Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ применения акустического метода для контроля качества цементирования обсаженных скважин 9
1.1. Задачи акустических методов контроля состояния цементного кольца. ,9
1.2. Методики определения качества цементирования скважин. 10
1.2.1. Методики АКЦ на преломленных волнах 11
1.2.1.1. Методика АКЦ с однозондовым прибором. 12
1.2.1.2. Оценка типа дефекта методом переменных давлений 15
1.2.1.3. Методика, основанная на измерении комплекса параметров продольных волн по породе и колонне 18
1.2.1.4. Двухчастотная методика оценки качества цементирования 22
1.2.1.5. Другие методики АКЦ на преломленных волнах 24
1.2.2. Методика АРКЦ на отраженных волнах 28
1.2.3. Ограничения методик АКЦ 30
1.2.3.1. Возможность определения характера контакта цемент-колонна 30
1.2.3.2. Возможность определения характера контакта цемент-порода33
1.3. Технические средства проведения АКЦ 34
1.3.1. Влияние эксцентриситета (смещения, перекоса) приборов на качество регистрируемых параметров 34
1.3.2. Устойчивость аппаратуры к изменениям скважинных условий 37
1.3.3. Средства регистрации параметров АКЦ 43
1.4. Программные средства для оценки качества цементирования скважин 45
1.5. Анализ теоретических методов изучения волновых полей в скважинах 53
2. Физическое моделирование ВАК в обсаженной скважине 61
2.1. Анализ экспериментов в моделях обсаженной скважины ВНИИГИС. 62
2.1.1. Описание реализованных моделей скважин 62
2.1.2. Методика измерений 67
2.1.3. Обработка результатов измерений 68
2.1.4. Анализ результатов измерений 69
2.1.5. Анализ влияния различий между экспериментальной моделью и реальной скважиной на полученные результаты 83
2.2. Эксперименты в моделях обсаженной скважины ЦМИ «Уралгео» 85
2.2.1. Описание реализованных моделей скважин 85
2.2.3. Методика измерений. 86
2.2.4. Анализ результатов измерений 88
2.3. Совершенствование методик интерпретации данных АКЦ 97
3. Оценка качества данных ВАК 103
3.1. Метрологическое обеспечение ВАК 103
3.2. Факторы, влияющие на качество данных ВАК 106
3.3. Регламент оценки качества данных ВАК . 117
3.3.1. Оценка качества полевого материала 117
3.3.2. Оценка качества волнового сигнала 119
3.3.3. Оценка качества параметров АКЦ 120
3.3.4. Стандартизация критериев оценки качества ВАК. 123
Выводы 127
- Методики определения качества цементирования скважин.
- Технические средства проведения АКЦ
- Эксперименты в моделях обсаженной скважины ЦМИ «Уралгео»
- Регламент оценки качества данных ВАК
Введение к работе
Актуальность проблемы
Цементирование обсадных колонн является важнейшей операцией при строительстве нефтяных и газовых скважин. Контроль состояния цементного кольца в затрубном пространстве при строительстве скважин обеспечивает выявление дефектных интервалов, дает информацию для принятия обоснованных решений по устранению заколонных перетоков, стимулирует повышение качества работ и совершенствование технологии цементирования обсадных колонн. Не менее важен контроль целостности цементного кольца за колоннами во время эксплуатации скважин, что способствует выявлению причин образования и выработке наиболее эффективных способов ликвидации дефектов.
Основной объем исследований с целью контроля качества цементирования обсадных колонн выполняется акустическим методом (АК). Высокая чувствительность параметров волнового поля к дефектам цементирования обусловливает широкое применение АК для оценки качества цементирования обсаженных скважин.
В настоящее время для контроля качества цементирования скважин наиболее широко применяют акустический каротаж на преломленных волнах: - акустическую цементометрию (АКЦ). Методика интерпретации данных АКЦ изложена в «Методическом руководстве по компьютерной технологии контроля технического состояния и качества цементирования обсадных колонн нефтегазовых скважин» (Уфа, НПФ «Геофизика», ВНИИнефтепромгеофизика, 1997). Методика позволяет определять состояние контакта цементного камня с колонной и оценить контакт с породой. Однако при этом, методика не разделяет дефекты цементирования на контактный и объемный, что препятствует количественной оценке величины дефекта и определению герметичности затрубного пространства. В процессе разработки методики рассматривались зависимости параметров
5 АКЦ только для приборов типа МАК-2. Остался не изученным вопрос
метрологического обеспечения других типов приборов.
