CC BY
32
УДК 620.193
С. А. Долгих, В. Э. Ткачева, Ф. Ш. Шакиров, А. Ф. Миназова
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ КУСТОВОЙ СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
ОБСАДНЫХ КОЛОНН НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
Ключевые слова: обсадная колонна, катодная защита, защитный потенциал, схема подключения станции катодной
защиты.
Приведены результаты промысловых исследований, связанные с технологией подключения станции катодной защиты к обсадным колоннам куста скважин.
Keywords: well casing, cathodic protection, protective potential, wiring diagram for cathodic protection station.
The field research results related to technology of connect the cathodic protection station to well casings bush are shown.
Введение
Скважины нефтяных месторождений
стабилизируют с помощью обсадной колонны, наиболее ответственная часть которой располагается в верхних водоносных горизонтах. Околотрубное пространство между наружной поверхностью обсадной трубы и окружающими породами заполняется цементным раствором с целью защиты скважины от обрушения под давлением пород и защиты от коррозии. По ряду причин [1 - 3] цементное кольцо нарушается с течением времени либо при несоблюдении технологического регламента, в результате чего на поверхности трубы происходит локализация коррозионных процессов. При этом геологические пласты с различными свойствами (таких как проводимость, удельное сопротивление, температура, концентрация агрессивных компонентов, окислителя) могут приводить к росту коррозионной активности. Распределение катодных и анодных реакций на внешней поверхности обсадных труб возможно при использовании электрохимической защиты, оснащением которой подлежат все нефтяные скважины [4].
На территории нефтегазодобывающих управлений ПАО «Татнефть» катодную защиту от коррозии реализуют по кустовой и реже по индивидуальной схемам. При этом на одном кусте могут находиться до восьми скважин. При эксплуатации такой системы катодной защиты до настоящего времени периодически возникали проблемы, связанные с обрывом катодных дренажных кабелей, в результате проведения земляных работ либо в процессе текущего ремонта составляющих скважины, а также при несоблюдении глубины прокладки кабеля (она должна быть не менее 1м). При кустовой схеме вероятность обрыва кабелей повышается за счет их эквивалентного увеличения, т. к. при подключении станции катодной защиты (СКЗ) кабель подводится отдельно к каждой обсадной колонне куста через диодно-резисторный блок типа БРТ.
Цель данной работы - проведение исследований по изучению технологической целесообразности соединения скважин общей металлической шиной и подачи общего тока на группу скважин в отсутствие БРТ в сравнении с существующей схемой [5]
использования отдельных дренажных кабелей и регулировки тока защиты на каждую обсадную колонну (рис. 1).
а
2 - СКЗ; 3 - БРТ; 4 - анодный заземлитель; 5, 6 - кабели; 7 - присоединение кабеля к обсадной колонне; 8 -контрольно-измерительная колонка
б
1 - СКЗ; 2 - анодный заземлитель; 3 - кабель; 4 - узел присоединения кабеля к обсадной колонне; 5 -контрольно-измерительный пункт
Рис. 1 - Существующая (а) и исследуемая (б) схемы подключения СКЗ
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследований были выбраны скважины на территории
нефтегазодобывающих управлений «Бавлынефть» и «Альметьевнефть», сведения о которых представлены в табл. 1.
На площадке НГДУ «Бавлынефть» расположено 8 скважин, одна из которых пьезометрическая, две нагнетательные и пять добывающих. Монтаж катодной защиты восьми скважин проведен в 2009 году с использованием двух СКЗ № 163, 164 (ПДЕ-1200) и четырех анодных заземлителей, каждый из которых состоит из 12 электродов (ГАЗ-М). На
втором объекте НГДУ «Альметьевнефть» в эксплуатации находится 3 добывающих и одна скважина ППД, монтаж катодной защиты которой выполнен в 2014 году с помощью СКЗ «Тверца-900» и 4 анодных заземлителей.
Таблица 1 - Информация о скважинах
№ Номер скважины Дата ввода в эксплуатацию, год Назначение скважины Высота подъема цемента, м
Скважины одной площадки НГДУ «Бавлынефть»
1 22733 1993 нагнетательная 1804
2 22771 1996 1949
3 22731 1993 добывающая 1786
4 22772 1993 1894
5 22734 1993 1928
7 22774 1993 1878
8 22506 1993 1840
6 22505 1994 пьезометрическая 1757
Скважины одной площадки НГДУ «Альметьевнефть»
1 32142 2006 ППД 1812
2 32144 Добывающая 1848
3 20930 1988 1828
4 20978 1773
Исследования начались с измерения естественных (фест) и защитных потенциалов (фзащ) обсадных колонн скважин (в весенний период) относительно медносульфатного электрода сравнения при существующей схеме прокладки кабельных линий (рис. 1а, табл. 2).
