Система для контроля коррозионного состояния обсадных колонн действующих скважин

Полезная модель относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использована при контроле коррозионного состояния обсадных колонн (ОК) и насосно-компрессорных труб (НКТ) скважин. Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является контроль коррозионного состояния ОК и НКТ скважин прямым методом исследования. Существо полезной модели заключается в том, что скорости коррозии ОК и НКТ контролируются путем измерения толщин стенок труб с помощью бесконтактных толщиномеров, например, магнитоимпульсного дефектоскопа (МИД), в различные моменты времени, например, через год. Затем путем сравнения полученных результатов определяют изменение толщины стенки контролируемой трубы за год, т.е. скорость коррозии. (1 н.п. и 2 з.п. ф-лы; 4 ил.).

Полезная модель относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использована при контроле коррозионного состояния обсадных колонн (ОК) и насосно-компрессорных труб (НКТ) действующих скважин.

Известна система, того же назначения, содержащая измерительный зонд, установленный в контролируемой ОК и выходная аппаратура (ВА), подключенная к выходу измерительного зонда, /а.с. СССР 996723, кл. Е21В 47/00, 1983/.

Данная система принята за прототип.

В прототипе коррозионное состояние системы ОК контролируют, измеряя падение потенциала вдоль фонтанной колонны при помощи измерительного зонда и потенциал какой-либо точки фонтанной колонны относительно электрода сравнения, расположенного на некотором расстоянии от устья скважины.

Недостатком прототипа является сложность и косвенный характер контроля коррозионного состояния ОК и связанные с этим погрешности контроля из-за множества необходимых допущений при оценке коррозионного состояния ОК.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль коррозионного состояния ОК и НКТ скважин прямым методом, что позволяет упростить известную систему и повысить ее точность.

Данный технический результат достигают за счет того, что известная система, содержащая измерительный зонд, установленный в контролируемой колонне, и блок вторичной аппаратуры, подключенный к выходу измерительного зонда, а также спуско-подъемное устройство с датчиком глубины, дополнительно содержит первый радиомодем, управляемый вход которого соединен с выходом блока вторичной аппаратуры, и диспетчерский пункт, снабженный вторым радиомодемом, блоком управления и регистрирующей аппаратурой, при этом управляемый вход второго радиомодема соединен с выходом блока управления, а выход радиомодема - с регистрирующей аппаратурой, причем измерительный зонд выполнен в виде толщиномера стенок обсадных колонн.

Радиомодем диспетчерского пункта связан по радиоканалам с N радиомодемами аналогичных действующих скважин, при этом регистрирующая аппаратура выполнена N канальной, а ее управляемый вход связан с блоком управления.

Измерительный зонд выполнен в виде нескольких бесконтактных толщиномеров, работающих на основе различных физических полей, преимущественно радиоактивного и электромагнитного.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема аппаратуры; на фиг.2 - схема электронных блоков диспетчерского пункта; на фиг.3 и 4 - дефектограммы, поясняющие работу аппаратуры.

Аппаратура содержит каротажную систему, состоящую из спускоподъемных устройств 1 (СПУ 1), установленных на N контролируемых скважинах 2₁2_N, где N=2, 3,.... В состав каждого СПУ 1 входит измеритель глубин h₁h_N.

На кабель-тросах 3₁3_N каротажных систем установлены толщиномеры 4₁4_N (фиг.1).

Имеются также блоки 5 вторичной аппаратуры (БВА 5) и радиодем 6 (РМ6).

В состав системы контроля входит диспетчерский пункт 7 (ДП 7) с приемопередающей антенной 8, выполненный, например, в виде радиомодема 9, блока 10 управления (БУ10) и многоканального регистрирующего устройства 11. Блоки 10, 11 могут быть выполнены на основе компьютера (фиг.2).

ДП 7 связан с БВА 5 по радиоканалам.

Возможен вариант связи ДП 7 с БВА 5 каждой контролируемой скважины 2 по кабелю (данный вариант не описан).

