Методы контроля состояния обсадных труб

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по дисциплине «Геофизические исследования скважин» на тему:

«Методы контроля состояния обсадных труб»

Самара 2013 г.

Содержание

Введение

1. Геофизические исследования для изучения технического состояния обсадных труб и цементного камня (ГИС-техконтроль)

2. Обсадная колонна как объект контроля

2.1 Основные виды дефектов обсадных колонн

2.2 Геометрические размеры обсадных труб нефтяного сортамента

2.3 Отклонения геометрических размеров обсадных труб от номинальных значений

3. Основные задачи контроля технического состояния крепи скважин

4. Методы ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

4.1 Обязательный комплекс ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

4.2 Дополнительный комплекс ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

4.3 Методы ГИС для изучения состояния цементного кольца в заколонном пространстве скважин

4.4 Обязательный комплекс ГИС для изучения состояния цементного кольца

4.5 Дополнительный комплекс ГИС для изучения состояния цементного кольца

4.6 Методы ГИС для изучения путей миграции газа и движения жидкости в заколонном пространстве скважин

5. Мониторинг технического состояния крепи скважин на подземных хранилищах газа

Список литературы



Введение

В настоящей работе рассматриваются геофизические исследования для изучения технического состояния обсадных колонн и цементного камня, предопределяется необходимость проведения мониторинга технического состояния крепи скважин на подземных хранилищах газа, приводятся виды работ по контролю технического состояния скважин, показаны основные задачи контроля технического состояния крепи скважин.

Эксплуатационная надежность и экологическая безопасность скважины как сложного инженерного сооружения во многом определяется техническим состоянием обсадных колонн, являющихся основным элементом крепи. Повреждения обсадных колонн являются причинами различных осложнений, предопределяют межколонные проявления и межпластовые перетоки, загрязнение недр, источников водоснабжения и окружающей среды, а при определенных условиях могут приводить к открытым фонтанам, грифонам и другим аварийным ситуациям.

Скрытые дефекты труб часто образуются и в процессе проведения погрузочно-разгрузочных операций и транспортировки их на буровую. Последнее обуславливает необходимость проведения в ответственных случаях дефектоскопии обсадных труб до и после их спуска в скважину.

При эксплуатации скважин повреждения обсадных колонн могут происходить из-за механических напряжений, образующихся в разных частях обсадных труб при воздействии внутреннего давления при опрессовках, нагнетании в пласт жидкости и гидравлическом разрыве пласта из-за изменения теплового режима скважин, снижения пластового давления, разрушения призабойной зоны (при выносе песка и истощения пластов), усталостных явлений в материале труб и т.п.

На поздней стадии эксплуатации скважин часто имеют место коррозионные повреждения обсадных колонн (особенно при наличии углекислого газа и сероводорода в пластовом флюиде).

Таким образом, оказывается необходимым осуществлять мониторинг на протяжении всей "жизни" скважин как при строительстве, так и при их эксплуатации путем проведения комплексных геофизических исследований в следующей последовательности и направлениях:

снятие фоновой кривой - дефектограммы (дефектоскопия обсадной колонны), характеризующей наличие или отсутствие дефектов металлургического производства труб, т.е. получение дефектоскопического паспорта обсадной колонны;

профилеметрия обсадной колонны для определения ее первоначального проходного сечения и контроля правильности свинчивания из труб с разной толщиной стенок с помощью контактных - электромеханических и бесконтактных - электромагнитных профилемеров;

определение высоты подъема цемента и оценка состояния цементного кольца (снятие фоновой кривой) по двум границам: колонна - цементный камень - порода;

дефектоскопия обсадной колонны после ее опрессовки (в случае негерметичности - для определения мест негерметичности и характера повреждений обсадной колонны);

дефектоскопия и профилеметрия обсадной колонны после ее перфорации (для определения возможных деформаций обсадных труб и наличия трещин выше и ниже зоны прострела, а также для оценки степени опасности обводнения продукции скважин из-за несоответствия длин фактического и проектного интервалов перфорации);

профилеметрия обсадных колонн для определения механического износа на участках интенсивного искривления стволов скважин;

определение остаточной толщины изношенных обсадных труб и оценка их остаточной прочности;

дефектоскопия обсадных колонн для прогнозирования и предупреждения возникновения заколонныхперетоков за счет сквозных проржавлений и других повреждений труб, образующихся при эксплуатации скважин (в зонах дефектов металлургического производства и иных дефектов, а также в зонах концентрации механических напряжений);

дефектоскопия и профилеметрия обсадной колонны перед проведением ремонтных работ, определение состояния цементного кольца (по двум границам: колонна - цементный камень - порода) и обнаружение заколонныхперетоков флюида;

дефектоскопия и профилеметрия обсадных колонн перед забуриванием наклонных и горизонтальных стволов из старых скважин.



