[發明專利]水泥膠結評估中的套管共振徑向彎曲模式

有效

• 申請號: 200610130962.4
• 申請日: 2006-12-11
• 公開（公告）號: CN101059076A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 艾利克斯·保沙科夫;弗拉迪米爾·杜賓斯基;唐曉明;道格拉斯·帕特森;迪米特里·東斯科伊;約瑟夫·G·巴羅拉克
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

相關申請

本申請要求享有于2005年12月9日提交的共同未決的美國第60/49,136 號臨時申請的優先權，其公開的全部內容特在此一并作為參考。

技術領域

本發明一般地涉及井眼套管的評價領域，更具體地，本發明涉及的是一種 用于膠結分析的方法和裝置，該膠結用于在井眼內固定套管。

背景技術

生產烴的井眼通常包含許多管子，例如設置在井眼5內的套管8。典型地， 通過向在套管8的外徑與井眼5的內徑之間形成的環空內注入水泥9，而使套管 8與井眼膠結。水泥膠結不僅將套管8粘結在井眼5內，而且用于把地層18內 相鄰的區(Z1和Z2)互相隔離開。當一個區含有油或氣而其它區包括非烴類 流體，例如水時，將相鄰的區隔離是重要的。假如環繞套管8的水泥9存在缺 陷，不能實現相鄰區的隔離，水或其它不想要的流體可能運移至烴生產區，從 而稀釋或者污染生產區內的烴。

為了檢測出水泥膠結可能的缺陷，井下工具14已被研制，該工具用于分 析將套管8膠結到井眼5的水泥9的完善性。這些井下工具14通過纜線10結 合滑輪12被下入井眼5，典型地還包括布置在它們外表面的傳感器16，傳感器 用于與井眼內的流體形成聲耦合。這些傳感器16一般能發射聲波到套管8內， 并當聲波跨過套管8的表面傳送或傳播時，傳感器能夠記錄聲波的振幅。水泥 膠結的特性，例如它的有效性和完善性，能通過分析聲波的衰減來確定。

一個此種聲波傳感器的例子是具有將電能轉換為機械振動或振蕩的壓電晶 體的壓電裝置。壓電裝置產生的振動能發射到套管8，其進而在套管8內形成聲 波。聲波向管狀元件傳播能量以產生來自管子并由接收傳感器監控的頻率響應。 收集到的實測響應能被實時分析或者被儲存為以后再分析的數據。數據可以是 模擬或數字格式。

發明內容

在此公開的是一種用于評價管子和膠結劑之間的膠結的方法。該方法包括 測量管子的徑向共振模式和與參考管子的值比較那些測量值。該比較產生了與 膠結相關的信息，也知道了水是否在鄰近管子處存在。

在此也公開了一種被裝配用于提供本方法的井下工具。該井下工具可置于 管子內，并包括發送器和接收器。配置的接收器用來接收管子內感應的徑向共 振頻率響應，接收到的響應可與參考管子的響應對比。該工具還可包括用于進 行比較的分析器。

在此還包括一種評價粘住的管子的方法，該方法包括測量管子內的感應頻 率響應，比較測量的頻率響應與參考管子的頻率響應，并基于該比較評價管子 在哪里被粘住。

附圖說明

附圖1示出了現有技術的水泥膠結評價裝置。

附圖2a和2b描述了用于圓形環的振動模式。

附圖3顯示了管子測試安裝的實施例。

附圖4是管子測試安裝的橫截面圖。

附圖5是頻率響應的圖表。

附圖6是頻率響應的圖表。

附圖7是頻率響應的圖表。

附圖8示出了井眼內的井下工具的一個實施例的側視圖。

附圖9描述了鉆柱的粘住部分和在此的井眼工具的側視圖。

附圖10描繪了粘住油管部分和在此的井下工具的局部剖面側視圖。

具體實施方式

聲信號感應的管內頻率響應依賴許多因素，例如管子尺寸、管子周圍存在 水泥或者管子外面不存在水泥而是存在流體。已知方法利用聲波或振動的振幅 隨時間的衰減來評價流體和水泥的存在，但在該評價中不利用聲信號的已記錄 的頻率響應。試驗臺能夠被研制用于模擬合格膠結的管子，也模擬不合格膠結 的管子，例如在管子外表面有水的例子。該試驗臺數據能提供用于比較目的的 相應的頻率響應。然而，這樣的試驗臺對于許多情況是不切實際的，特別是對 于處理已存在多年的有套管井。

為了在這里討論的目的，管子可包括但不止于井下套管、井下油管、鉆柱 或任何其它基本為圓柱形狀的部件。也是對于本公開而言，膠結的管子指在適 當的位置被水泥固定的管段，不考慮是否此管子某些段可能膠結不合格。同樣 地，此處涉及到的未膠結的管子指未被水泥膠結的管段。一般地，未膠結的管 子將處于自由空間，只有空氣包圍。相反，“自由管子”指的是管子被流體，例 如被水包圍的未膠結的部分。