DE1274540B

DE1274540B - Method for ensuring the achievement of an upper boundary surface of a cement backfill of a casing in a borehole

Info

Publication number: DE1274540B
Application number: DEH58585A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Higgins
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1966-02-17
Publication date: 1968-08-08

Description

Verfahren zur Sicherstellung der Erreichung einer oberen Grenzfläche einer Zementhinterfüllung eines Futterrohres in einer Bohrung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur SichersteRung der Erreichung einer oberen Grenzfläche einer Zementmischung, die als Hinterfüllung in den ringförmigen Raum zwischen einem Futterrohr und einer Bohrlochwandung bei einer öl- oder Gasbohrung od. dgl. eingebracht wird.A method for ensuring the achievement of an upper interface of a cement back-filling of a casing in a bore, the invention relates to a method for secure esterification of achieving an upper boundary surface of a cement mixture od as backfill in the annular space between a casing and a borehole wall in an oil or gas well . Like. is introduced.

Es ist allgemein bei einer ölbohrung und insbesondere bei einer Hochseeölbohrung wichtig, daß die Zementhinterfüllung in den Ringraum zwischen Bohrlochwandung und Futterrohr von der Sohle des Bohrlochs genügend hoch hinauf reicht, um das Futterrohr abzudichten und festzuhalten. Bei Hochseebohrungen muß die Zementhinterfüllung des Futterrohres von der Bohrlochsohle bis zum Meeresboden hinauf reichen. In vielen Fällen ist es schwierig festzustellen, wann die Zementmischung den Ringraum vollständig ausgefüllt hat. Insbesondere bei Bohrungen im Schelfgebiet der Meere entsteht im weichen Meeresgrund im allgemeinen während des Bohrens ein Krater, der das Erkennen der eingebrachten Zementmenge erschwert.It is common with an oil well and particularly with an offshore oil well important that the cement backfill in the annular space between the borehole wall and Casing from the bottom of the borehole is high enough to reach the casing to seal and hold. In the case of deep-sea drilling, the cement backfill of the Liner from the bottom of the borehole to the seabed up. In many In cases it is difficult to determine when the cement mix will completely fill the annulus has filled out. Particularly when drilling in the shelf area of the seas occurs in the soft sea floor in general while drilling a crater that is recognizing the amount of cement introduced.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Höhe des in dem ringförmigen Raum um das Futterrohr herum eingefüllten Zements bekannt. Bei Bohrungen im Schelfgebiet wurde durch Taucher festgestellt, ob die Zementmischung bis zum Meeresgrund eingedrungen ist. Diese insbesondere für Schelfbohrungen angewendete visuelle Methode wird erschwert durch den nur geringen sichtbaren Unterschied zwischen dem Schlamm am Meeresgrund und der Zementmischung. Außerdem verursacht der durch das Einpumpen der Zementmischung aufgewühlte Schlamm eine Trübung des Wassers und behindert zusätzlich die Sicht.There are already various methods of determining the amount of the cement filled in the annular space around the casing is known. at Drilling in the shelf area was determined by divers to determine whether the cement mixture has penetrated to the bottom of the sea. This especially used for shelf drilling visual method is made more difficult by the small visible difference between the mud on the ocean floor and the cement mix. Also caused by pumping in the cement mix made the water cloudy and the mud churned additionally obstructs the view.

Es wurden auch bereits Fernsehkameras herabgelassen, um den Meeresgrund in der Nähe der Verrohrung optisch zu untersuchen.TV cameras have also been lowered to the bottom of the sea to be examined optically in the vicinity of the piping.

