведен анализ эффективности пароциклической обработки скважин, для интенсификации добычи вязких нефтей. Предложена технология ПЦО (пароциклической обработки) на Бешкент-Тогапском месторождении на основе анализов и динамики увеличения добыч...

Анализ эффективности применения механизмов депарафинизации на примере месторождения Тенге

Уже более 100 лет проблема образования асфальтосмолопарафинистых (АСПО) и их отложений внутри скважин и нефтедобывающем оборудовании является актуальной для всей нефтегазовой промышленности. Образование АСПО приводит к снижению объёмов добычи нефти, ...

Обоснование принятой методологии прогнозирования технологических показателей разработки газоконденсатного месторождения при разработке методом двойного закачивания

В статье автором приводятся обоснования принятия методологии прогнозирования технологических показателей разработки, нормативов капитальных вложений и эксплуатационных затрат, принятых для расчета газоконденсатного месторождения при разработке методо...

Современные технологии для бурения горизонтальных скважин

Для повышения эффективности дальнейшей разработки нефтяных месторождений необходимо комплексное внедрение передовых технологий, ориентированных на освоение трудноизвлекаемых запасов. Одним из ключевых компонентов такого подхода является активное испо...

Оценка технологической эффективности проведения гидравлического разрыва пласта на добывающих скважинах Нивагальского месторождения

В настоящее время в разработку широко вовлекаются запасы, которые относятся к низкопроницаемым и расчлененным коллекторам. Для успешной разработки скважин, вскрывающих данные пласты необходимо применять методы увеличения нефтеотдачи. Наиболее распро...

Исследование компрессионных и фильтрационных свойств железосодержащих хвостов обогащения

Большинство горнодобывающих предприятий заинтересованы в освоении техногенных месторождений, но недоизученность физико-механических свойств техногенного сырья в значительной мере является сдерживающим фактором. Это происходит по причине того, что пер...

Постановка задачи исследования процессов для надежной герметизации скважин

В последние годы в связи с необходимостью увеличения добычи нефти и газа, увеличиваются объёмы бурения скважин, в разработку и эксплуатацию вводятся новые нефтедобывающие районы, обустраиваются нефтяные месторождения, растёт потребность в качественны...

Комплексный подход к проблемам поглощения бурового раствора на Чинаревском нефтегазоконденсатном месторождении

Несмотря на то, что в настоящее время технология строительства скважин разработана на достаточно высоком уровне, при бурении возникают внештатные ситуации, наиболее неприятные из которых осложнения. Все это связано с разнообразием залегания пород, ва...

Похожие статьи

Анализ эффективности мероприятий по интенсификации добычи нефти кислотными обработками на Усть-Балыкском нефтяном месторождении

На Усть-Балыкском месторождении реализуется комплекс мероприятий, направленных на повышение продуктивности скважин, вскрывающих пласты с низкими коллекторскими свойствами, и увеличение темпов отбора нефти. Для этого применяются химические методы, так...

Свойства тампонажных растворов, их виды и функции

В статье рассматривается технология цементирования скважин. Автор анализирует тампонажные растворы, используемые в процессе цементирования скважин. Также выделены технологические характеристики при выборе тампонажного раствора. В ходе исследования по...

Анализ мероприятий по увеличению дебита скважин (ПЦО для «Бешкент-Тогапского» месторождения)

В статье проведен анализ эффективности пароциклической обработки скважин, для интенсификации добычи вязких нефтей. Предложена технология ПЦО (пароциклической обработки) на Бешкент-Тогапском месторождении на основе анализов и динамики увеличения добыч...

Анализ эффективности применения механизмов депарафинизации на примере месторождения Тенге

Уже более 100 лет проблема образования асфальтосмолопарафинистых (АСПО) и их отложений внутри скважин и нефтедобывающем оборудовании является актуальной для всей нефтегазовой промышленности. Образование АСПО приводит к снижению объёмов добычи нефти, ...

Обоснование принятой методологии прогнозирования технологических показателей разработки газоконденсатного месторождения при разработке методом двойного закачивания

В статье автором приводятся обоснования принятия методологии прогнозирования технологических показателей разработки, нормативов капитальных вложений и эксплуатационных затрат, принятых для расчета газоконденсатного месторождения при разработке методо...

Современные технологии для бурения горизонтальных скважин

Для повышения эффективности дальнейшей разработки нефтяных месторождений необходимо комплексное внедрение передовых технологий, ориентированных на освоение трудноизвлекаемых запасов. Одним из ключевых компонентов такого подхода является активное испо...

Оценка технологической эффективности проведения гидравлического разрыва пласта на добывающих скважинах Нивагальского месторождения

В настоящее время в разработку широко вовлекаются запасы, которые относятся к низкопроницаемым и расчлененным коллекторам. Для успешной разработки скважин, вскрывающих данные пласты необходимо применять методы увеличения нефтеотдачи. Наиболее распро...

Исследование компрессионных и фильтрационных свойств железосодержащих хвостов обогащения

Большинство горнодобывающих предприятий заинтересованы в освоении техногенных месторождений, но недоизученность физико-механических свойств техногенного сырья в значительной мере является сдерживающим фактором. Это происходит по причине того, что пер...

Постановка задачи исследования процессов для надежной герметизации скважин

В последние годы в связи с необходимостью увеличения добычи нефти и газа, увеличиваются объёмы бурения скважин, в разработку и эксплуатацию вводятся новые нефтедобывающие районы, обустраиваются нефтяные месторождения, растёт потребность в качественны...

Комплексный подход к проблемам поглощения бурового раствора на Чинаревском нефтегазоконденсатном месторождении

Несмотря на то, что в настоящее время технология строительства скважин разработана на достаточно высоком уровне, при бурении возникают внештатные ситуации, наиболее неприятные из которых осложнения. Все это связано с разнообразием залегания пород, ва...

Задать вопрос