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

Átírás

1 CEMENTKÖTÉS VIZSGÁLATA VÍZKUTAKBAN Buránszki József Geo-Log Kft Kutak cementezése Tartalom: 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 Buránszki József, Geo-Log Kft.,

2 Vízkút I. vezércső béléscső cementezés szűrőcső kavicsolás Vízkút II. A tömszelence nem engedi, hogy a víz a szűrőt kikerülve jusson a kútba. cementezés tömszelence Buránszki József, Geo-Log Kft.,

3 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. Buránszki József, Geo-Log Kft.,

4 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 Buránszki József, Geo-Log Kft.,

5 A cementezés szerepe Mechanikailag tartja, támasztja a csövezést Védi a csövezést a korróziótól Zárja a csövezésen kívüli gyűrűsteret A gyűréstér zárása megakadályozza a fúrás által harántolt rétegek közötti nemkívánatos áramlásokat és ezáltal a! termelőrétegek esetleges elszennyeződését. A csövezésen belül vagy kívül Egy vagy több lépcsőben Több lépcsőben végzett cementezés esetén gyakran kombinálják a külső belső cementezést Cementezési módok Buránszki József, Geo-Log Kft.,

6 A geofizika szerepe a cementezés tervezésében és kivitelezésében Előzetes adatgyűjtés A szükséges cement mennyisége, a fúrólyuk geometriája (talp, lyukátmérő, kavernák helye, szűkületek) LYUKBŐSÉG (CALIPER) Harántolt kőzetek (litológia) ELLENÁLLÁS, TERM. GAMMA Problémás helyek (öblítőfolyadék vesztés, vízberáramlás...) HŐMÉRSÉKLET, FOLYADÉKELLENÁLLÁS Folyamat ellenőrzés Cement tető helyének meghatározása HŐMÉRSÉKLET Minőség ellenőrzés Cementkötés vizsgálata CBL A cementezés minőségét befolyásoló tényezők Lyuk geometria A cső központosítottsága A cement áramlási sebessége Iszaplepény eltávolítottság Adalékok A cementezés pénzbe kerül!!! Buránszki József, Geo-Log Kft.,

7 Figyelő kút Ez a figyelő kút láthatóan nincs cementezve Buránszki József, Geo-Log Kft.,

8 Figyelő kút, mérések A csősérülés és Figyelő kú, vízbeáramlás, mérések 2. helye szűrő Buránszki József, Geo-Log Kft.,

9 Figyelő kút, befejező kép A cementezetlen cső könnyebben sérül Mély termálkút Buránszki József, Geo-Log Kft.,

10 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 ban épült vízkút Felfelé melegebb a víz, mint lejjebb Buránszki József, Geo-Log Kft.,

11 1960-ban épült vízkút 2. A kút vize 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 hiányában nem lehet megbízhatóan eldönteni, hogy a víz a Egy béléscső keskeny mellett zóna, szivárog-e a legfelső le, vagy szűrő egy legteteje repedezett adja a zónából termelés származik. közel 70%-át! Buránszki József, Geo-Log Kft.,

12 A cementezés minőségének ellenőrzése Cementkötés mérés, az eszköz I. A cementkötést akusztikus szondával 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 Geo-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 rendelkezésre. A A V Buránszki József, Geo-Log Kft.,

13 Cementkötés mérés, az eszköz II. Adó Adó Vevő Cementkötés mérés, az adatok A Geo-Log Kft a mérés során a teljes hullámképet 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) kiemelten fontos adatok, de maga a hullámkép is hasznos a cementkötés vizsgálatában. Amp T T Buránszki József, Geo-Log Kft.,

14 Az ún. Variable Density Log (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. Szines VDL Buránszki József, Geo-Log Kft.,

15 A cementkötés mérés elve Az 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 esetében viszont a csövet és a cementet együtt. Ugyanaz az energia a nagyobb tömeget csak kisebb amplitúdójú rezgésbe képes hozni. A A V Nincs Nincs cement cement Jó kötés Jó kötés Jelfeldolgozás Az első (három) hullám amplitúdó jellemzi a cement kötést. Amplitúdó mérés A lövés pillanata T 0 Detektálási küszöb A beérkezés pillanatában egy időkapu nyílik. A feldolgozó egység megkeresi a kapun bel ül a jel csúcsát. A csúcs magassága lesz az első beérkezés amplitúdója. Amplitúdó [mv ] Terjedési idő A detektálás kezdete A beérkezés pillanata, amikor a vevő jelének amplitúdója meghaladja a detektálási küszöböt Idő [msec] Buránszki József, Geo-Log Kft.,

16 A szabad cső esete Nincs cement, vagy a cement nincs hozzákötve a csőhöz Nincs, ami csillapítsa a rezgést Nagy a mérhető jelamplitúdó 5 3 T 0 E1 küszöb 2 TT T Jól kötött cement I. 5 Jól kötött cement esetében a cső nem rezeg szabadon, kicsi a mérhető amplitúdó 3 2 T Buránszki József, Geo-Log Kft.,

