Оценка качества цементирования по гамма-гамма методу

Этот метод позволяет:

· установить высоту подъема цемента;

· определить наличие цемента и характер его распределения в интервале цементирования;

· фиксировать наличие переходной зоны от цементного камня к раствору (гель-цемент);

· выявить в цементном камне небольшие раковины и каналы;

· определить эксцентриситет колонны.

Поскольку плотности цементного камня (δ_ц=1,8÷2,0 г/см³) и промывочной жидкости (δ_р=1,2÷1,3 г/см³) значительно различаются, а интенсивность вторичного гамма-излучения I_γγ при работе с заинверсионными зондами находится в обратной зависимости от плотности среды, то на регистрируемой кривой ГГМ участки с цементом четко выделяются пониженными показаниями I_γγ по сравнению с интервалами, содержащими за обсадной колонной промывочную жидкость.

Интерпретация цементограмм состоит в следующем. Степень дифференциации кривых ГГМ определяется параметром I_{γγ max} / I_{γγ min}, т.е. отношением максимальных и минимальных показаний рассеянного гамма-излучения в изучаемом интервале глубин. Чем больше отличается это отношение от единицы в данном сечении скважины, тем меньше центрирована колонна и менее равномерно распределен цемент в затрубном пространстве.

Пример интерпретации цементограммы, полученной прибором с трехканальным зондом, приведен на рис. 37.

В зацементированном участке скважины наибольшие значения I_γγ характерны для каверн, так как плотность цементного камня меньше плотности горных пород (δ_п = 2,1 ÷ 2,8 г/см³).

Интерпретация круговых цементограмм подобна интерпретации обычных цементограмм. На диаграмме проводят линии цемента I_γγц (максимальные показания против каверны с цементом), породы I_γγ (минимальные показания против зацементированного участка скважины при номинальном ее диаметре), цемент-порода I_{γγ ц п} (максимальные показания против зацементированного участка скважины при номинальном ее диаметре), раствора I_{γγ р} (максимальные показания на кривой против каверны с промывочной жидкостью), раствор-порода I_{γγ р п} (максимальные показания против незацементированного участка ствола скважины при номинальном ее диаметре). По относительному расположению этих линий судят о качестве цементирования. Если величины I_{γγ min} близки к I_{γγ п}, а I_{γγ max} не превышает I_{γγ ц}, то этот вариант соответствует хорошо зацементированному интервалу. Если же значения I_{γγ min} приближены к I_{γγ ц п} и величины I_{γγ max} превышает I_{γγ ц} и I_{γγ ц п}, то интервал характеризуется неполным заполнением затрубного пространства цементным камнем. Критерии оперативной оценки качества цементирования обсадных колонн по круговым цементограммам при δ_ц=1,8÷1,9 г\см³ и δ_р=1,2÷1,3 г\см³ можно оценивать по отношениям значений I_γγ полученных при измерениях. Так, если для скважин диаметром 295 мм отношение I_γγ ^max / I_γγ ^ц составляет 0,9-1,0, то за колонной ‑ цемент, а если I_γγ ^max / I_γγ ^ц больше 1,5, то за колонной ‑ жидкость.

С помощью дефектограммы изучают распределение цемента по сечению колонны путем точечных измерений I_γγ в заданных интервалах скважины. Если вещество в затрубном пространстве имеет однородную плотность, то дефектограммы имеют синусоидальный вид, наличие же каналов в цементном камне и одностороннее цементирование обсадных колонн приводят к резкому искажению синусоидального вида кривых.

Качество цементирования с помощью дефектограмм оценивается по протяженности положительной и отрицательной полуволн (рис. 37).

Средняя линия для кривых проводится так, чтобы а₁≈а₂. Если b₁=b₂, то цементирование хорошего качества, если b₁ # b₂, ‑ плохого. Искажение правильной синусоидальной формы кривых I_γγ связано с наличием в цементном камне каналов площадью более 10 % сечения скважины с неравномерной заливкой цементного раствора.

На интенсивность I_γγ оказывают также влияние толщина стенки обсадных колонн, диаметр скважины, изменение плотности горных пород и другие факторы, которые необходимо учитывать при интерпретации цементограмм и дефектограмм.

На рис. 38 показаны результаты комплексных измерений дефектомером и толщиномером. Привлечение данных о толщине стенок обсадных колонн значительно облегчает интерпретацию цементограмм. При отсутствии толщинограммы можно было бы сделать неверный вывод о плохом качестве цементирования интервала 486-635 м.

 

Рис. 37. Определение качества цементирования обсадной колонны

по данным круговой цементограммы и дефектограммы.

1 – цемент, 2 – промывочная жидкость

Количественная интерпретация цементограмм осуществляется с целью оценки плотности вещества в затрубном пространстве скважины и определения эксцентриситета обсадной колонны.

Преимущества гамма-гамма-метода: возможность проведения измерений независимо от времени, прошедшего после окончания цементирования.

Недостатки метода: невозможно выделить мелкие каналы площадью менее 8-10 % площади сечения затрубного пространства скважины; необходимо, чтобы плотность цементного камня существенно отличалась от плотности промывочной жидкости и была большой разница диаметров скважины и колонны.

Рис. 38. Пример круговой цементограммы и толщинограммы

 

Контрольные вопросы

1. Что определяется при оценке качества цементирования применяя гамма-гамма-метод?

2. Как проводится интерпретация круговых цементнограмм?