Отсюда с очевидностью вытекает необходимость совершенствования методики АКЦ, повышения его эффективности как основного метода контроля состояния цементного камня в различных геолого-технических условиях скважин.
Современная методика и технические средства АК предусматривают в процессе проведения каротажа не измерение отдельных параметров волн, а цифровую регистрацию акустического сигнала - волновой акустический каротаж. (ВАК), Измерение параметров целевых волн осуществляется в процессе последующей; компьютерной обработки зарегистрированных волновых сигналов. Опыт применения программ обработки ВАК показал, что за компьютеризацией и усложнением измерительных систем на второй план стали отходить вопросы метрологического обеспечения и качества исходного материала, что является одной из основных причин низкого качества получаемой информации. В программах обработки и интерпретации данных ВАК отсутствуют модули метрологического контроля и оценки качества исходных данных. Актуальность работы обусловлена необходимостью совершенствования методики АКЦ, разработки алгоритмов и программного обеспечения для оценки качества и приемки полевых материалов ВАК.
Цель работы
Повышение достоверности контроля качества цементирования обсаженных скважин акустическим методом на преломленных волнах.
Основные задачи исследований
1. Моделирование распространения акустических колебаний в обсаженной скважине с использованием скважинных приборов различных типов, применяемых в производстве.
6 Изучение закономерностей изменения динамических и кинематических параметров продольной волны Лэмба по обсадной колонне (волны по колонне) при акустическом каротаже обсаженных скважин на основе моделирования.
Оценка влияния конструкции скважинного акустического прибора на параметры АКЦ и разработка рекомендаций по применению разных видов аппаратуры.
Совершенствование алгоритмов определения качества данных для целей стандартизации параметров оценки качества полевых материалов при акустическом каротаже обсаженных скважин.
Научная новизна
На основании анализа данных натурного физического моделирования
акустического каротажа в обсаженной скважине с учетом влияния
вмещающей породы установлены зависимости затухания и интервального
времени пробега волны по обсадной колонне от типа и величины дефекта
цементирования для различных типов приборов.
Установлено влияние конструкции акустического зонда на зависимости
динамических и. кинематических параметров волны по колонне от
величины зазора цемент-колонна.
Для определения типа дефекта цементирования по данным ВАК
предложено использовать вместо нормированных амплитуд коэффициент
затухания волны по колонне. На основании вида частотных зависимостей
принимается решение о характере дефекта.
Разработан алгоритм определения искажений и восстановления формы
волнового сигнала АК.
Защищаемые научные положения
Способ определения типа дефекта цементирования с применением одного акустического прибора по измерениям затухания волны по обсадной
7 колонне на двух частотах зондирующего импульса.
Методика интерпретации параметров АКЦ, позволяющая исключить влияние конструктивных особенностей акустических приборов.
Способ выделения искажений и восстановления формы волнового сигнала при контроле качества цементирования скважин.
Практическая значимость работы
Предложенный способ калибровки акустических приборов в моделях обсаженной скважины с дефектами цементирования обеспечивает возможность количественной оценки величины дефекта разными типами скважинной аппаратуры.
Усовершенствованная двухчастотная методика позволяет определять тип дефекта цементирования, что повышает достоверность заключений о степени изоляции пластов в обсаженной скважине.
На основе обобщения и разработки новых алгоритмов предложен комплекс критериев (регламент) оценки качества полевых данных ВАК. Применение этого регламента позволяет выполнять оценку качества данных на всех этапах проведения геофизических исследований, что повышает общую эффективность применения акустического метода.
Определены требования к системам регистрации ВАК для изучения качества цементирования скважин.