Таблица 2 - Значения естественных (фест) и защитных потенциалов при существующей (фзащ) и исследуемой (ф*защ) схеме прокладки кабелей
№ Номер скважины фест, В фзащ ,В ф*защ ,В
Скважины НГДУ «Бавлынефть»
1 22733 -0,696 -0,925 -0,975
2 22731 -0,523 -0,885 -0,886
3 22772 -0,61 -0,936 -0,920
4 22771 -0,62 -1,03 -0,944
5 22734 -0,682 -1,03 -0,854
6 22505 -0,604 -0,930 -0,975
7 22774 -0,570 -0,935 -0,856
8 22506 -0,773 -1,153 -0,920
Скважины НГДУ «Альметьевнефть»
1 32144 -0,65 -1,070 -1,13
2 32142 -0,65 -0,890 -1,10
3 20930 -0,77 -0,960 -1,14
4 20978 -0,75 -1,015 -1,12
Далее катодный дренажный кабель был подключен только к одной из скважин куста (наиболее удаленной от анодного заземлителя), и электрическая связь всех остальных скважин осуществлялась идентичным кабелем путем обвязки скважин между собой (рис. 1б). При этом блок распределения тока использован не был, и общий ток [4] подавался на одну скважину. Длительность поляризации составляла двое суток,
после чего были измерены значения защитных потенциалов (табл. 2).
При исследуемой схеме прокладки кабелей значения защитных потенциалов удовлетворяют нормативным, что позволило регламентировать исследуемую схему подключения кабелей [6].
Рекомендуемый вариант присоединения кабеля к направлению эксплуатационной колонны (на высоте 0,1 м от планировочной отметки земли) представлен на рис. 2. Место соединения покрывается праймером (раствором битума в бензине 1:3).
Второй вариант исполнения узла присоединения кабеля выполняется в земле на глубине 1 м от поверхности. В данном случае на место соединения устанавливается форма для заливки, которая заливается пластифицированной битумной мастикой [6].
Рис. 2 - Присоединение кабеля к обсадной колонне: 1 - узел присоединения кабеля; 2 - кабельный наконечник; 3 - болт; 4 - гайка, 5 -шайба; 6 - перемычка колонна-кондуктор; 7 -полоса для соединения направления и кондуктора
Выводы
1. Выполнены промысловые исследования по изучению распределения защитного потенциала на устье обсадных колонн нефтяных скважин при подключении к станции катодной защиты одного катодного дренажного кабеля и металлической обвязки остальных скважин куста между собой идентичным дренажным кабелем.
2. Установлено соответствие значений защитных потенциалов нормативным требованиям ГОСТ Р 51164-98 при исследуемой схеме подключения станции катодной защиты.
3. Результаты исследований были учтены в «Альбоме типовых технологических схем установок катодной защиты обсадных колонн скважин и выкидных линий» ПАО «Татнефть».
Литература
1. Долгих С.А. Катодная защита обсадных колонн
скважин: оценка эффективности и оптимизация параметров: дисс. ...канд. техн. наук / Казан. нац. исслед. технол. ун-т; С.А. Долгих. - Казань, 2014. - 144 с.
2. Ткачева В.Э. Проблемы внешней коррозии обсадной колонны и катодная защита / В.Э. Ткачева, С.А. Долгих, Ф.Ш. Шакиров // Вестник технологического университета. - 2015. - № 12. - С. 44-47.
3. Долгих С.А., Ткачева В.Э., Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л. Катодная защита обсадных колонн нефтяных скважин: учеб. пособие. Казань: Казан. нац. исслед. технолог. ун-т., 2014. 136 с.
4. РД 153-39.0-803-13. Инструкция по электрохимическим методам защиты обсадных колонн скважин и подземных трубопроводов от грунтовой коррозии. - Бугульма, 2013. - 168 С.
5. Катодная защита обсадных колонн скважин и выкидных линий: типовые проектные решения 12-4-10. Альбом: утв. зам. ген. дир. ОАО «Татнефть».
6. Альбом типовых технологических схем установок катодной защиты обсадных колонн скважин и выкидных линий: Альбом 12-4-15: утв. зам. ген. дир. ПАО «Татнефть».
© С. А. Долгих - канд. технических наук, старший научный сотрудник Татарского научно-исследовательского проектного института нефти, Бугульма, dolg@tatnipi.ru; В. Э. Ткачева - канд. технических наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств КНИТУ, tka-valeriya@mail.ru; Ф. Ш. Шакиров - заведующий лабораторией Татарского научно-исследовательского проектного института нефти, Бугульма; А. Ф. Миназова - магистрант факультета химических технологий КНИТУ, aigulek-93@list.ru.
© S. A. Dolgih - ph. D in Technical Science, Senior Researcher in Tatar Research Design Oil Institute, Bugulma, dolg@tatnipi.ru; V. E. Tkacheva - ph. D in Technical Science, associate professor at the Department of Electrochemical engineering, KNRTU, tka-valeriya@mail.ru; F. Sh. Shakirov - Head of the Laboratory in Tatar Research Design Oil Institute, Bugulma; A. F. Minazova -master student of the Chemical Technology Faculty, KNRTU, aigulek-93@list.ru.
