CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUTAKBAN CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUT AKBAN. Buránszki József Geo-Log Kft Tartalom:

CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLAT A VÍZKUT AKBAN

CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUTAKBAN Buránszki József Geo-Log Kft. 2006

Tartalom:

Kutak cementezése Miért van szükség jó cementezésre Cementezési módok A geofizika szerepe a tervezésben A cementezés minőségét befolyásoló tényezők Példák

A cementezés minőségének ellenőrzése Cementkötés mérés (CBL) Speciális problémák

GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO

Buránszki József, Geo-Log Kft., 2006

1


Vízkút I. vezércső

béléscső cementezés szűrőcső

kavicsolás GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO

Vízkút II.

A tömszelence nem engedi, hogy a víz a szűrőt kikerülve jusson a cementezés kútba. tömszelence



2


Figyelő kút

Sokféle kútszerkezettel találkozhatunk a gyakorlatban. A palástcement mindegyiknek fontos eleme


Hiányos palástcement

A rosszul kivitelezett vagy hiányzó palástcement a vízadó rétegek elszennyeződését okozhatja.



3


Szomszéd kút szennyezése

A kút minősége nem magánügy!


Kútfelhagyás

A rosszul kivitelezett kút felhagyása esetén hiába cementezik el a szűrőcsövet, a gyűrűstéren keresztül továbbra is lejuthat a szennyezés a vízadó rétegbe. Az ilyen kút felhagyása rendkívül költséges lehet



4


A cementezés szerepe

Mechanikailag tartja, támasztja a csövezést Védi a csövezést a korr korróóziótól Zárja a csövezésen kívüli gyűrűsteret

A gyűréstér zárása megakadályozza a fúrás által harántolt rétegek közötti nemkívánatos áramlásokat és ezáltal a termelőrétegek esetleges elszennyeződését elszennyeződését..

!


Cementezési módok

A csövezésen belül vagy kívül Egy vagy több lépcsőben Több lépcsőben végzett cementezés esetén gyakran kombinálják a külső belső cementezést



5


A geofizika szerepe a cementezés tervezésében és kivitelezésében

Előzetes adatgyűjtés

Folyamat ellenőrzés

A szükséges cement mennyisége, a fúrólyuk geometriája (talp, lyukátmérő,, kavernák helye, lyukátmérő helye, szűkületek szűkületek)) LYUKBŐSÉG (CALIPER) Harántolt kőzetek (litológia litológia)) ELLENÁLLÁS, TERM. GAMMA Problémás helyek (öblítőfolyadék (öblítőfolyadék vesztés, vízberáramlás vízberáramlás...) ...) HŐMÉRSÉKLET, FOLYADÉKELLENÁLLÁS Cement tető helyének meghatározása HŐMÉRSÉKLET

Minőség ellenőrzés

Cementkötés vizsgálata CBL GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO

A cementezés minőségét befolyásoló tényezők

Lyuk geometria A cső központosítottsága A cement áramlási sebessége Iszaplepény eltávolítottság Adalékok

A cementezés pénzbe kerül!!! GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


6


Figyelő kút

Ez a figyelő kút láthatóan nincs cementezve




7


Figyelő kút, mérések


A csősérülés és

vízbeáramlás Figyelő kú , mérések 2. helye

szűrő



8


Figyelő kút, befejező kép

A cementezetlen cső könnyebben sérül GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO

Mély termálkút



9


Mély termálkút 2.

A víz a két béléscső rakat között lép be a kútba. A hőmérséklet szelvény törése hideg víz áramlását jelzi a csövön kívül. A nem tervezett beáramlás ténye bizonyítja, hogy a cementpalást hiányos.


1960-ban épült vízkút Felfelé melegebb a víz, mint lejjebb



10


1960-ban épült vízkút 2.

A kút v ize szennyezett volt, az elcementezését tervezték, ezért vizsgáltattak meg. A hőmérséklet mérés szokatlan eredményt adott, a víz felfelé melegebbnek bizonyult, mint lejjebb. A gyár nagymennyiségű melegvizet használ, aminek egy része leszivárog a talajba. Ez magyarázza az anomáliát. Ugyanezen az úton szennyeződés is lejuthat! A városi vízmű kútjai közel voltak, és fennállt a veszély, hogy azok is szennyezetté válnak.