Разработаны компьютерные программы обработки и интерпретации данных волнового акустического каротажа для контроля качества цементирования скважин.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на республиканской научно-практической конференции «Состояние и перспективы использования геофизических методов для решения актуальных задач поисков, разведки и разработки месторождений
8 полезных ископаемых» (Октябрьский, 1999); на научно-техническом совете ОАО «Пермнефтегеофизика» (Пермь, 2002); на международном симпозиуме «Новые геофизические технологии для нефтегазовой промышленности» (Уфа, 2003); на Четвертой Уральской молодежной научной школе по геофизике (Пермь, 2003).
Компьютерные программы обработки и интерпретации данных волнового акустического каротажа для контроля качества цементирования скважин, разработанные с участием автора, внедрены на многих геофизических предприятиях России и стран СНГ.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами модельных экспериментов, а также сравнением с результатами исследований, проведенных другими авторами.
Методики определения качества цементирования скважин.
Можно выделить два основных способа акустической цементометрии: на преломленных волнах с интегральной оценкой сцепления цемента с колонной по окружности (АКЦ) и на отраженных, реверберационных волнах (АРКЦ - акустический реверберационный контроль цементирования) -акустическое сканирование. В первом случае большинство методик интерпретации АКЦ используют динамические и кинематические характеристики продольных преломленных волн по колонне и породе. Акустическое поле, регистрируемое скважинным прибором, сформировано интерференцией различных типов волн, что создает значительные трудности при интерпретации. В некоторых методиках применяются дополнительные критерии для выделения волн определенного типа. 1.2.1. Методики АКЦ на преломленных волнах По мере развития технологии проведения АКЦ ведущим институтом нефтепромысловой геофизики России (НПФ Геофизика, ВНИИнефтепромгеофизика, г. Уфа) были разработаны несколько мето дик интерпретации получаемых данных, изложенных в руководствах [100, 98, 101,96]. Первые два руководящих документа (РД) в соответствии с существовавшими на момент разработки возможностями аппаратуры ориентированы на аналоговую запись параметров АКЦ и регистрацию фазокорреляционных диаграмм (ФКД) при скважинных исследованиях. В связи с этим, имеют значительные ограничения при решении задач контроля цементирования и низкий уровень достоверности заключений по АКЦ. В [101] «сделана первая попытка» использования акустических методов для оценки состояния цементного кольца при двухколонной системе крепления скважин. Однако методика не нашла применения из-за отсутствия метрологического обеспечения.
Последнее методическое руководство [96] описывает, в том числе, технологию исследований АКЦ с использованием волновых сигналов (ВС). Отметим, что количественные характеристики волнового поля при изменении контакта цемента с колонной, указанные в данном методическом руководстве, разработаны для аппаратуры МАК-2. Любая другая аппаратура, применяемая для АКЦ, так же должна пройти аттестацию на соответствие требованиям методического руководства и калибровку в тех же условиях, что и аппаратура; МАК-2. Тогда будет гарантия единства измерений разными видами аппаратуры. 12 В традиционном АКЦ известны шесть методических разработок оценки качества цементирования и состояния цементного камня. Они построены на интерпретации следующих параметров: 1) амплитуды волны по колонне Ак времени первых вступлений Тп и амплитуды продольной волны по породе Ап - вариант АКЦ с двухэлементным (однозондовым) скважинным прибором; 2) амплитуд волн по колонне Ак, записанных при разных избыточных давлениях в колонне; 3) комплекса измерительных и индикаторных параметров продольных волн по породе и колонне - вариант АКЦ с трехэлементным (двухзондовым) скважинным прибором; 4) амплитуд волн по колонне Ак, записанных на двух частотах зондирования; 5) спектральных характеристик продольных волн по колонне и породе;: 6) полных энергий волнового сигнала до и после обсадки скважины. 1.2.1.1. Методика АКЦ с однозондовым прибором Наиболее простая и до сих пор широко распространенная методика АКЦ — однозондовая, с регистрацией и анализом поведения следующих параметров: 1) амплитуд волн по колонне Ак, записанных в фиксированном временном окне длиной 1-3 периода; 2) амплитуд волн по породе Ап, записанных в плавающем временном окне длиной 1-3 периода; 3) времен первых вступлений Тт записанных с определенным (настраиваемым оператором) амплитудным порогом срабатывания. Методика [100] используется с момента внедрения прибора АКЦ-1 (с конца 60-х годов). Она основана на нормировке амплитуд Ак и Ап в участках свободной колонны, обычно в верхней части скважины. Их значения в свободной колонне (если колонна действительно свободна) максимальны и принимаются за Акй. Из Ако определяется: пороговый уровень для определения плавающего окна, в котором регистрируются амплитуды Ап.
