Способ контроля коррозионного состояния обсадных колонн Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении степени коррозии обсадных колонн скважин в гаэо- и нефтедобывающей отраслях промышленности.

Известен способ измерения скс рсти коррозиии с помощью двух сдаоенных электродов из одного и того же металла. Оценка скорости развитии производится путем измерения величин тока коррозии и плотности:катодного тока flj. ,

Ябдостатком данного способа является невоз1«зжность использования его при контроле степени коррозии обсадных колони в нефтяных и газовых скваг жинах.,

Известен также способ измерения скорости коррозии металлических образцов в водных средах, основанн1 й на анодной поляризации образца постоянньил током, согласно которому скорость коррозии расчитывают по величине поляризационного сопротивления 2.

Недостатком данного способа является необходимсЗсть при его реализации применения, электролитической ячейки с заранее заданными характеристиками, что не позволяет применять этот способ при определении КОРРОЗИОННОГО состояния обсадных колонн.

Какбалее близким по технической сущностии достигнутому результату к предложенному является способ контроля коррозионного состояния обсадных колонн, включающий измерение потенциала вдоль обсадной колонны,

10 определение направления и измерение отнасительной величины тока утечки. Проведение таких измерений начинается с изоляции скважины от всех других металлических конструкций.

15 Скваикинньй прибор, состояний из двух головок с ножевыми контактами, опускается в обсадную колонну, на изолированном найравляюшем кабеле. Затем при подъеме прибора снимает- .

20 ся каротажная диаграмма скважины путем определения потенциала через интервалы, равные расстоянию между коятактньми головками, по которетлу судят о коррозии 5J.