Nach einem anderen Verfahren werden der Zementhinterfüllung von Futterrohren verschiedene radioaktive Markierungsstoffe zugesetzt, die mittels entsprechender als Detektoren ausgebildeter Anzeigegeräte eine Feststellung der Höhe der hinterfüllten Zementsäule oder verschiedener Zementierungsstufen ermöglichen. Hierbei wurde so vorgegangen, daß nach entsprechender Vorbereitung des Bohrloches eine als genügend erachtete, mit den Markierungsstoffen vermischte Zementmenge eingepumpt wurde und danach durch Logsonden versucht wurde, die räumliche Ausbildung der Zementhinterfüllung auszumessen.Another method is the cement backfilling of casing pipes various radioactive markers added by means of appropriate as detectors designed display devices a determination of the level of the backfilled Cement column or different cementation stages allow. This became so proceeded that after appropriate preparation of the borehole one as sufficient considered that the amount of cement mixed with the marking materials was pumped in and an attempt was then made by log probes to determine the spatial formation of the cement backfill to measure.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht jedoch keine Steuerung des Einbringvorganges der Zementmischung. Wenn z, B. die Zementmischung unerwartet in Gesteinspalfen abgelaufen ist, so kann man zwar durch nachträgliche Log-Messungen feststellen, daß die Zementierung mißlungen ist, zur Vervollständigung der gewünschten Zementierung sind jedoch umfangreiche zusätzliche Arbeiten notwendig.However, such a method does not allow the introduction process to be controlled the cement mix. If, for example, the cement mix expired unexpectedly in rock hollows is, it can be determined by subsequent log measurements that the cementation has failed, but extensive work is required to complete the desired cementation additional work necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbringen der Zementhinterfüllung eines Futterrohres unter Vermeidung der erwähnten Nachteile so zu steuern, daß ein Aufsteigen der Zementmischung in dem Ringraum bis zu der jeweils gewünschten Höhe mit Sicherheit ermöglicht werden kann.The invention is based on the task of introducing the cement backfill to control a casing while avoiding the disadvantages mentioned so that a The cement mixture rises in the annulus to the height desired in each case can be made possible with certainty.

Gemäß der Erfindung wird unter Verwendung von auf bestimmte Eigenschaften der Zementmischung ansprechenden Geräten in der Weise verfahren, daß wenigstens ein auf die Zementmischung ansprechendes Gerät vor dem Einbringen der Zementmischung in der zu überwachenden Höhe angeordnet wird und daß die Zementmischung so lange in den Ringraum gepumpt wird, bis ein mit dem Gerät verbundenes Anzeigegerät anzeigt, daß die Zementmischung die gewünschte Höhe erreicht hat.According to the invention, using on certain properties the cement mixture responding devices in such a way that at least a device responsive to the cement mix prior to placing the cement mix is arranged at the height to be monitored and that the cement mixture is so long is pumped into the annulus until a display device connected to the device indicates that the cement mixture has reached the desired height.

Das auf die Zementmischung ansprechende Gerät kann sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Futterrohres angeordnet sein. Zur Sicherung der Anzeige ist es zweckmäßig, mehrere Geräte sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Futterrohres vorzusehen. Zur Überwachung des Aufsteigens der Zementmischung im Ringraum können die Geräte ferner in verschiedenen Tiefen angebracht werden.The device responding to the cement mixture can be on the outside as well as on the inside of the casing. To secure the display is it appropriate to several Devices both on the outside and to be provided on the inside of the casing pipe. To monitor the ascent of the Cement mixture in the annulus can also be installed at different depths will.

Das auf die Zementmischung ansprechende Gerät kann ein Detektor für Gammastrahlen sein, wenn der Zementmischung in bekannter Weise eine geringe Menge eines radioaktiven Markierungsstoffes zugesetzt wird. Man kann auch eine gegen die Umgebung abweichende Temperatur der Zementmischung durch ein entsprechend temperaturempfindliches Gerät auswerten, oder es kann sinngemäß der pH-Wert der Zementmischung zur Auslöse der gewünschten Anzeige benutzt werden. Insbesondere bei Bohrungen im Schelfgebiet der Meere ist es zweckmäßig, das oder die Geräte in Höhe des Meeresbodens anzuordnen, um so die vollständige Ausbildung des Zementmantels sicherzustellen.The device responsive to the cement mix may be a detector for Be gamma rays when the cement mixture is known to be a small amount a radioactive marker is added. You can also do one against the Environment deviating temperature of the cement mixture by a correspondingly temperature-sensitive Evaluate the device, or the pH value of the cement mixture can be used to trigger it the desired display can be used. Especially when drilling in the shelf area of the seas, it is advisable to place the device or devices at the level of the sea floor, in order to ensure the complete formation of the cement jacket.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Anwendung des Verfahrens näher erläutert.The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated application of the method explained in more detail.