Технические средства проведения АКЦ
К техническим средствам выполнения акустического контроля цементирования относятся скважинная акустическая аппаратура и средства регистрации данных АКЦ. В производственных геофизических предприятиях России для АКЦ наиболее широко применяются как специальные виды акустической аппаратуры: приборы ряда УЗБА (УЗБА-21, УЗБА-21 А), приборы ряда МАК (МАК-2, МАК-3, МАК-4 и др.), АКЦ-НВ-48, ПАРУС, АК-4, АКЦ-36, АК-42 (в том числе, однозондовые приборы типа АКЦ), так и акустические приборы широкого назначения: СПАК-6, АКШ, АКВ-1 и т.д. Причем, надо отметить, что некоторые виды приборов устарели, в частности УЗБА-21, АКЦ. 1,3.1. Влияние эксцентриситета (смещения, перекоса) приборов на качество регистрируемых параметров Одно из главнейших условий качества акустических исследований -жесткое центрирование скважинных приборов. Для приборов АК применяются следующие виды центраторов: штыревые отклонители (резиновые штыри), фонарные (фонари - проволочные или рессорные) и рычажно-роликовые. Качество центрирования прибора определяется видом используемых центрирующих устройств. Наилучшими характеристиками (точность центрирования и равномерность движения приборов при записи) обладают рессорные центраторы. Наиболее жесткое и; надежное центрирование скважинных приборов обеспечено в аппаратуре ряда МАК и в приборах УЗБА-21 А. В отличие от других видов аппаратуры, здесь применены фонарные центраторы рессорного типа и предусмотрена возможность регулировки диаметра фонарей с учетом диаметра колонны.
Очевидно, что эксцентриситет приборов является следствием неисправных (слабых, нежестких, несимметричных) центраторов, не правильной настройки центраторов и наклона скважин. В наклонных скважинах, поскольку каротажный кабель при подъеме скважинного прибора стремится смещать его вверх относительно оси колонны, а нижний конец прибора под действием собственного веса стремится отклониться вниз, скважинный прибор смещается с оси обсадной колонны. При этом наблюдается перекос скважинного прибора относительно оси колонны, и приемники прибора отклоняются на разное расстояние от центра. Параллельное смещение прибора относительно оси колонны вносит существенные погрешности при измерении параметров Т„ь ТП2, Dkl, Dia, но до определенного предела слабо влияет на точность измерения; относительных параметров ДТ и о . Перекос прибора относительно оси колонны вносит существенные дополнительные погрешности при измерении параметров ДТ; и at, которые необходимо учитывать при интерпретации скважинных материалов.
Признаки смещения прибора — синхронное уменьшение (или колебание) времен пробега Тк1 иТ и амплитуд Aki, Ak2 волны по колонне в участках с присутствием сигнала по колонне. Наибольшая вероятность смещения - в участках увеличения угла наклона скважины. На практике для колонны диаметром dK= 146 мм смещение прибора на 1 см от оси (для приборов МАК-2) приводит к уменьшению Тк на 12 мкс, At - примерно в два раза-[100, 96]. Признаки перекоса прибора — отклонение значений ДТК (вычисленных в участках, где наблюдается уверенный сигнал по колонне) от 184 мкс/м. Параллельное смещение прибора относительно оси колонны вследствие несинфазного суммирования сигнала приемником вносит погрешности в значения индикаторных параметров: времен Тпі, Т„2, и амплитуд Аы, А . Однако, при малом смещении погрешность измерения: параметры ДТР и а не превышает пределов, заданных в инструкции [99], Величина искажений ДТР и ак увеличивается с ростом рабочей частоты прибора Fp и внутреннего диаметра колонны. Для колонн диаметром 245 мм (dBHyrp.= 219 мм) диапазон возможного смещения любых приборов становится больше 1А длины волны, соответственно, и степень возможного искажения амплитуд сигнала возрастает. Поэтому для качественной записи всех параметров АКЦ требуется точная настройка центраторов и повышенная их жесткость. На рисунке 1.20 приведены примеры записей волнового поля в колонне (dk = 245 мм) с центраторами и без центраторов.