Mély termálkút II.

CBL mérés hi ányában nem lehet megbízhatóan eldönteni, hogy a víz a Egy keskeny zóna, a legfelső béléscső mellett szivárog-e le, szűrőegy legteteje adja azónából termelés vagy repedezett közel 70%-át! származik.



11


A cementezés minőségének ellenőrzése


Cementkötés mérés, az eszköz I.

A cementkötést akusztikus szondával vizsgáljuk.. vizsgáljuk Az adó által keltett rugalmas hullámok a csőben lévő folyadékon át jutnak el a csőhöz és térnek onnan vissza. A folyadék jelenléte a mérés feltétele. A GeoGeo-Log Kft többféle akusztikus szondával rendelkezik, a leggyakrabban használt típus két adót és egy vevőt tartalmaz. Ezen a típuson belül is többféle adó--vevő távolsággal is rendelkező eszköz áll adó rendelkezésre.

A

A

V



12


Cementkötés mérés, az eszköz II.

Adó

Adó

Vevő


A GeoGeo- Log Kft a mérés során a teljes hullámkép et digitálisan rögzíti, ez szolgál a későbbi feldolgozás alapjául.

A “lövés” pillanatától az első hullám beérkez éséig eltelt idő (TT) és az első beérkezés amplitudója (Amp Amp)) kiemelten fontos adatok, de maga a hullámkép is hasznos a cementkötés vizsgálatában.

Amp

Cementkötés mérés, az adatok

TT



13


Az ún. Variable Density Log (VDL)


Szines VDL

Szinek használatával még kifejezőbb ábrázolásmód lehetséges. A mellékelt ábrán az ibolya felel meg a nagy negatív, a fekete pedig a nagy pozitív amplitúdóknak. A fehér a null értéket jelöli.



14


A cementkötés mérés elve

Az adó(k adó(k)) által keltett rugalmas hullámok áthaladnak a csövet kitöltő folyadékon, majd rezgésbe hozzák magát a csövet és tovaterjednek benne. A csőből kilépve ismét áthaladnak a folyadékoszlopon és végül eljutnak a vevőhöz. A két adó felváltva lép működésbe. Ha nincs cement vagy nem jól kötött a csőhöz, akkor a hullámoknak csak a csövet kell rezgésbe hozni, a csőhöz jól kötött cement es eseetében viszont a csövet és a cementet együtt. Ugyanaz az energia a nagyobb tömeget csak kisebb amplitúdójú rezgésbe képes hozni.

Nincs Nincs cement cement

A Jó kötés Jó kötés

A

V


Jelfeldolgozás Az első (három három)) hullám amplitúdó jellemzi a cement kötést.. kötést

Amplitúdó mérés A beérkezés pillanatában A “lövés”pillanata – T 0

egy “időka pu” nyílik. A feldolgozó egység megkeresi a kapun bel ül a jel csúcsát. A csúcs ”magassága” lesz az első beérkezés amplitúdója .

Detektálási küszöb

Amplitúdó [mV ]

A detektálás kezdete

A beérkezés pillanata, amikor a vevő jelének amplitúdója meghala dja a detektálási küszöböt

Terjedési idő

Idő [msec]



15


A szabad cső esete

Nincs cement, cement, vagy a cement nincs hozzákötve a csőhöz ⇒ Nincs, ami csillapí csillapítsa a rezgé rezgést ⇒ Nagy a mé mérhet rhető ő jelamplit jelamplitúúdó

T0

E1 küszöb

5

3

2

T

TT


Jól kötött cement I. 5

3

Jól kötött cement esetében a cső nem rezeg szabadon, kicsi a mérhető amplitúdó

2

T



16


A szabad- és a jól cementezett cső összehasonlítása CBL: szabad cső

CBL: jól kötött cement


Jól kötött cement II.

Amikor a cement mind a csőhöz mind a lyukfalhoz jól kötött, akkor a csövön át érkező hullámok amplitúdója kicsi (gyakorlatilag nulla). nulla).

A kőzeten át visszatérő hullámok amplitudója a kőzet mechanikai tulajdonságaitól függően kifejezetten nagy is leh et.

A hullámképen teh át az ún. fo rmáció hullámokat látjuk tisztán, világosan, a kőzet inhomogenitásától függően egyenesebb vagy hullámosabb vonalak formájában.