25

Недостатке указанного способа является то, что применение его ие дает информёщии о коррозии технических обсадных колонн в многоколонных скважинах. Кроме того, для роля коррозиониого состояния эксплуатационной колонны необходимо производить извлечение фонтанных труб, так как головки прибора с ножевыми контактами должны скользить непосред ственно по внутренней поверхности контролируемой колонны. На месторождениях, где эксплуатируются пласты с высоким пластовым давлением, при извлечении фонтанных труб необходимо заполнение скважин раствором в интервале 100 м и более в зависимости от глубины и диаметра скважины. При заполнении скважины электролитом в виде бурового раствора на водной основе показания прибора искажаются влиянием процесса поляризации ножевых контактов, являющихся электродами. Другим источником погрешности это го способа являются электрохимичес,кие реакции на контактах и электроки нетические явления в объеме, электролита. Использование же в качестве запол няющей скважину жидкости раствора на углеводородной основе (неэлек.тролита) приводит к понижению точности из мерений из-за наличия непроводящей пленки между контактами и материалом колонны и удорожанию стоимости работ Цель изобретения - сокращение вр мени проведения контрольной операции Поставленная цель достигается тем что согласно способу контроля коррозионного состояния обсадных колон включающему изоляцию скважины от ме таллических конструкций, измерение падения потенциала вдоль обсадной к лонны и определение направления.и величины тока утечки, в фрнтанные трубы скважины закачивают электроли с удельным электрическим сопротивлением, равным удельному электричес кому сопротивлению цементного камня в межколонном пространстве, продавливают электролит газом в затрубное пространство и измеряют падение потенциала вдоль фонтанной колонны в газовой среде. На чертеже представлена схема ре лизации предложенного способа контроля коррозионного состояния обсадных колонн. Для оценки коррозионного состояния наружной поверхности обсадной колонны измеряют плотность тока, стекающего с наружной поверхности к лонны или натекающего из окружающей среды в колонну. Плотность тока определяют путем вычисления продоль ных токов колонны по падению потенциала. На участках, ограниченных длиной измерительного зонда 1, коррозионно состояние системы обсадных колонн контролируют, измеряя падение потенциала вдоль фонтанной колонны при помощи измерительного зонда и по-; тенциал какой-либо точки фонтанной колонны 2 относительно электрода сравнения 3, расположенной на дневной поверхности на расстоянии 30-.40 м от устья скважины. Снимая поляризационные характеристики трубной стали в цементном камне и определяя электродный потенциал стали трубы, можно по значениям плотности тока утечки колонн (фонтанной, эксплуатационной, технической, кондуктора) судить об интенсивности коррозионных процессов на всех обсадных колоннах в данной точке скважины. Чтобы не проводить операцию извлечения фонтанной колонны 2, в них заливают порцию 4 электролита с удельным сопротивлением, равным удельному сопротивлению цементного камня в межколонном пространстве. После заливки эту порцию продавливают в затрубное пространство скважины при помощи компрессора 5 или газом из соседней скважины, подаваемым в фонтанные трубы 2. При этом из затрубного пространства давление стравливается, в атмосферу. Порция электролита 4, по мере нарастания давления в фонтанных трубах 2, из их полости перетекает в полость затрубного пространства и создает контактн5то зону в интервале работы измерительного зонда 1. Расчет тока утечки в фонтанных трубах, например в точке п, ведут по формуле УФ) - плотность тока утечки в точке п фонтанных труб, А, м-; электродная разность потенциалов на участке фонтанной колонны в районе точки п. В; то же, в районе точки d. В; удельное сопротивление материала фонтанной колонны. Ом м- ; шЧ зонда, м; P.J - длина зонда, м. Для расчета плотности тока утечки эксплуатационной колонны в точке п пользуются формулой (.. )) р9 VI) (1) где о - удельное сопротивление раствора электролита, закаченного в затрубное пространство между фонтанными трубайи и эксплуатационной колонной р - удельное.сопротивление м териала эксплуатационной колонны, Ом-м- ; РА-удельное сопротивление м териала фонтанной колонны, Он мг 1 - плотность тока утечки в ) фонтанных трубах в точке . d, АМ j ,%- ЧаСОЬ& кЦ) . i - плотность тока утечки фонтанных трубах в точ С, А. м й сСфУл%( где Ещ - шаг зонда, м; t-it длина зонда, м. . Для вычисления плотности тока утечки технической колонны в точке п пользуются формулой I .CT) 1э)где р - удельное сопротивление материала зксплуатацио ной колонны, р - удельное сопрютивление материала технической колонны, р - удельное сопротивление цементного камня между эксплуатационной и тех нической колонной, Ом-м - плотность тока утечки эксплуатационной колонн в точке П, i - плотность тока утечки эксплуатационной колонн в точке С, 1 oi 4. СО)- V)Vo) i . - плотность утечки фонта ной колонны в точке В, Д Ь-йЧсСО) UJ йЧ - электродная разность потенциалов на участк фонтанной колонны в районе точки В,В; uVf . - электродная разность потенциалов на участк фонтанной колонны в р йоне точки С, В; р - удельное сопротивлени материала технической колонны, Ом-м ; -плотность тока утечки в фонтанной колонне в точке п, А-м- ; -плотность тока утечки вфонтанной колонне в точке d, А-м ; -плотность тока в фонтанной колонне в точке С, AvM-; 6щ - шаг зонда, м; е - длина зонда, м. Проводят контроль коррозионного состояния обсадной колонны на модели скважины глубиной 200 м. Oбc aднyю колонну диаметром 245 м толщиной стенки 12 мм с заранее известной секцией, подвергнуто коррозионному воздействию (зона точки п), опускают в модель сквсшины до упора и заливают |с наружной стороны электролитом с «удельным сопротивлением, равным сопротивлению цементного камня. Затем опускают колонну диаметром 178,8 мм с толщиной стенки 9 мм, закрепляют ее на устье в подвешенном состоянии и изолируют от всех металлических конструкций. Затем в полость фон- . танных труб закачивают при помощи агрегата порцию электролита в объеме 2SO л с удельным сопротивлением, равным удельному сопротивлению цементного камня, и продавливают ее компрессором в затрубное пространство, на уровень, соответствующий уровню контроля коррозионного состояния обсадной колонны. По мере подъёма зонда и соответствующем подъёме посредством компрессора в затрубном пространстве порции электролита снимаются электродные разности потенциалов по всему контролируемому участку. При этом плотность тока утечки . колонны диаметром 245 мм в точках . п. С, d расчитывают по формуле (2). Параметры при расчете следующие: ,8 47,10-6 ом-м-; .45- V 23-10 ° Ом-м-; Рфэ 0,33 Ом-м , Е 7,5 м; e 7,5 м. Электродные разности потенциалов, измеренные зондом, на внутренней поверхности 178,8 мм колонны в районе точек К, d, п. С, b равны дЧк 1,0 мВ; ЛЧй 1,0 мВ; 11 мВ;дЧ 1,0 мВ; йЧВ 1,0 мВ. . Применив формулу (1), находим плотность тока утечки 178,8 мм колонны в точках d, п. С: 1 О iy, 38 ig. О мА-м. По формуле (2) найдем плотность тока утечки в точке п колонны диаметром 245 мм: 1. 78 . п Поскольку 178,8 мм колонна была впущена без коррозионных изъянов, а колонна диаметром 245 мм - с участком в зоне точки п, подвергну-

тым коррозионному процессу, то увеличение плотности тока утечки в зоне точки п указывает на наличие коррозирующего участка в этой зоне.

Экономический эффект, от внедрения предложенного способа контроля коррозионного состояния обсадных колонн определяется запасами месторождения, числом скважин, эксплуатационными характеристиками и может составлять сотни тысяч рублей.

Формула изобретения

Способ контроля кордозионного состояния обсадных колонн, включающий изоляцию скважины от металлических конструкций, измерение падения потенциала на участке между контактами зонда, перемещаемого вдоль зацементированной обсадной.колонны, и определение направления и величины тока утечки, отличающий, с я тем, что, с целью сокращения времени проведения контрольной опера ции, в фонтанные трубы скважины закачивают электролит с удельным элект5 рическим сопротивлением, равным удельному электрическому сопротивлению цементного камня в межколонном пространстве, продавливают электролит газом в затрубное пространство и из0 меряют падение потенциала вдоль фонтанной колонны в газовой среде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Патент США 3947329 кл. 324-28, опублик. 1974.

2.Патент Японии 250-23836, кл. 113 D 122, опублик. 1970.

3.Защита трубопроводов от кор0 розии. Сборник переводов 8,

Перевод № 70/60 ГП, М., Госинти, 1960.