Для приборов АКЦ-36 диаметром 36 мм и с Fp = 30 кГц качество параметров АКЦ можно гарантировать только за счет специальных мер по Увеличение жесткости центраторов уменьшает смещение прибора, но в то же время увеличивает вероятность микроприхвата приборов. На диаграммах: эффект микроприхвата проявляется в виде одних и тех же значений регистрируемых параметров на нескольких шагах квантования по глубине. Вероятность микроприхвата прибора растет с увеличением диаметра раскрытия центраторов, угла наклона скважины и, уменьшением скорости каротажа. Перекос прибора относительно оси колонны вносит дополнительную погрешность в измерительные параметры, что может привести к искажению заключения по АКЦ. При перекосе искажаются измеряемые значения времен пробега волн по колонне ДТК (они выходят за пределы 184+/-4 мкс/м) и, соответственно, по породе АТр и значения аь причем величина искажений зависит от степени перекоса прибора. В результате модельных работ и скважинных наблюдений для аппаратуры типа: МАК-2 в [96] установлены следующие пределы дополнительной погрешности определения затухания волн по колонне ак от угла наклона колонны (таблица 2). Опыт применения приборов МАК-2 в ОАО "Пермнефтегеофизика" показал надежность аппаратуры, высокое качество регистрируемых индикаторных (времен пробега Тп1, Тп2, амплитуд волн по колонне Аи, Ак2 и по породе Ап1) Атд) и измерительных параметров (интервальных времен ДТП и коэффициентов затухания волн по колонне ак и по породе ап). Аппаратура отличается также высоким соотношением сигнал/шум. Такими центрирующими свойствами и, соответственно, такими метрологическими характеристиками кроме приборов типа МАК-2 не обладает ни один из выше упомянутых видов аппаратуры.
Наиболее устойчивы к перекосам приборы типа МАК, УЗБА-21А с жесткими рессорными центраторами, менее — приборы с цельными корпусами СПАК-2Т, СПАК-6, СПАК-8 и фонарными проволочными центраторами, приборы АКЦ-НВ за счет малого диаметра и мягких центраторов. Приборы широкого назначения типа АКШ, АКВ-1 с шарнирными корпусами и проволочными центраторами еще менее устойчивы к перекосам. Необходимо отметить, что приборы, предназначенные для работы в открытом стволе (СПАК-6, АКШ, АКВ-1 и др.), нецелесообразно использовать при АКЦ. Такие приборы имеют большую длину и не обеспечивают необходимого диапазона измерения амплитуд волны по колонне. В качестве базового прибора АКЦ необходимо использовать трехэлементные приборы с длиной расстановки не более 1,5 м. Только в этом случае возможно определение измерительных параметров: коэффициентов затухания продольных волн по колонне (по их значениям производится определение характеристик сцепления цемента с колонной) и породе, времен пробега продольных волн по колонне и породе. Измерения, выполненные различными типами скважинной аппаратуры (СПАК, АКШ, АКВ, МАК, АКЦ-НВ-48 и т.д.), могут давать различные результаты при контроле цементирования. Этот эффект обусловлен различием следующих характеристик приборов: 1) диаграммой направленности излучателей и приемников; 2) качеством центрирования скважин ных приборов; 3) соотношением диаметров колонны и приборов; 4) рабочими частотами приборов 5) зависимостью амплитудных параметров АКЦ от величины смещения прибора; 6) АЧХ приемно-усилительных трактов разных типов приборов; 7) уровнями сигнала и шума. За последние годы разработано и предлагается на рынке [64, 65, 93] большое число скважинных приборов АК (таблица 3 в конце параграфа). Применимость данных приборов для АКЦ может быть установлена после их аттестации по коэффициенту затухания волны по колонне в сертифицированных моделях: - в установках с бездефектным цементированием при применении различных цементов; - в модельных установках с дефектами типа зазор и канал.