1. Геофизические исследования для изучения технического состояния обсадных труб и цементного камня (ГИС-техконтроль)

Под техническим состоянием понимается совокупность свойств объекта, подверженных изменению в процессе эксплуатации, и характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на него, либо подлежащими определению с заданной периодичностью.

Контроль технического состояния крепи скважин (обсадных колонн и цементного камня) предусматривается "Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности", М., 1998 г. (пункты 2.6.1-2.6.4; 4.3.17) и "Правилами геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых, скважинах", М., 1999 г. (пункты 7.4; 9.1, 9.4; 10.3; 14.3; 14.7; 15.3; 16.1-16.5; 17.9; 18.1; 18.8 и др.).

Исследования в скважинах с углом наклона более 45° и скважинах с горизонтальным окончанием ствола планируют и выполняют с применением специальных технологий.

Комплекс геофизических исследований скважин с горизонтальным окончанием ствола выполняется по индивидуальным программам.



2. Обсадная колонна как объект контроля

2.1 Основные виды дефектов обсадных колонн

К основным видам дефектов обсадных колонн относятся:

сосредоточенный желобной износ замками и трубами бурильной колонны в местах интенсивного искривления и перегибов стволов скважин;

порезы и иссечение внутренней поверхности труб резцами долот при разбуривании цементных стаканов;

деформация и смятие обсадных колонн;

порывы и трещины по телу труб;

сквозные протертости и ослабления резьб в муфтовых соединениях;

потеря герметичности в муфтовых соединениях и по телу труб;

коррозионные повреждения.

2.2 Геометрические размеры обсадных труб нефтяного сортамента

Геометрические размеры обсадных труб приведены в табл.

Таблица 1

Обсадные трубы нефтяного сортамента

Условный диаметр, мм	Размер трубы, мм	Дюйм
	наружный диаметр	толщина стенки	внутренний диаметр
1	2	3	4	5
114	114,3	6	102,3	41/2
		7	100,3
		8	98,3
127	127,0	6	115	5
		7	113
		8	111
		9	109
140	139,7	6	127,7	51/2
		7	125,7
		8	123,7
		9	121,7
		10	119,7
		11	117,7
146	146	6,5	133	53/4
		7	132
		8	130
		9	128
		10	126
		11	124
168	168,3	6	155,3	63/4
		7	154,3
		8	152,3
		9	150,3
		10	148,3
		11	146,3
		12	144,33
178	177,8	7	163,8	7
		8	161,8
		9	159,8
		10	157,8
		11	155,8
		12	153,8
194	193,7	7	179,7	63/4
		8	177,7
		9	175,7
		10	173,7
		12	169,7
219	219,1	7	205,1	83/4
		8	203,1
		9	201,1
		10	199,1
		12	195,1
245	245,0	8	228,5	93/4
		9	226,5
		10	224,5
		12	220,5
273	273,1	8	257,1	103/4
		9	255,1
		10	253,1
		12	249,1
299	298,5	8	282,5	11т
		9	280,5
		10	278,5
		11	276,5
		12	274,5
324	323,9	9	305,9	123/4
		10	303,9
		11	301,9
		12	299,9
340	339,7	9	321,7	133/4
		10	319,7
		11	317,7
		12	315,7
351	351	9	333
		10	331
		11	329
		12	327
377	377	9	359
		10	357
		11	355
		12	353
407	406,4	9	388,4
		10	386,4
		11	384,4
		12	382,4
426	426	10	406	163/4
		11	404
		12	402
508	508	11	486



2.3. Отклонения геометрических размеров обсадных труб от номинальных значений

Допускаемые отклонения обсадных труб (в мм) по наружному диаметру и овальности, рассчитанные в соответствии с ГОСТ 632, показаны в табл. 2; овальность - е определяется как удвоенное отношение разности величин двух взаимно перпендикулярных диаметров, замеренных в одной плоскости, к сумме этих диаметров (РД 39-2-132-78):



