[发明专利]水泥胶结评估中的套管共振径向弯曲模式

说明书

相关申请

本申请要求享有于2005年12月9日提交的共同未决的美国第60/49,136 号临时申请的优先权，其公开的全部内容特在此一并作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及井眼套管的评价领域，更具体地，本发明涉及的是一种 用于胶结分析的方法和装置，该胶结用于在井眼内固定套管。

背景技术

生产烃的井眼通常包含许多管子，例如设置在井眼5内的套管8。典型地， 通过向在套管8的外径与井眼5的内径之间形成的环空内注入水泥9，而使套管 8与井眼胶结。水泥胶结不仅将套管8粘结在井眼5内，而且用于把地层18内 相邻的区(Z1和Z2)互相隔离开。当一个区含有油或气而其它区包括非烃类 流体，例如水时，将相邻的区隔离是重要的。假如环绕套管8的水泥9存在缺 陷，不能实现相邻区的隔离，水或其它不想要的流体可能运移至烃生产区，从 而稀释或者污染生产区内的烃。

为了检测出水泥胶结可能的缺陷，井下工具14已被研制，该工具用于分 析将套管8胶结到井眼5的水泥9的完善性。这些井下工具14通过缆线10结 合滑轮12被下入井眼5，典型地还包括布置在它们外表面的传感器16，传感器 用于与井眼内的流体形成声耦合。这些传感器16一般能发射声波到套管8内， 并当声波跨过套管8的表面传送或传播时，传感器能够记录声波的振幅。水泥 胶结的特性，例如它的有效性和完善性，能通过分析声波的衰减来确定。

一个此种声波传感器的例子是具有将电能转换为机械振动或振荡的压电晶 体的压电装置。压电装置产生的振动能发射到套管8，其进而在套管8内形成声 波。声波向管状元件传播能量以产生来自管子并由接收传感器监控的频率响应。 收集到的实测响应能被实时分析或者被储存为以后再分析的数据。数据可以是 模拟或数字格式。

发明内容

在此公开的是一种用于评价管子和胶结剂之间的胶结的方法。该方法包括 测量管子的径向共振模式和与参考管子的值比较那些测量值。该比较产生了与 胶结相关的信息，也知道了水是否在邻近管子处存在。

在此也公开了一种被装配用于提供本方法的井下工具。该井下工具可置于 管子内，并包括发送器和接收器。配置的接收器用来接收管子内感应的径向共 振频率响应，接收到的响应可与参考管子的响应对比。该工具还可包括用于进 行比较的分析器。

在此还包括一种评价粘住的管子的方法，该方法包括测量管子内的感应频 率响应，比较测量的频率响应与参考管子的频率响应，并基于该比较评价管子 在哪里被粘住。

附图说明

附图1示出了现有技术的水泥胶结评价装置。

附图2a和2b描述了用于圆形环的振动模式。

附图3显示了管子测试安装的实施例。

附图4是管子测试安装的横截面图。

附图5是频率响应的图表。

附图6是频率响应的图表。

附图7是频率响应的图表。

附图8示出了井眼内的井下工具的一个实施例的侧视图。

附图9描述了钻柱的粘住部分和在此的井眼工具的侧视图。

附图10描绘了粘住油管部分和在此的井下工具的局部剖面侧视图。

具体实施方式

声信号感应的管内频率响应依赖许多因素，例如管子尺寸、管子周围存在 水泥或者管子外面不存在水泥而是存在流体。已知方法利用声波或振动的振幅 随时间的衰减来评价流体和水泥的存在，但在该评价中不利用声信号的已记录 的频率响应。试验台能够被研制用于模拟合格胶结的管子，也模拟不合格胶结 的管子，例如在管子外表面有水的例子。该试验台数据能提供用于比较目的的 相应的频率响应。然而，这样的试验台对于许多情况是不切实际的，特别是对 于处理已存在多年的有套管井。

为了在这里讨论的目的，管子可包括但不止于井下套管、井下油管、钻柱 或任何其它基本为圆柱形状的部件。也是对于本公开而言，胶结的管子指在适 当的位置被水泥固定的管段，不考虑是否此管子某些段可能胶结不合格。同样 地，此处涉及到的未胶结的管子指未被水泥胶结的管段。一般地，未胶结的管 子将处于自由空间，只有空气包围。相反，“自由管子”指的是管子被流体，例 如被水包围的未胶结的部分。