Эксперименты в моделях обсаженной скважины ЦМИ «Уралгео»
Единственный действующий в настоящее время набор моделей обсаженной скважины в пределах Российской Федерации находится в ЦМИ «Уралгео» (г. Уфа). 2.2.1. Описание реализованных моделей скважин Измерения выполнялись как в специально построенных моделях, так и в поверочных установках УПАК-1 и УПАК-1. Установка УПАК-2 содержит стальную трубу внутренним диаметром 127 мм без цементного кольца, внутри и снаружи трубы - рабочая жидкость. УПАК-1 содержит винипластовую трубу внутренним диаметром 120 мм, внутри и снаружи трубы - рабочая жидкость.. Все модели скважины построены на основе обсадной трубы с внешним диаметром 147 мм и толщиной стенки 9 мм. Модели охватывают шесть возможных основных состояний зацементированной скважины. Модель № 1. Имитирует микрозазор в скважине в низкоскоростном разрезе. Модель представляет собой герметичную камеру с затвором, на основе обсадной колонны. Колонна имеет цементное кольцо диаметром 228 мм. Цементное кольцо из портландцемента имеет переменный контакт с колонной. Давление в камере можно увеличивать с помощью ручного масляного насоса, подключаемого к штуцеру на затворе гидрокамеры. При гидростатическом давлении в колонне зазор между колонной и цементом имеет величину ЗОмкм. Порода имитируется бетоном.
Модель № 2. Имитирует вертикальный канал в скважине в низкоскоростном разрезе. Обсадная труба имеет цементное кольцо из портландцемента. В цементном кольце сформирован канал с углом раскрытия 60. Модель № 3. Имитирует вертикальный канал в скважине в низкоскоростном разрезе. Обсадная труба имеет цементное кольцо из гельцемента. В цементном кольце сформирован канал с углом раскрытия 60. Модель № 4. Имитирует скважину без дефектов в низкоскоростном разрезе. Обсадная труба имеет цементное кольцо из портландцемента. Порода имитируется бетоном. Модель № 5. Имитирует скважину без дефектов: в низкоскоростном разрезе. Обсадная труба имеет цементное кольцо из гельцемента. Порода имитируется бетоном. Модель № 6. Имитирует скважину без дефектов в высокоскоростном разрезе. Обсадная труба имеет цементное кольцо из портландцемента. Порода имитируется мрамором. 2.2.3. Методика измерений При изучении параметров возбуждаемых сигналов в обсадных трубах ранее уделялось мало внимания влиянию конструкции прибора. Ключевым моментом этой части работы является, то, что в натурных экспериментах исследуется волновое поле, зарегистрированное разными типами серийной скважинной аппаратуры. Это позволило оценить идентичность получаемых результатов, дать рекомендации по применению приборов для АКЦ, также, используя разные характеристики приборов, уточнить представления о характере распространения акустических колебаний в обсаженной скважине, усовершенствовать стандартную методику интерпретации АКЦ и двухчастотную методику определения типа дефекта [91].
Наблюдения в моделях выполнялись, предназначенными; для АКЦ промышленными приборами; (таблица 5). Выбор приборов основан на отличии характеристик возбуждаемых волн, а также связан.с широтой их применения в производстве. Для оценки стабильности показаний делалось по три записи каждым прибором. Повторные записи прибором УЗБА-21А производились после поворота зонда на 90 вокруг вертикальной оси. Записи прибором типа МАК-2 сделаны несколькими модификациями. Они различались величиной внутреннего усиления, наличием дополнительного согласующего блока и основной частотой возбуждаемых импульсов. Всего за время работ было сделано 400 записей волновых картин девятью различными приборами. Регистрация сигналов от скважинных приборов сделана через имитатор каротажного кабеля с помощью станции «Гектор». В І программе «ГИС-АКЦ» строились варианты интерпретации по 3 первым фазам сигнала. Затем полученные параметры (времена прихода фаз, интервальное время пробега, амплитуды, ослабления и затухание волны по колонне) экспортировались в LAS-файл. Данные из LAS-файлов импортировались в программу «STATISTICА». В программе «STATISTICA» для каждого набора трасс определялось среднее значение параметров, которые затем- использовались при построении зависимостей. Графики зависимостей также сделаны в программе «STATISTICA».