3. Основные задачи контроля технического состояния крепи скважин

Основными задачами контроля являются:

получение фоновых кривых, характеризующих первоначальное техническое состояние обсадных колонн и цементного кольца с целью формирования "паспорта" технического состояния крепи скважин;

Таблица 2

Отклонения геометрических размеров обсадных труб от номинальных значений

Диаметр труб, мм	По наружному диаметру	По овальности
	Точность изготовления
	обычная	повышенная	обычная	повышенная
1	2	3	4	5
114	±1,1	±0,9	0,9	0,7
127	±1,3	±1,0	1,0	0,8
140	±1,4	±1,1	1,1	0,9
146	±1,5	±1,1	1,2	0,9
168	±1,7	±1,3	1,4	1,0
178	±1,8	±1,3	1,4	1,0
194	±1,9	±1,5	1,5	1,2
219	±2,2	±1,6	1,8	1,3
245	±3,1	+2,5	2,5	2,0
273	±3,4	±2,7	2,7	2,2
299	±3,7	±3,0	3,0	2,4
324	±4,1	±3,2	3,3	2,6
340	±4,3	±3,4	3,4	2,7
351	±4,4		3,5
377	±4,7		3,8
407	±5,1	±4,1	4,1	3,3
426	±5,3		4,2
508	±6,4	±5,1	5,1	4,1

определение зон износа обсадных колонн, остаточной толщины труб и их остаточной прочности;

обнаружение порывов и трещин по телу обсадных труб и их характера (продольных, поперечных, направленных под углом к оси обсадной колонны);

обнаружение интервалов интенсивной коррозии и сквозных проржавлений обсадных колонн;

обнаружение негерметичных муфтовых соединений и иных мест негерметичности обсадных колонн,

определение состояния цементного кольца и обнаружение интервалов заколонныхперетоков.



4. Методы ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

Для изучения технического состояния обсадных колонн применяют методы:

трубной профилеметрии (электромеханическая и электромагнитная);

электромагнитной дефектоскопии;

электромагнитной (магнитоимпульсной) толщинометрии;

гамма-дефектометрии - толщинометрии;

акустического каротажа;

высокочувствительной термометрии;

спектральной шумометрии;

дифференциальной расходометрии и высокочувствительной притокометрии;

резистивиметрии;

диэлькометрии;

закачки жидкости с добавлением веществ-индикаторов, короткоживущих радионуклидов.

Контроль свинчивания труб (зазоров между их торцами) производится методами электромагнитной дефектоскопии (электромеханической профилеметрии), а наличия технологической оснастки и правильности ее установки за обсадной колонной - методами рассеянного гамма-излучения и электромагнитной (магнитоимпульсной) толщинометрии.

Определение местоположения муфтовых соединений обсадных колонн и привязка их к геологическому разрезу производится с помощью магнитных локаторов муфт (аппаратуры электромагнитной дефектоскопии) и аппаратуры гамма-каротажа.

В зависимости от задач контроля используются все или часть указанных методов ГИС.



4.1 Обязательный комплекс ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

Обязательный комплекс ГИС включает методы:

трубной профилеметрии (электромеханической, электромагнитной);

электромагнитной дефектоскопии и толщинометрии;

акустического каротажа (видеокаротажа, спектральной шумометрии);

гамма каротажа.

Для газовых и газоконденсатных месторождений до начала разработки должны проводиться фоновые геофизические исследования, без которых значительно затруднено выявление трещин (и иных повреждений обсадных труб) и оказывается сложным определение их износа и остаточной толщины с достаточной для практических целей точностью из-за больших допусков по наружному и внутреннему диаметрам, овальности, разностенности (табл. 2).

4.2 Дополнительный комплекс ГИС для изучения технического состояния обсадных колонн

Дополнительный комплекс ГИС включает методы:

высокочувствительной термометрии;

гамма-дефектометрии - толщинометрии;

акустического каротажа (АКЦ-сканирование + спектральная шумометрия);

дифференциальной расходометрии и высокочувствительной притокометрии (расходометрии);

резистивиметрии;

диэлькометрии;

закачки жидкости с добавлением веществ-индикаторов, короткоживущих радионуклидов.

Исследования в дефектных обсадных колоннах выполняют по индивидуальным программам с привлечением указанных выше методов.

