База нормативной документации: www.complexdoc.ru
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГАЗПРОМ"
ФИЛИАЛ ООО "КУБАНЬГАЗПРОМ" НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
ИНФОРМАЦИОННО-РЕКЛАМНЫЙ ЦЕНТР ГАЗОВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
(ИОО «ИРЦ ГАЗПРОМ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО КОНТРОЛЮ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
КРЕПИ СКВАЖИН
(ВТОРАЯ РЕДАКЦИЯ) Москва 2002 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.
ВВЕДЕНИЕ
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 База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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 изБаза нормативной документации: www.complexdoc.ru 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 заколонных перетоков 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 заколонных перетоков флюида;
дефектоскопия и профилеметрия обсадных колонн перед забуриванием наклонных и горизонтальных стволов из старых скважин.
1. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ
ИЗУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ
КОЛОНН И ЦЕМЕНТНОГО
КАМНЯ (ГИС ТЕХКОНТРОЛЬ)
Под техническим состоянием понимается совокупность свойств объекта, подверженных изменению в процессе эксплуатации, и характеризуемая в определенный момент времени признаками, База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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., г. (пункты 2.6.1-2.6.4; 4.3.17) и "Правилами геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых, скважинах", М., 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.
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;
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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. 1.
Обсадные трубы нефтяного сортамента Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru Условный База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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):
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;
Отклонения геометрических размеров обсадных труб от База нормативной документации: www.complexdoc.ru Диаметр труб, мм База нормативной документации: www.complexdoc.ru Диаметр труб, мм 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, База нормативной документации: www.complexdoc.ru определение состояния цементного кольца и обнаружение интервалов заколонных перетоков.
4. МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ
ГИС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ОБСАЖЕННЫХ
СКВАЖИН
4.1. 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;
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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.
4.1.1. 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).
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 4.1.2. 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.
4.2. Методы ГИС для изучения состояния цементного кольца в заколонном 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).
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 4.2.1. 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.
4.2.2. 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.
4.2.3. 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);
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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
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);
База нормативной документации: www.complexdoc.ru 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.
6. ВИДЫ РАБОТ ПО КОНТРОЛЮ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ СКВАЖИН И
ПРИБОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ГИС Приборное обеспечение ГИС, разработанное для решения указанных задач (ранее и в последние годы) и нашедшее широкое применение в Северо-Кавказском регионе, а также виды работ и задачи контроля технического состояния скважин приведены в табл. 3.Задачи контроля технического состояния скважин и ориентировочное приборное обеспечение ГИС Задачи контроля Технические средства Примечание Контроль технического состояния скважин при их строительстве База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 1.1. Определение Локаторы муфт:
местоположения муфтовых соединений База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 1.2. Выявление Дефектоскоп индукционный ДИ-1 Разработаны в НПО металлургического производства (продольной ориентации), контроль правильности свинчивания обсадных колонн (по изменениям внутреннего диаметра) 1.3. Выявление Индукционный (вихретоковый) Разработан в АО НПО дефектов по телу труб, контроль зазоров между их правильности свинчивания обсадных колонн База нормативной документации: www.complexdoc.ru свинчивания обсадных колонн и установки технологической оснастки 1.5. Определение Электромеханические Разработаны в профиля внутренней поверхности обсадных колонн (проходного сечения) приборами, использующими бесконтактные информации 1.6. Определение Приборное обеспечение с Требуется разработка начальной толщины требуемыми характеристиками аппаратуры со База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 2. Определение технического состояния обсадных колонн при 2.1. Определение Электромеханические внутренней поверхности промежуточных обсадных колонн, деформации труб и ПТС-1, ПТС- их проходного сечения приборами, использующими контактные бесконтактные информации База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 2.2. Определение Магнито-импульсные интервалов износа дефектоскопы:
обсадных колонн (интегральной электромагнитными и РК методами 2.3. Определение Приборное обеспечение Требуется разработка База нормативной документации: www.complexdoc.ru 2.4. Определение Акустический течеискатель ТСА-1 Разработан в АО НПО обсадных колонн резистивиметры КРИС-28, КРИС-36 Разработаны в АО НПФ термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан в СКТБ ГП, цементного камня ЦМ (8-16; 12-20) колонной и его контакта границам двух сред:
колонна-цемент и цемент-порода База нормативной документации: www.complexdoc.ru 2.6. Обнаружение Термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан СКТБ ГП, г.