Спектральные характеристики сигналов были получены для модели № 1. Программой, написанной в среде «MATLAB», для каждой записи волнового сигнала выполнялись следующие процедуры: - низкочастотная фильтрация для компенсации смещения нуля трассы и подавления импульса запуска; - вырезание волны по колонне косинусным окном; - преобразование Фурье; - построение энергетических и фазовых спектров; -вычисление спектральных характеристик (частота максимума, ширина, квартили и медиана спектра мощности, фазовые скорости и затухание на заданных частотах). Полученные параметры записывались в LAS-файлы и визуализировались в программе «STATISTICA». 2.2.4. Анализ результатов измерений. Проведенные в моделях измерения и регистрация: волновых картин позволили построить зависимости, приведенные далее на рисунках. Для всех приборов получены параметры, используемые при АКЦ - зависимости амплитуд, затуханий, времен прихода и: интервального времени волны по колонне для первых трех фаз. Рассмотрим характер зависимости параметров АКЦ, полученных в модели № 1 с зазорами, на примере двух скважинных приборов - МАК-2-ВЧ и УЗБА-21А. Прибор МАК-2-ВЧ использовался в двух вариантах регистрации: с прямым подключением к каротажной станции и с подключением через согласующий блок. При первом варианте регистрации волновые картины сильно искажены «импульсом запуска» (рис. 2.16). После применения низкочастотного фильтра с частотой среза 8 кГц помеха была подавлена, при этом произошло некоторое искажение слабых сигналов. При втором варианте регистрации качество сигнала обеспечило получение всех параметров без применения фильтрации. Параметры для прибора УЗБА-21А были построены с применением и без применения фильтрации. Так как видимая частота зарегистрированных этим прибором колебаний ниже чем прибором МАК-2-ВЧ, то частота среза фильтра также была снижена до 4 кГц. Влияние фильтрации на полученные параметры определяется импульсной реакцией фильтра и относительным уровнем сигнала и наиболее существенно для первой, самой слабой, фазы волны по колонне (рис. 2.16). Наиболее чувствительными являются динамические параметры (рис. 2.17), кинематические параметры более устойчивы к помехам фильтрации (рис. 2.18). Проявилось различие влияния фильтрации на затухание при разных зазорах.
Регламент оценки качества данных ВАК
Оценка качества полевого материала проводится в соответствии с «Технической инструкцией по проведению геофизических исследований и работ на кабеле в нефтяных и газовых скважинах» [99]. Отчетными материалами, подлежащими сдаче/приемке, являются бланк оператора и рабочие файлы, содержащие запись ВС. Бланк оператора при проведении ВАК должен содержать: 1) наименования недропользователя и производителя работ; 2) дату проведения и сведения об объекте исследований, включая наименование месторождения (площади), номер и категорию скважины, ее альтитуду, интервал исследуемых глубин, назначение исследований (промежуточные, окончательные, привязочные); 3) геолого-технические условия в скважине - номинальный диаметр скважины и ее обитую глубину (глубину промежуточного или искусственного забоя), диаметр и глубину спуска последней обсадной колонны, диаметр и положение башмака НКТ; 4) тип и свойства (плотность, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига и минерализация) жидкости, заполняющей скважину, присутствие в жидкости химреагентов и утяжелителей, их типы, разгазирование жидкости; 5) тип и номер регистратора ВС; 6) тип и номер прибора АК; 7) формулу прибора (сверху - вниз), диаметр, частоту излучателей; 8) положения точек записи отдельными модулями относительно головки сборки и точки начала отсчета глубин; 9) шаг квантования по глубине и скорость записи; 10) фамилии должностных лиц, выполнивших исследования; 11) формат записи ВС; 12) список исходных рабочих файлов; 13) шаг дискретизации по времени; 14) длина записи по времени; 15) величину задержки записи по времени; 1 б) отношение чувствительности зондов; 17) при проведении исследований в колонне дату, состав и интервал цементирования.