17 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). A kőzeten át visszatérő hullámok amplitudója a kőzet mechanikai tulajdonságaitól függően kifejezetten nagy is lehet. A hullámképen tehát az ún. formáció hullámokat látjuk tisztán, világosan, a kőzet inhomogenitásától függően egyenesebb vagy hullámosabb vonalak formájában. Geo-Log szelvénye Buránszki József, Geo-Log Kft.,

18 Változó minőségű kötés A cső kerületének minél nagyobb részén hiányzik, vagy rosszul kötött a cement, az észlelt amplitúdó annál nagyobb, annál inkább közelít a szabad csőben mérhetőhöz CBL: Poor Bond T A cement rosszul kötött a csőhöz Erős csőhullmok, melyeket nem követnek erős formáció hullámok. Az amplitúdó közepes vagy magas. (Figyeljük meg a hullámképet!) Buránszki József, Geo-Log Kft.,

19 CBL nagysebességű kőzetekben Vannak olyan kőzetek, 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 beérkezés amplitudója nem a csőben terjedő hullámoké, hanem a kőzeté! A mért amplitúdó nem jellemzi a kötést! Ugyanez a helyzet áll elő normál kőzetekben, ha a cső anyaga műanyag 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 T Buránszki József, Geo-Log Kft.,

20 A központosítás szerepe II. Eredő hullámalak Rövid utas hullám T 0 küszöb TT Normál hullám Késleltett hullám A központosítatlan szonda torz hullámalakot és hamis amplitúdót eredményez Speciális központosító Speciális központosító 600mm-es átmérőhöz Buránszki József, Geo-Log Kft.,

21 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-szel (Bond Index 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. (A csatlakozásokon áthaladó hullám veszít az energiájából.) Az amplitudó állandósága is azt jelzi, hogy csőhullámot látunk Jó cement esetén a csőkötések helyei nem vagy alig láthatók a hullámképen Buránszki József, Geo-Log Kft.,

22 Kvalitatív kiértékelés, példa II. I Az első beérkezést követő hullámok vonalai közel párhuzamosak és állandó amplitúdójúak tehát csőhullámok (hegesztett cső volt, ezért nem láthatóak ak a csőkötések) sek) Az amplitúdó egyenletesen magas rossz a kötés, hiányos a cementpalást Kvalitatív kiértékelés, példa III. I I. Erős, egyenletes csőhullámok, látható csőkötések gyengén kötött cement A természetes gamma szelvény tanúsága szerint a szűrőt részben impermeábilis zónába helyezték. Buránszki József, Geo-Log Kft.,

23 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, a hullámos vonalakról viszont felismerhetők a formációból jövők jó a cementezés Buránszki József, Geo-Log Kft.,

24 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 Buránszki József, Geo-Log Kft.,

25 Kvantitatív kiértékelés I. cement cső Amplitudó csillap ítás [%] A kerület cementtel fedett része [%] nincs cement Az amplitúdó gyengülésének mértéke arányos a cső teljes kerületének cementtel fedett hányadával Kvantitatív kiértékelés II. A kötési index meghatározá- sához ismerni kell a szabad- (FP)) és a teljesen becementezett csőben mérhető (BP)) amplitúdók értékét CBL Amplitúdó 10 0 FP 10 4 BP % Cementezett kerület [%] = Kötési Index (BI) Buránszki József, Geo-Log Kft.,

26 Kvantitatív kiértékelés III. A szabad csőben mérhető amplitúdó (FP)) értékét próbakútban végzett mérésekkel határozzuk meg. (Különleges átmérők esetén szükség lehet egy mérésre a mérendő csőben a cementezés előtt.) A 100 %-os cementnek megfelelő amplitúdót (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" ) Buránszki József, Geo-Log Kft.,

27 A cső átmérő hatása A szabad csőben mérhető amplitúdó elsősorban a cső átmérőjétől függ és kisebb mértékben a falvastagságtól CBL Amplitúdó ½" Cső belső átmérő [coll] " 9 5/8 " 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 Minimálisan szükséges cementezett hossz [m] BI=80% Csőátmérő [coll] F orrás: Schlumberger Buránszki József, Geo-Log Kft.,

28 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 [ft] BI = 60 % BI = 70 % BI = 80 % Casing O.D. [in] Kvantitatív kiértékelés, példa I. Buránszki József, Geo-Log Kft.,

29 Kvantitatív kiértékelés, példa I. folytatás Kvantitatív kiértékelés, példa II. I A két kút egymás közvetlen közelében mélyült, de eltérő módon cementezték őket. Buránszki József, Geo-Log Kft.,

30 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 Buránszki József, Geo-Log Kft.,

31 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. Az olcsóság csábító, de sokba kerülhet! Buránszki József, Geo-Log Kft.,

32 Köszönöm a figyelmüket. Buránszki József, Geo-Log Kft.,