Изучение технического состояния скважин

Техническое состояние скважин определяется фактическим диаметром ствола скважины на отдельных участках, каче­ством цементирования обсадной колонны, возможными нару­шениями колонны.

Инклинометрия скважин – ИС (определение искривления ствола скважи­ны) проводится для контроля за пространственным положе­нием ствола скважины и получения данных, необходимых при геологических построениях.

На любой глубине положение оси скважины в пространстве можно определить углом отклонения оси от вертикали и магнитным ази­мутом, отсчитанным по ходу часовой стрелки углом между направлением на магнитный север и горизонтальной проекцией элемента оси скважины, взятого в сторону увеличения глубины. Таким образом, определение искривления сводится к измерению углов по стволу скважины, для чего применяют специальные приборы, называемые инклинометрами.

Из большого числа существующих типов инклинометров для измерения искривления нефтяных и газовых скважин наиболее широко применяются такие, в которых азимут скважин определяют по земному магнитному полю с помощью магнитной стрелки. Очевидно, эти приборы применимы для определения азимута только в необсаженных скважинах, в разрезе которых отсутствуют магнитные породы.

Точность измерений инклинометром угла 6 составляет ±0,5°, азимута ±4°.

Искривление скважины замеряют в точках через одинаковые интер­валы, равные 10 м в наклонно направленных скважинах и 25 м в обыч­ных (искривление до 10 °С). Результаты измерений представляют в виде таблицы значений углов.

Создана конструкция инклинометра, предназначенного для непре­рывного автоматического измерения магнитного азимута и зенитного угла в функции глубины скважины с регистрацией результатов в циф­ровом виде. Точность измерений угла ±24', азимута ±2°.

По результатам замеров строится инклинограмма — проекция ствола скважины на горизонтальную плоскость, обычно в масштабе 1:200. На­чальную и конечную точки инклинограммы соединяют. Эта прямая показывает общее смещение забоя скважины от верти­кали. Результаты инклинометрии используют для введения поправок на удлинение при расчете отметок кровли выделя­емых пластов.

Рис. 4.5.14. Горизонтальная проекция ствола скважины. Забой скважины 1160м; смещение забоя 33,9 м; ази­мут смещения 173°; удлинение сква­жины 1,7 м

Измерение диаметра скважины - ДС (КВ) (кавернометрия) проводят для оценки состояния ствола скважины и выбора интервалов установки испытателя пластов. Практика бурения нефтяных и газовых скважин показывает, что фак­тический диаметр скважины часто отличается от номинального (диа­метра долота, которым скважина бурилась). При этом наблюдается как уменьшение, так и увеличение фактического диаметра по сравнению с номинальным.

Для решения различных задач, связанных с техническим состоянием скважин, а также для интерпретации материалов геофизических исследований необходимо знать фактический диаметр скважины. По данным кавернометрии определяют количество цемента, необходимое для цементи­рования обсадной колонны. Данные о фактическом диаметре скважин необходимы при обработке диаграмм большинства геофизических методов. Диаметр скважины измеряют при помощи каверномеров. На рис. 4.5.15 приведена схема конструкции наиболее широко применяемого каверно­мера типа СКС.

Рис. 4.5.15. Схема конструкции (а) и измерительная схема (б) каверномера:

1— измерительный рычаг; 2 — короткое плечо с фигурным кулачком; 3 — шток; 4 — пружина; 5 — реостат; 6 — ползунок; Л, М, N — точки подключения к измери­тельной схеме каверномера токовой (Л) и измерительных (М, И) жил кабеля; В — заземление токовой цепи на поверх­ности

Каверномер имеет четыре измерительных рычага, расположенных попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Каждый из рычагов имеет два плеча — короткое и длинное. Коротким плечом является кулачок, в который упирается шток, связанный с ползунком общего для всех рычагов реостата. Под действием пружины шток давит на кулачок и поворачивает рычаг до тех пор, пока конец длин­ного плеча не прижмется к стенке скважины. Форма кулачков выбра­на такой, что перемещение штоков и соответствующее им изменение вводимого в измерительную цепь сопротивления на реостате пропор­циональны изменению диаметра скважины.

Каверномер спускают в скважину со сложенными рычагами. Это достигается обычно тем, что на длинные концы рычагов надевают насадку в виде кольца. При подъеме прибора с забоя вследствие трения о стенки скважины насадка соскальзывает с рычагов, осво­бождая их.

Диаметр скважины измеряется при подъеме каверномера. Измерение сводится к регистрации при постоянной силе тока питания изменения по стволу скважины разности потенциалов, снимаемой с датчика кавер­номера (см. рис. 4.5.15).

Применяют также модификацию описанного каверномера — скважинный каверномер — профилемер (СКП). С помощью СКП регистри­руют одновременно две кривые изменения диаметра скважины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в функции глубины скважины. По участкам расхождения кривых выявляют интервалы ствола сква­жины овального сечения (интервалы желобообразования).

По результатам измерений составляют кавернограмму. Кавернограммы используют для различных целей. По ним опреде­ляют количество цемента, необходимое для цементирования обсадной колонны, оценивают состояние ствола скважины и выбирают наиболее благоприятные интервалы для установки испытателя пластов и башмака колонны. Данные о фактическом диаметре скважины, получаемые из кавернограмм, необходимы при обработке диаграмм большинства гео­физических методов.

Кавернограммы широко используют также для уточнения геологи­ческого разреза скважин. По характеру изменения диаметра скважины горные породы разделяются на три группы. К первой относятся плотные породы (плотные песчаники, известняки, доломиты), в которых фактический диаметр близок к номинальному. Вторую группу составляют породы, в которых наблюдается увеличение фактического диаметра по сравнению с номинальным: глины, размываемые промывочной жидкостью и обрушивающиеся вследствие набухания глинистых частиц; растворяющиеся в промывочной жидкости каменная и калийная соли; кавернозные известняки и доломиты. К третьей группе относятся проницаемые песчаники, известняки, доломиты, против которых диаметр скважины уменьшается в результате образования на стенке скважины глинистой корки.

По характеру изменения диаметра скважины горные породы разделяют на три группы. Первую составляют плотные породы (известняки, доломиты, плотные песчаники), в которых фактический диаметр близок к номинальному. Во вторую группу входят породы, в которых фактический диа­метр больше номинального (глины, соли). К третьей группе относят проницаемые породы (известняки, песчаники и др.), против которых в результате образования глинистой корки фактический диаметр меньше номинального.