An der Außenseite eines in ein Bohrloch 12 eingesetzten Futterrohres 10 sind zwei Zement-Ermittlungs-Geräte in Form von Gammadetektoren 14 und 20 angebracht. Innerhalb des Futterrohres 10 sind zwei gleiche Detektoren 16 und 18 angeordnet. Die Gammadetektoren sind über elektrische Leitungen 22 an eine Schaltvorriähtung 24 mit Verstärker 26 angeschlossen, dessen Ausgang zu einem Anzeigegerät 28 führt, das die von den Detektoren gelieferten Signale hörbar oder sichtbar anzeigt.On the outside of a casing 10 inserted into a borehole 12, two cement detection devices in the form of gamma detectors 14 and 20 are attached. Two identical detectors 16 and 18 are arranged within the casing 10. The gamma detectors are connected via electrical lines 22 to a switching device 24 with an amplifier 26 , the output of which leads to a display device 28 which audibly or visibly displays the signals delivered by the detectors.

Der durch das Rohr 11 in den Ringraum zwischen Bohrloch 12 und Futterrohr 10 gepumpten Zementmischung 30 wird eine geringe Menge Gaminastrahlen aussendenden Materials zugesetzt. Sobald die Zementmischung die Höhe der vier Detektoren erreicht, registriert das Anzeigegerät 28 eine scharfe Erhöhung in der Gamma-Ausstrahlung.To the cement mixture 30 pumped through the pipe 11 into the annulus between the borehole 12 and casing 10 , a small amount of material emitting gamma rays is added. As soon as the cement mix reaches the level of the four detectors, the display device 28 registers a sharp increase in the gamma radiation.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann vielfach abgewandelt werden. Es ist lediglich erforderlich, die Detektoren irgendwo innerhalb des Bohrloches 12 an der Außenwand oder Innenwand des Futterrohres 10 anzubringen. Durch Anordnung der Detektoren in verschiedenen Höhen des Futterrohres kann nicht nur die Höhe der Zementhinterfüllung bestimmt, sondern auch der Verlauf der Zementierung während des Einpumpens der Zementmischung genau verfolgt werden. Die Zahl der erforderlichen Detektoren ist von der Abmessung des Futterrohres, der Größe der Detektoren, dem Grad der gewünschten Genauigkeit u. dgl. abhängig. An Stelle der Gammadetektoren 14, 16, 18, 20 können zur Ermittlung der Höhe der Zementhinterfüllung auch Geräte verwendet werden, die auf andere physikalische Werte, z. B. den pH-Wert der Zementinischung, Temperaturunterschiede zwischen dem Bohrloch und dem eingebrachten Zement, optische oder magnetische Ausstrahlungen, ansprechen. Man kann auch Änderungen der Kapazität oder der elektrischen Leitfähigkeit zur Anzeige der Höhe der Zementhinterfüllung verwenden.The method according to the invention can be modified in many ways. It is only necessary to mount the detectors somewhere within the borehole 12 on the outer wall or inner wall of the casing 10. By arranging the detectors at different heights of the casing, not only the height of the cement backfill can be determined, but also the course of the cementation during the pumping in of the cement mixture can be precisely followed. The number of detectors required depends on the size of the casing, the size of the detectors, the degree of accuracy desired, and the like. Instead of the gamma detectors 14, 16, 18, 20, devices can also be used to determine the height of the cement backfill that relate to other physical values, e.g. B. the pH of the cement mixture, temperature differences between the borehole and the introduced cement, optical or magnetic emissions address. Changes in capacitance or electrical conductivity can also be used to indicate the level of cement backfill.

Claims

Claims: 1. A method for ensuring the achievement of an upper boundary surface of a cement backfill of a casing in a borehole using devices which respond to predetermined properties of the cement mixture, characterized in that at least one device (14, 16, 18, 20) responding to the cement mixture is placed before the introduction of the cement mixture at the height to be monitored and that the cement mixture (30) is pumped into the annulus until a display device (28) connected to the device (14, 16, 18, 20) indicates that the Cement mix has reached the desired height.

2. The method according to claim 1, characterized in that the responsive to the cement mixture device (14) is arranged on the outside of the casing (10) . 3. The method according to claim 1, characterized in that the responsive to the cement mixture device (16) is arranged on the inside of the casing (10) . 4. The method according to claim 1, characterized in that a plurality of responsive to the cement mixture devices (14, 16, 18, 20) both inside and outside of the casing (10) are arranged at the same or different depths. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the responsive to the cement mixture device (14, 16, 18, 20) is arranged at the level of the seabed. Contemplated publications: USA. Patents No. 2843459, 2904112, 2942462, 3012145, 3038076;. "Coraposite Catalog", 26th revision, Vol. 2, p. 2194.