CC BY
33ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН
В.Л. Плотников, ООО «Газпром георесурс» (Москва, РФ)
В настоящее время значительный объем газа получают из месторождений, вступивших в период падающей добычи, при котором основные средства, в том числе фонд скважин, характеризуются высокой степенью физического износа.
В ПАО «Газпром» создана и получила широкое развитие Система экспертно-диагностических работ на скважинах газовых, газоконденсатных месторождений и подземных хранилищ газа, которая направлена на повышение эффективности использования основных производственных фондов с обязательным соблюдением требований промышленной безопасности объектов и оптимизации затрат на их эксплуатацию.
В рамках данной Системы ведущую роль при изучении и оценке геолого-технического состояния скважин, определении, прогнозировании, предупреждении и ликвидации причин нарушений и осложнений при их работе играют геофизические исследования скважин.
Совместная работа специалистов ООО «Газпром георесурс», ПАО «Газпром», ООО «Газпром добыча Астрахань» и Фонда «Институт физической диагностики и моделирования» позволила создать и внедрить в производство комплексную технологию высокого разрешения (ТВР) диагностики технического состояния скважин геофизическими методами, использующую достижения отечественной промышленности, которая может применяться в различных геолого-технологических и технических условиях.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
В целом ТВР - это совокупность физических основ, приборов, способов подготовки объектов контроля, системы поэтапного метрологического обеспечения, методик первичной и камеральной обработки данных,аналитических методов, позволяющих получать и эффективно использовать данные с высоким разрешением по вероятным механизмам повреждения, влияющим на прочность и ресурс безопасной эксплуатации.
Наиболее значимые методы ТВР представлены различными видами ультразвукового зондирования с частотным диапазоном
от 200 кГц до 5 МГц, которые условно можно разделить на резонансные и эхо-методы.
Среди дополнительных методов - профилеметрия высокого разрешения и электромагнитное зондирование,которые используются в комплексе и позволяют повысить достоверность определения отдельных параметров при технической диагностике скважин.
Очевидно, что важной частью технологии стала приборная база. Тестирование и анализ существующих на рынке геофизического сервиса аппаратурных комплексов позволили установить реально и потенциально достигаемые параметры, определить возможности комплексирования данных.
Следует отметить, что в последние годы отечественное приборостроение широко развивается в направлении создания аппаратуры для высокотехнологичных методов геофизических исследований скважин (ГИС), отмечается значительное уменьшение доли использования зарубежных приборов. При этом результаты производственных испытаний показали, что аппаратура отечественного производства не уступает зарубежной, а при решении части
задач превосходит возможности зарубежных аналогов (рис. 1).
Использование в ТВР отечественных аппаратурных комплексов дает возможность повысить оперативность исследований,снизить затраты на их проведение, а также актуально в рамках Программы импортозамещения и обеспечения технологической независимости ПАО «Газпром».
В основу метрологического обеспечения положен принцип «сквозной линии», когда задействуются все составные звенья, участвующие в скважинных измерениях, создана уникальная сертифицированная и запатентованная система стандартных образцов для настройки и калибровки аппаратуры с локальными дефектами на внутренней и наружной поверхности, фактически отсутствовавшая ранее.
В разработанной технологии применяется несколько технических уровней ГИС, которые основываются на использовании методов с различной разрешающей способностью, а также предусматривают комплексирование методов в зависимости от геолого-технических условий и состояния скважины.
Основу комплекса ГИС (по внутренней терминологии ООО «Газпром георесурс» - К-1) для диагности-
а) б) в)
Рис. 1. Сопоставление результатов исследований зарубежной и отечественной аппаратурой: акустическая толщинометрия иС1, 1^саппег и АСТ-К-80; б) акустическая цементометрия USIT и АСТ-К-80; в) многорычажная профилеметрия Sondex-MIT, USIT и АСТ-К-80
Таблица 1. Технические уровни ГИС, используемые в ТВР
Уровни Вертикальное разрешение, мм Азимутальное разрешение, ' Радиальное разрешение, отражение Размер площадки измерения, мм
К-2 Не более 30 Не более 12 3 Не более 30
К-2,5 Не более 15 Не более 5 3 Не более 15
К-3 Не более 3 Не более 2 5-6 Не более 7,5
Дефект колонны 30 мм 12'
■
4—к
Дефект колонны 15 мм 5'
Т1
_,>-)-[-[-}■ | 11.1 нН-жн'
Дефект колонны 3 мм 2'
Рис. 2. Изменение разрешающей способности технических уровней ГИС, применяемых при ТВР
ческого обеспечения геолого-технических мероприятий (ГТМ) составляют стандартные интегральные методы (термометрия, расходометрия механическая и термокондуктивная, манометрия, шумометрия, радиоактивный каротаж, локация муфт, акустическая и гамма-гамма-цементометрия, магнито-импульсная дефектоскопия) в различных сочетаниях в зависимости от решаемых задач.