G eo-Log szelv ény e GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


17


Változó minőségű kötés

A cső kerületének minél nagyobb részén hiányzik, hiányzik, vagy rosszul kötött a cement, a z észlelt amplitúdó annál nagyobb, annál inkább közelít a szabad csőben mérhetőhöz.

5

3

2

CBL: Poor Bond

T


A cement rosszul kötött a csőhöz

Erős csőhullmok csőhullmok,, melyeket nem követnek erős formáció hullámok. Az amplitúdó közepes vagy magas. (Figyeljük meg a hullámképet!)



18


CBL nagysebességű kőzetekben

Vannak olyan kőz etek, melyekben a hullámterjedés sebessége nagyobb, mint az acélban. Ilyenek például a kemény dolomitok. A kőzetben terjedő hullámok előbb érkeznek a vevőhöz, mint az acélcsövön át haladók ⇒ Az első első beéérkez be rkezéé s amplitud amplitudó ója nem a cső cs őben terjedő terjedő hull hulláámok mokéé, hanem a kő kőzet zetéé! A mé mért amplitú amplit údó nem jellemzi a kö köté st! Ugyan ez a helyzet áll elő elő norm normáál kőzetekb en, ha a cső cső anyaga műanyag anyag..

5

3

2

T


A központosítás szerepe I.

Ha a szonda nincs pontosan a cső közepén, akkor a különböző irányokban haladó hullámok eltérő hosszúságú utakat tesznek meg és emiatt nem egyidőben érkeznek a vevőhöz.

5

3

2

T



19


A központosítás szerepe II. Eredő hullámalak T0

Rövid utas hullám

küszöb TT Normál hullám

Késleltett hullám

A központosítatlan szonda torz hullámalakot és hamis amplitúdót eredményez


Speciális központosító

Speciális központosító 600mm-es átmérőhöz



20


A mérések kiértékelése

Lehet kvalitatív vagy kvantitatív

Kvalitatív kiértékelés esetén a hullámkép alapján jó, közepes és gyenge cementkötésű szakaszokat különböztetünk meg. Kvantitatív kiértékelés esetén a kötés számszerűleg is jellemezzük az ún. Kötési index index--szel (Bond Index – BI BI))

A kötési index görbe alapján az egyes szakaszok hidraulikus zártsága is jellemezhető


Kvalitatív kiértékelés, példa I.

A szabályszerűen ismétlődő anomáliák a menetes csőkötések helyei. helyei. (A csatlakozásokon áthaladó hullám veszít az energiájából.) energiájából.) Az amplitudó állandósága is azt jelzi, hogy csőhullámot látunk Jó cement esetén a csőkötések helyei nem vagy alig láthatók a hullámképen hullámképen



21


Kvalitatív kiértékelés, példa II.

Az első beérkezést követő hullámok vonalai közel párhuzamosak és állandó amplitúdójúak ⇒ teh teháát cső cs őhull hulláámok

(hegesztett cső cs ő volt, ezé ezé rt nem lá l áthat thatóóak a cs őköté sek) cső

Az amplitú amplitúdó egyenletesen magas ⇒ rossz a kö köté s, hiáányos a cementpalá hi cementpalást


Kvalitatív kiértékelés, példa III. Erős, egyenletes csőhullámok, látható csőkötések ⇒

gyengén kötött cement A természetes gamma szelvény tanúsága szerint a szűrőt részben impermeábilis zónába helyezték.



22


Kvalitatív kiértékelés, példa IV.

Mély termálkút cementezésének vizsgálata A csövezés és cementezés fázisait követve a CBL mérést is három lépcsőben végeztük el A kivitelező külön alvállalkozót fogadott a cementezés elvégzésére


A felső szakasz

A csőhullámokat nem látjuk, látjuk, a hullámos vonalakról viszont felismerhetők a formációból jövők ⇒ jó a cementezé cementezés GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


23


A középső szakasz

Gyenge beérkezések jelzik, hogy jó a cement

Lefelé haladva javul a minőség


Alsó szakasz

A középső szakaszhoz hasonlóan gyenge beérkezések jelzik a jó cementkötést Itt is lefelé javul a kötés minősége GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