В качестве толщиномера 4 может быть применен бесконтактный толщиномер, например, магнитоимпульсный дефектоскоп (МИД) или радиоактивный толщиномер.

Особенно эффективно применение бесконтактного толщиномера, основанного на использовании различных физических полей, например, радиоактивного и электромагнитного. Использование физических полей различной природы позволяет повысить надежность контроля коррозионного состояния ОК скважин 2.

Система работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации скважин 2 проводят измерение фоновых значений диаметра ОК и НКТ и толщин их стенок.

После ввода скважин 2 в эксплуатацию проводят контроль технического состояния ОК путем выявления участков развития коррозии.

Для этого необходимо знать величину скорости коррозии труб, которая устанавливается по временным замерам (дефектоскопии - толщинометрии), получаемым, например, с помощью МИД.

Определяется изменение толщины стенки труб (мм) за время t (год) на измеренной глубине h, прошедшее между двумя геофизическими обследованиями колонны, или изменение толщины стенки труб от номинального (фонового) значения за время от окончания строительства скважины до момента выполнения ее обследования.

Расчет остаточного ресурса колонны выполняется при максимальном значении установленной скорости коррозии с учетом погрешности прибора.

Информацию о толщине стенок и о зонах развития коррозии труб несет толщиномер 4, например, МИД.

Магнитоимпульсная дефектоскопия позволяет исследовать одну (центральную) колонну или одновременно две колонны, например, НКТ и ОК, с выявлением интервалов коррозии.

Участки коррозии отмечаются на диаграммах как зоны локального изменения сигнала, приуроченного к той или иной колонне.

По материалам сопоставления данных МИД с фактическими данными и с материалами других методов зоны коррозии, как правило, возникают на местах какого-либо ранее механического износа колонны, либо в местах, близких к негерметичным муфтовым соединениям.

Примеры выявления в НКТ аномалии записи выходных сигналов МИД приведены на фиг.3, 4 полученных в конкретных скважинах.

На фиг.3 фоновый и повторный сигналы выполнены с интервалом во времени 8 лет. В ряде интервалов выявлены аномальные зоны - превышение амплитуды на ранних временах по фоновому замеру над величиной сигнала по повторному замеру. С увеличением времени задержек расхождений в амплитудах практически не наблюдается. Поэтому можно сделать заключение о развитии коррозии в ближней исследуемой колонне, т.е. в НКТ.

В другой скважине (фиг.4) расхождение показаний магнитоимпульсной дефектоскопии на больших задержках (8 лет) указывает на развитие коррозии эксплуатационной колонны.

Результаты измерений (фиг.3, 4) регистрируются в БВА 5 и затем по радиоканалам направляются на ДП 7, где подвергаются дальнейшему анализу.

Таким образом, можно сделать вывод о высокой информативности предложенной системы исследования коррозионного состояния ОК. Скорость коррозии в данном способе определяется прямым способом, исходя из ее определения. Чем достигается поставленный технический результат.

1. Система для контроля коррозионного состояния обсадных колонн действующих скважин, содержащая измерительный зонд, установленный в контролируемой колонне, и блок вторичной аппаратуры, подключенной к выходу измерительного зонда, а также спускоподъемное устройство с датчиком глубины, отличающаяся тем, что дополнительно содержит первый радиомодем, управляемый вход которого соединен с выходом блока вторичной аппаратуры, и диспетчерский пункт, снабженный вторым радиомодемом, блоком управления и регистрирующей аппаратурой, при этом управляемый вход второго радиомодема соединен с выходом блока управления, а выход радиомодема - с регистрирующей аппаратурой, при этом измерительный зонд выполнен в виде толщиномера стенок обсадных колонн.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что радиомодем диспетчерского пункта связан по радиоканалам с N радиомодемами аналогичных действующих скважин, при этом регистрирующая аппаратура выполнена N канальной, а ее управляемый вход связан с блоком управления.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что измерительный зонд выполнен в виде нескольких бесконтактных толщиномеров, работающих на основе различных физических полей, преимущественно радиоактивного и электромагнитного.