Способ восстановления коррозионно-изношенных участков эксплуатационных колонн с помощью гальванического железнения

(57) Изобретение относится К области нефтяной промышленности, а именно к восстановлению участков эксплуатационных колонн при коррозии. При осуществлении способа выявляют участки высокого коррозионного износа, заполняют скважину двухкомпонентным рабочим раствором: хлористого железа и хлористого натрия, спускают на кабеле компоновку, включающую железную болванку с центраторами в качестве анода, и нагревающий элемент. Нагревающий элемент располагают на глубине выше анода, рабочий раствор нагревают до температуры 95-100°С, между стенкой эксплуатационной колонны и анодом подают напряжение при обеспечении плотности тока 10-20 А/дм², ведут плавный подъем компоновки вдоль эксплуатационной колонны с остановками на уровне участков высокого коррозионного износа, на которых осуществляют гальваническое железнение путем покрытия их металлом. Повышение эффективности восстановления коррозионно-изношенных участков колонны. 6 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к геофизике, области нефтяной промышленности, а именно к области восстановления участков эксплуатационных колонн при коррозии.

Известен способ ремонта обсадных колонн в скважине (патент РФ №2273718, МПК E21B 29/10, опубл. 10.04.2006), включающий определение всей информации по дефектному интервалу, спуск и установку дополнительной летучей колонны с фиксацией ее напротив дефектного интервала и ее цементирование, отличающийся тем, что после определения места дефектного интервала ниже его спускают и распрессовывают наружный продольно-гофрированный пластырь, после этого спускают внутренний продольно-гофрированный пластырь и распрессовывают его внахлест с наружным, а спускаемую дополнительную летучую колонну фиксируют упором ее башмака на верхние торцы двойного продольно-гофрированного пластыря.

Известен способ ремонта нефтяной добывающей скважины (патент РФ №2170326, МПК E21B 29/10, опубл. 10.07.2001), включающий спуск во время ремонта дополнительной обсадной трубы, отличающийся тем, что спускают дополнительную обсадную трубу из стеклопластиковых композиционных материалов, а в интервалы перфорации, с учетом всего периода эксплуатации при переходе с одного эксплуатируемого пласта на другой, спускают трубы из коррозионно-стойкой стали или стеклопластиковые, причем для снижения механического воздействия подвески насосно-компрессорных труб и насоса на внутреннюю поверхность обсадных стеклопластиковых труб по всей длине насосно-компрессорных труб монтируют центраторы из синтетических материалов, например полиамидных.

Известен способ восстановления герметичности обсадных колонн (патент РФ №2105128, МПК E21B 29/00, опубл. 20.02.1998), включающий перекрытие зоны негерметичности изнутри пластырем, выполненным в виде деформируемой трубы, и расширение пластыря по всей длине путем создания избыточного давления, отличающийся тем, что в качестве деформируемой трубы используют трубу из термопластичного материала, а избыточное давление создают за счет расширения саморазогревающегося и саморасширяющегося материала, которым заполняют трубу из термопластичного материала перед перекрытием зоны негерметичности обсадной колонны.

Известен способ ремонта нагнетательной скважины (патент РФ №2176307, МПК E21B 29/10, опубл. 27.11.2001), включающий спуск во время ремонта этой скважины дополнительной обсадной колонны, отличающийся тем, что дополнительная обсадная колонна - стеклопластиковая или из коррозионно-стойкой стали, а спускают ее в интервалы перфорации с учетом всего периода эксплуатации всех нефтеносных пластов и перехода с одного эксплуатируемого пласта на другой, причем закачку рабочего агента ведут по дополнительной обсадной колонне без применения пакера и насосно-компрессорных труб.

Как известно, гальванический способ нанесения металлов на различные металлические поверхности широко применяется в машиностроении. Гальваническим методом можно наносить различные металлы, получить покрытия различной толщины (в зависимости от предъявляемых требований к покрытию) и с различными механическими свойствами. Также широкое применение получил способ гальванического восстановления изношенных металлических частей.

В процессе эксплуатации на эксплуатационных колоннах появляются участки, на которых процесс коррозии протекает более интенсивно, чем по всей внутренней поверхности эксплуатационных колонн. Если не принимать меры, то на этих участках в виду более сильного коррозионного износа возможно нарушение целостности колонны.

Заявленное изобретение позволяет использовать гальванические методы для «реставрации» коррозионно-изношенных участков колонны.

Задачей заявляемого изобретения является реставрация коррозионно-изношенных участков колонны гальваническим железнением.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение эффективности восстановления (реставрации) коррозионно-изношенных участков колонны.

Технический результат достигается тем, что способ восстановления коррозионно-изношенных участков эксплуатационных колонн с помощью гальванического железнения содержит следующие этапы:

выявляют участки высокого коррозионного износа,

заполняют скважину двухкомпонентным рабочим раствором: хлористого железа и хлористого натрия,

спускают на кабеле компоновку, включающую железную болванку с центраторами в качестве анода, и нагревающий элемент, причем нагревающий элемент располагают на глубине выше анода,

рабочий раствор нагревают до температуры 95-100°C,

между стенкой эксплуатационной колонны и анодом подают напряжение при обеспечении плотности тока 10-20 А/дм²,

ведут плавный подъем компоновки вдоль эксплуатационной колонны с остановками на уровне участков высокого коррозионного износа, на которых осуществляют гальваническое железнение путем покрытия их металлом.

Скорость спуска компоновки от 10 до 15 м/ч.

Скорость нанесения покрытия 2 мм/ч.

В качестве покрытия используют медь и/или хром и/или цинк и железо.

В качестве анода используют болванку из малоуглеродистого железа.

Ведут гальваническое железнение при рH 2-2,5.