за обсадными колоннами настройки фильтров: 0,8, 1,8; 4,0; "Центргазгеофизика", АИП-36 (диапазон регистрируемых Разработан в СКТБ ГП частот 10-20 Гц; 200-1500 Гц; "Центргазгеофизика", База нормативной документации: www. complexdoc.ru 2.7. Выделение ЛПО-ГК (локатор перфорационных Разработаны в НПО оценка ее качества 3. Контроль технического состояния скважин при их эксплуатации 3.1. Обнаружение Индукционный дефектоскоп Разработан в АО НПО поперечной ориентации, обрывов эксплуатационных колонн и изменений База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание среднего внутреннего диаметра труб конструкциях (обсадных колоннах и НКТ) 3.3. Определение Приборное обеспечение Требуется разработка дуге 360°) База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 3.5. Определение Электромеханические Разработан в Киевском проходного сечения приборами, ПТС-4 (8 рычагов) труб использующими бесконтактные методы информации коррозии, интегральной потери металла по дуге 360° сквозных проржавлений НКТ База нормативной документации: www.complexdoc.ru 3.7. Определение Акустический течеискательТСА-1 Разработан в АО НПО обсадных колонн резистивиметры КРИС-28, КРИС-36 Разработаны в АО НПФ термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан в СКТБ ГП, База нормативной документации: www.complexdoc.ru 3.8. Контроль СГДГ (2, 3), КСА-Т-7-73-/110-1-20/60 Разработаны в АО НПФ цементного камня колонной и его колонна-цемент и цемент-порода База нормативной документации: www.complexdoc.ru 3.9. Обнаружение Термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан в СКТБ ГП, за обсадными колоннами настройки фильтров: 0,8; 1,8, 4,0; "Центргазгеофизика", АИП-36 (диапазон регистрируемых Разработан в СКТБ ГП частот 10-20 Гц, 200-1500 Гц, "Центргазгеофизика", 4. Контроль технического состояния крепи скважин при проведении База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 4.1. Обнаружение Индукционный дефектоскоп Разработан в АО НПО обсадных колоннах, определение их протяженности и расстояния до муфтовых соединений, оценка изменений среднего внутреннего диаметра труб 4.2. Детальное Электромеханические Разработан в Киевском проходного сечения труб, профилеметрия (контактная и бесконтактная) База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 4.3. Определение Акустический течеискатель. В стадии разработки в негерметичности в отсутствует резьбовых соединениях обсадных колонн газовых скважин цементного камня КСА-Т-7-73-/110-1-20/60 ВАРТА колонной и границам двух сред, ЦМ 3- колонна-цемент и цемент-порода 5. Контроль технического состояния крепи скважин при ревизии старого фонда и перед забуриванием новых стволов База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 5.1. Обнаружение Индукционный (вихретоковый) Разработан АО НПО порывов и трещин в дефектоскоп ИДК-105 "Бурение" обсадных колоннах, определение их протяженности и расстояния до муфтовых соединений; оценка изменений среднего внутреннего диаметра труб 5.2. Детальное Электромеханические Разработан в Киевском проходного сечения труб, профилеметрия (контактная и бесконтактная) База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание 5.3. Определение Акустический течеискатель ТСА-1 Разработан в АО НПО обсадных колонн резистивиметры КРИС-28, КРИС-36 Разработан в АО НПФ цементного камня КСА-Т-7-73-/110-1-20/60 ВАРТА колонной и его контакта границам двух сред:
колонна-цемент цемент-порода База нормативной документации: www.complexdoc.ru 5.5. Обнаружение Термометр ТР-7 с регистрацией Т, Разработан в СКТБ ГП, за обсадными колоннами фильтров: 0,8; 1,8; 4,0; 10,0; 25,0; "Центргазгеофизика", АИП-36 (диапазон регистрируемых Разработан в СКТБ ГП частот 10-20 Гц; 200-1500 Гц; "Центргазгеофизика", 6. Мониторинг технического состояния скважин ПХГ База нормативной документации: www.complexdoc.ru Задачи контроля Технические средства Примечание многоколонных конструкциях (в НКТи по телу труб) 6.2. Обнаружение Индукционный дефектоскоп Разработан в АО НПО определение их протяженности и расстояния до муфтовых соединений: оценка изменений среднего внутреннего диаметра труб 6.3. Определение Электромеханические Разработан в Киевском труб профилеметрия (контактная и бесконтактная) База нормативной документации: www.complexdoc.ru 6.4. Обнаружение Акустический течеискатель ТСА-1 Разработан в АО НПО обсадных колонн резистивиметры КРИС-28, КРИС-36 Разработаны в АО НПФ Термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан в СКТБ ГП, База нормативной документации: www.complexdoc.ru 6.5. Обнаружение Термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан СКТБ ГП, г.
за обсадными колоннами настройки фильтров: 0,8; 1,8; 4,0; "Центргазгеофизика", АИП-36 (диапазон регистрируемых Разработан в СКТБ ГП частот 10-20 Гц, 200-1500 Гц; "Центргазгеофизика", База нормативной документации: www.complexdoc.ru 6.6. Определение Термометр ТР-7 с регистрацией Т/Н, Разработан в СКТБ ГП, применяемых герметизирующих ремонтных тампонажных составов обсадной колонной
«