4.3 Методы ГИС для изучения состояния цементного кольца в заколотрубном пространстве скважин

Исследования проводят методами:

акустического контроля цементирования (АКЦ) с использованием аппаратуры широкополосного, многозондового акустического каротажа; высокочувствительной термометрии; спектральной шумометрии;

рассеянного гамма излучения (гамма-гамма-дефектометрии);

радиоактивного каротажа (РК) с использованием меченых веществ (короткоживущих радионуклидов).

4.4 Обязательный комплекс ГИС для изучения состояния цементного кольца

К обязательному комплексу ГИС для изучения состояния цементного кольца относятся методы:

акустического контроля цементирования (АКЦ) по границам двух сред с использованием аппаратуры широкополосного многозондового акустического каротажа;

высокочувствительной термометрии;

спектральной шумометрии.

4.5 Дополнительный комплекс ГИС для изучения состояния цементного кольца

Исследования проводят методами:

рассеянного гамма излучения (гамма-гамма-дефектометрии);

радиоактивного каротажа (РК) с использованием меченых веществ (короткоживущих радионуклидов).

Исследования выполняют по индивидуальным программам с привлечением указанных выше методов.

4.6 Методы ГИС для изучения путей миграции газа и движения жидкости в заколонном пространстве скважин

Исследования проводят методами:

высокочувствительной термометрии;

спектральной шумометрии;

акустического контроля цементирования (АКЦ) с использованием аппаратуры широкополосного многозондового акустического каротажа;

радиоактивного каротажа (НГК, временного НГК, ГГК, ИННК);

закачки жидкости с добавлением индикаторов, меченых веществ (короткоживущих радионуклидов).

Исследования выполняют по индивидуальным программам с привлечением данных кавернометрии открытого ствола скважин.



5. Мониторинг технического состояния крепи скважин на подземных хранилищах газа

исследование геофизический скважина крепь

Специфика работы обсадных колонн и цементного камня на подземных хранилищах газа (ПХГ) обусловлена цикличностью нагрузок при закачках и отборах газа. Последнее предопределяет необходимость проведения систематического контроля - мониторинга технического состояния крепи скважин ПХГ и выявления его ежегодных отклонений от ранее определенных (фоновых) значений.

Методы ГИС для исследования скважин, имеющих межколонные давления:

трубной профилеметрии (электромеханической, электромагнитной);

электромагнитной дефектоскопии и толщинометрии;

акустического каротажа (видеокаротажа, акустического контроля-цементирования по границам двух сред);

высокочувствительной термометрии:

спектральной шумометрии (с привлечением данных термометрии и кавернометрии открытого ствола скважин);

радиоактивного каротажа (НГК, временного НГК, ГГК, ИННК);

закачки жидкости с добавлением индикаторов, меченых веществ (короткоживущих радионуклидов).

Исследования выполняют в соответствии с "Методическими указаниями по оценке герметичности скважин ПХГ, имеющих межколонные давления", М., 1997 г. по индивидуальным программам.



Список литературы

1. Ипатов А. И., Кременецкий М. И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. - М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2005.

2. Латышова М. Г., Мартынов В. Г., Соколова Т. Ф.. Практическое руководство по интерпретации данных ГИС. - М.: Недра, 2007.

3. Чоловский И. П., Иванова М. М., Гутман И. С., Вагин С. Б., Брагин Ю. И. Нефтепромысловая геология и гидрология залежей углеводородов. - М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ Нефти и газа, 2002.

4. Вендельштейн Б. Ю., Резвонов Р. А. Геофизические методы определения параметров нефтегазовых коллекторов. -- М.: «Недра», 1978.

5. Гутман И. С. Методы подсчета запасов нефти и газа. -М.: Недра, 1985.

6. Жданов М. А. Нефтеромысловая геология, подсчет запасов нефти и газа. - М.:Недра, 1981.

7. Подсчет запасов нефти и газа, конденсата и содержащихся в них компонентов. Справочник. Под редакцией Стасенкова В.В., Гутмана И. С. - М.: Недра, 1989.

8. Интерпретация результатов геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. Справочник. Поредакцией Добрынина В. -- М.: Недра, 1988.

9. Спутник нефтепрмыслового геолога. Справочник. Под ред. Чоловского И. П. - М.: Недра, 1989.

10. Инструкция по применению Классификации запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов. М.: Изд-во ГКЗ СССР, 1984.

Размещено на Allbest.ru

...