В рабочем растворе используют хлористое железо 500 г/л и хлористый натрий 200 г/л.

При достаточной толщине наносимого покрытия следы от язвы (интервал высокого коррозионного износа) практически исчезают, это связано с тем, что площадь поверхности язвы, имеющей сферическую форму, больше, чем поверхность окружности на плоскости, а количество металлического покрытия зависит от площади поверхности.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Процесс гальванического железнения представляет из себя перемещение ионов металла с анода (способ с растворяемым анодом) в сторону катода, в качестве которого выступает эксплуатационная колонна, под действием постоянного электротока.

Чтобы обеспечить максимальную скорость нанесения покрытия, а также наилучшую прочность должны быть соблюдены следующие требования к проведению процесса:

Ванны: хлористое железо 500 г/л, хлористый натрий 200 г/л;

pH: 2-2,5;

Температура: 95-100°C;

Плотность тока 10-20 А/дм²;

Анод: малоуглеродистое железо;

Примерная скорость нанесения покрытия 2 мм/ч.

В качестве покрытия могут быть использованы медь, хром, цинк и железо как по отдельности, так и в любом их сочетании, но обязательно в сочетании с железом.

Предпочтительно использовать железо, чтобы не создавать утечки с разными электрохимическими свойствами, т.к. это может привести к возникновению гальванических пар и более интенсивной коррозии.

Для нанесения в качестве покрытия железа применяют два вида ванн: хлористую и сернокислую.

Хлористая ванна в сочетании с сернокислой дает более твердое и прочное соединение.

На скорость процесса оказывает влияние температура процесса и плотность тока.

Для проведения работ используют геофизический подъемник с кабелем.

Способ применяют до ввода скважины в эксплуатацию, сразу после бурения.

Наиболее эффективно способ применяют на участках размером от 1 м до 30 м. Это ограничение по интервалу обработки обусловлено необходимостью замены части жидкости на гальванический раствор, что может сказаться на эффективности глушения скважин (т.к. плотность раствора может существенно отличатЬся от плотности технологической жидкости, используемой при ремонте, что может привести к нежелательным нефтегазоводопроявлениям (неконтролируемая работа скважины - открытый фонтан)).

Износ колонны в районе обработки не должен превышать 50% по толщине, не должно быть сквозных отверстий.

Порядок проведения подготовительных работ:

1. Проводят комплекс геофизических исследований для определения места и характера износа.

2. Подготавливают интервал эксплуатационной колонны к проведению работ.

2.1. Места работ прорабатывают, очищают колонну от местного загрязнения.

2.2. Промывают интервал работ технологической жидкостью с добавлением ПАВ, через гидромониторную насадку.

2.3. Промывают «чистой» технологической жидкостью.

3. Доводят рабочий раствор до интервала проведения работ.

4. Спускают железную заготовку (болванку) с центратором в качестве анода на геофизическом кабеле до верхней границы проведения работ. При этом обеспечивают равномерную скорость спуска от 10 до 15 м/ч.

5. Спускают нагревающий элемент для подогрева рабочего раствора выше анода и подают на заготовку рабочее напряжение.

Процесс проводят при плавном подъеме компоновки в интервалах высокого коррозионного износа.

Способ состоит из следующих этапов.

Выявляют участки с язвами (интервалы высокого коррозионного износа) любым известным в уровне техники способом, например способом детектирования скважин.

Составляют карту выявленных участков с язвами.

Заполняют скважину рабочим раствором.

Затем на кабеле спускают железную болванку с центраторами в качестве анода.

Выше анода спускают нагревающий элемент для подогрева рабочего раствора и подают напряжение.

Далее начинается сам процесс гальванического железнения.

Процесс проводят при плавном подъеме вышеуказанной компоновки из анода и нагревающего элемента вдоль скважины с остановками на уровне участков высокого коррозионного износа.

При остановке на уровне участков высокого коррозионного износа осуществляют реставрацию язвы гальваническим железнением.

Для этого в качестве покрытия используют одну из смесей из следующего ряда:

- медь-хром-цинк-железо;

- медь-хром-железо;

- медь-цинк-железо;

- хром-цинк-железо;

- медь-железо;

- хром-железо;

- цинк-железо.

Заявляемый способ показал свою эффективность при восстановлении участков эксплуатационных колонн, выявленных в процессе проведения геофизических исследований.

1. Способ восстановления коррозионно-изношенных участков эксплуатационных колонн с помощью гальванического железнения, содержащий следующие этапы:
выявляют участки высокого коррозионного износа,
заполняют скважину двухкомпонентным рабочим раствором: хлористого железа и хлористого натрия,
спускают на кабеле компоновку, включающую железную болванку с центраторами в качестве анода, и нагревающий элемент, причем нагревающий элемент располагают на глубине выше анода,
рабочий раствор нагревают до температуры 95-100°C,
между стенкой эксплуатационной колонны и анодом подают напряжение при обеспечении плотности тока 10-20 А/дм²,
ведут плавный подъем компоновки вдоль эксплуатационной колонны с остановками на уровне участков высокого коррозионного износа, на которых осуществляют гальваническое железнение путем покрытия их металлом.

2. Способ по п.1, при котором скорость спуска компоновки от 10 до 15 м/ч.

3. Способ по п.1, при котором скорость нанесения покрытия 2 мм/ч.

4. Способ по п.1, при котором в качестве покрытия используют медь, и/или хром, и/или цинк и железо.

5. Способ по п.1, при котором в качестве анода используют болванку из малоуглеродистого железа.

6. Способ по п.1, при котором ведут гальваническое железнение при рН 2-2,5.

7. Способ по п.1, при котором в рабочем растворе используют хлористое железо 500 г/л и хлористый натрий 200 г/л.