24


Kvantitatív kiértékelés I. Amplitudó csillap ítás [%]

cement cső

A kerület cementtel fedett része [%]

nincs cement

Az amplitúdó gyengülésének mértéke arányos a cső teljes kerületének cementtel fedett hányadával GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO

A kötési index meghatározá-- sához meghatározá ismerni kell a szabad-- (FP szabad FP)) és a teljesen becementezett csőben mérhető (BP BP)) amplitúdók értékét

CBL Amplitúdó

Kvantitatív kiértékelés II. 100

FP

10

4 BP 1

0.1 0

20

40

60

71 % 80

100

Cementezett kerület [%] = Kötési Index (BI)



25


Kvantitatív kiértékelés III.

A szabad csőben mérhető amplitúdó (FP (FP)) értékét próbakútban végzett mérésekkel határozzuk meg. (Különleges átmérők esetén szükség lehet egy mérésre a mérendő csőben csőben a cementezés előtt.)

A 100 %%-os cementnek megfelelő amplitúdót (BP (BP)) magából a kiértékelendő szelvényből vesszük. (Az amplitúdó minimumát tekintjük annak.)


Próbakút „Szabad cső” beépítése próbakútba a Geo-Log telephelyén. A speciálisan kiképzett kút lehetőséget ad a szondák rendszeres ellenőrzésére és adatokat szolgáltat a kvalitatív kiértékeléshez. (Csőátmérő 7" ) GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


26


A cső átmérő hatása CBL Amplitúdó 100 90 80 70

A szabad csőben mérhető amplitúdó elsősorban a cső átmérőjétől függ és kisebb mértékben a falvastagságtól

4 ½"

7" 9 5/8 "

60 50 40 30

20 2

4

6

8

10 12

16 14 18

Cső bels ő átmérő [coll] 20


Kvantitatív kiértékelés IV. A hidraulikus zárás feltétele, hogy a jól cementezett (BI=80%)

intervallum hossza elérjen egy minimális értékét. A szükséges hossz a csőátmérő fügvénye

5

M inimálisan szükséges cementezett hossz [m]

BI=80% 4

3

2

1

0 5

6

7

8

9

10

C sőátmér ő [ coll]

F orrás: S chlumberger



27


Kvantitatív kiértékelés V.

Minél kisebb a kötési index értéke, annál nagyobb a hidraulikus záráshoz szükséges cementezett szakasz hossza.

I n t e r v a l

3 0

BI = 60 %

2 5

BI = 70 %

2 0 1 5

BI = 80 %

1 0 5

[ft]

5

6

7

8

9

10

Casing O.D. [in]


Kvantitatív kiértékelés, példa I.



28


Kvantitatív kiértékelés, példa I. folytatás


Kvantitatív kiértékelés, példa II.

A két kút egymás közvetlen közelében mélyült, de eltérő módon cementezték őket.



29


Speciális problémák

CBL nagyátmérőjű csövekben

A nagyátmérőjű csövek részben azért jelentenek problémát, mert nagyobb energiájú eszközt és speciális központosítót igényelnek (erre felkészülünk), másrészt mert a hagyományos eszközök egy mélységpontban csak egy integrált adattal jellemzik a kötést. Rejtve maradhatnal például csatornák.

Műanyag cső cementezésének vizsgálata

A műanyagcsövekben, a csövek fizikai tulajdonságai miatt a hagyományos eszközökkel csak kvalitatív kiértékelést lehet végezni, a kötési index számszerűen nem határozható meg.


CBL műanyagcsőben

Ha jó a cementezés, az első beérkezések a formációból érkeznek, emiatt az amplitúdóik nem jellemzik a kötést. Rossz kötés esetén a csőhullámok felismerhetőek



30


Összefoglalás

A cementezés kényes és fontos művelet. Kihat a kút minőségére és az esetleges felhagyás költségeire. Minősége közügy! Ellenőrzés kell! A technikai feltételek adottak Kulcsfontosságú a szabályozás szabályozás..


Az olcsóság csábító, de sokba kerülhet! GEO--LO G Kf t. SZAKMAI NAP Budapest, 2006. december 6. GEO


31


Köszönöm a figyelmüket.



32

CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUTAKBAN CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUT AKBAN. Buránszki József Geo-Log Kft Tartalom:

Recommend Documents