Качество полевого материала оценивается по следующим критериям; 1) постоянство и соответствие шага дискретизации по глубине указаному в наряд-заказе; 2) сохранение по всему интервалу исследований заданной скорости измерений; 3) наличие перекрытия с предыдущим интервалом исследований, повторной и контрольной записей, выполненных в интервалах глубин протяженностью не менее 50 м и содержащих не менее двух магнитных меток глубин в этих интервалах, для АКЦ контрольная запись должна быть выполнена (если возможно) в интервале незацементированной колонны; 4) наличие магнитных меток глубин, максимальное расстояние между которыми не должно превышать 20 м; количество электронных меток глубин между магнитными метками должно отличаться от номинальных значений не более чем на 1 %; 5) расхождение глубин в интервалах перекрытия в пределах, не превышающее указанных в таблице 7; 6) скорость каротажа - не более 1200 м/ч. Оценка качества волнового сигнала Требования к качеству записи волнового сигнала: 1) величина задержки ВС должна быть на 100 мкс меньше времени первых вступлений целевых волн; 2) соответствие выбранного прибора АК решаемой задаче.
Для АКЦ -короткий зонд К2 м, для задач определения нефтенасыщенности и физико-механических свойств горных пород - длинный зонд 3 м и более, для исследования низкоскоростных разрезов при условии, что скорость поперечной волны соизмерима со скоростью в жидкости, необходимо использование дипольних излучателей и приемников; 3) надежность центрирования акустического прибора в скважине или колонне; 4) длина записи ВС позволяет решать поставленные задачи в соответствии с используемой методикой. В идеале должен регистрироваться полный волновой пакет до затухания сигнала; 5) шаг дискретизации по времени не превышает 5 мкс и должен выбираться исходя из требований методики интерпретации; 6) амплитуды обрабатываемых волн максимальны в диапазоне оцифровки, а акустический сигнал не ограничивается; 7) уровень шумов, вызванных движением прибора должен быть минимальным; 8) на ВС должны отсутствовать трассы с резкими фазовыми смещениями относительно соседних трасс (сдвиг более 1А периода); 9) отсутствие постоянного смещения или дрейфа нуля трассы; 10) отсутствуют помехи в виде кратковременных сбоев; 11) отсутствуют помехи в виде волн по корпусу прибора, возникающих из-за плохого качества акустических изоляторов, имеющих частоту, близкую к частоте излучения; 12) эффективный динамический диапазон записи должен превышать величину aK.MaKC\L2+a дБ, где аКМйкс - максимальный коэффициент затухания волны по колонне (зависит от свойств цемента), L2 — длина большого зонда, a - минимальное отношение сигнал/шум. 3.3.3. Оценка качества параметров АКЦ
Требования к качеству получаемых параметров: диапазон изменения коэффициента затухания - CN-40 дБ/м; значение интервального времени волны в незацементированной обсадной колонне должно находиться в пределах 180-И 88 мкс/м, коэффициента затухания - в пределах СИ-5 дБ/м. В интервале между муфтами кривая интервального времени и фазовые линии на ФКД должны представлять собой устойчивые прямые линии, параллельные оси глубин; расхождения интервальных времен основного и повторного измерений (осредненные на заданной длине) не должны превышать ±5% в зацементированных интервалах и 3% - в незацементированных участках обсадной колонны, амплитуд и затухания не более 10%. Дополнительными критериями качества параметров АКЦ могут служить, разностные параметры, получаемые при использовании псевдокомпенсированного зонда. Согласно принципу взаимности [18] для любого многоэлементного зонда (стандартного трехэлементного,, в частности) может быть синтезирован его компенсированный аналог. Подобное решение известно, а его использование в упрощенном виде- представлено в [53].