В представленной технологии дополнительно к К-1 применяет комплексы К-2, К-2,5, К-3, которые обеспечивают исследование скважины с охватом 100 % площади как по вертикали, так и по диаметру изучаемой колонны (табл. 1, рис. 2). Работы проводятся геофизическими приборами высокой плотности измерений и разрешающей способности измеряемого параметра.
В рамках вышеуказанных комплексов при проведении исследований используются следующие высокотехнологичные методы и отечественная геофизическая аппаратура: многосекторная высокочастотная акустическая тол-
щинометрия-дефектометрия-це-ментометрия (ВАД-М12, МАК-9-СК, сканер-телевизор акустический в режиме толщиномера-цемен-томера: АСТ-76, АСТ-К-80-30 секторов, сканер-телевизор акустический в режиме телевизора: АСТ-76, АСТ-К-80-128 секторов), акустическая микрокаверноме-трия-дефектоскопия (САТ-4М - 256 секторов), сканирующая гамма-гамма-толщинометрия-дефекто-скопия (СГДТ-100), механическая профилеметрия (ПФТ-90-60-60 рычагов).
Методы высокого разрешения позволяют с достаточной точностью
определять как механические, так и коррозионные дефекты, оценивать их тип, выявлять различные зоны износа эксплуатационных колонн (рис. 3). Что касается реше -ния важнейшей задачи при строительстве и эксплуатации скважин - оценки качества крепи обсадных колонн, - необходимо отметить, что интегральные методы не позволяют с таким разрешением изучать нарушения в цементном камне, а определение качества свинчивания труб по ним возможно лишь при наличии притока из-за заколонного пространства (рис. 4).
а) б)
Рис. 3. Определение повреждений металлической крепи скважин методами ГИС: а) механических; б) коррозионных
Плотный Отсутствие Частичный
а) б)
Рис. 4. Оценка состояния муфтовых соединений и качества цементирования скважин: а) оценка качества муфтовых соединений эксплуатационной колонны; б) идентификация дефектов цементирования - сквозных сообщающихся каналов
Обычно уровень К-2 достаточен для описания углекислотной коррозии, уровень К-2,5 - для скоплений дефектов, а уровень К-3 применяется в сложных ситуациях, когда для выявления причин необходим точный азимутальный профиль дефекта. Кроме того, под уровень К-3 попадают питтинги, связанные с воздействием хлоридов.
Применение аппаратуры высокого разрешения дает возможность получить наиболее точные данные о техническом состоянии скважины по сравнению с интегральными методами ГИС за счет раннего
выявления мелких по размеру дефектов и оценки их критичности и заблаговременно осуществить проведение необходимого комплекса ГТМ, что позволяет увеличить межремонтный период.
Для обработки и интерпретации результатов исследований по разработанной технологии предложены новые подходы, включающие методы статистической физики, частотный и кластерный анализ, корреляционный анализ, интеллектуальное усреднение и др.
Качественная подготовка ствола скважины позволяет использо-
вать возможности ГИС с максимальной эффективностью. С этой целью в рамках ТВР разработан специальный способ очистки поверхности обсадных колонн перед исследованием и инструменты для подготовки объектов контроля.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время технология высокого разрешения внедрена в производственную деятельность и показала высокую эффективность на объектах ПАО «Газпром». Результаты разработки реализованы в регламентирующих и программных документах и активно применяются при техническом диагностировании фонда скважин, разработанные комплексы ГИС включены в Программу ГТМ на фонде скважин ПАО «Газпром».
Технология получила высокую оценку, Постановлением Правления Общества авторскому коллективу присуждена Премия ПАО «Газпром» в области науки и техники за 2017 г. ■
^ГДЗПРОМ
ООО «Газпром георесурс»
117418, РФ, г. Москва, ул. Новочеремушкинская, д. 65 Тел.: +7 (495) 719-57-75 а
Факс: +7 (495) 719-57-65 |
E-mail: office@gazpromgeofizika.ru | www.georesurs.gazprom.ru s
