Способ контроля коррозионного состояния обсадных колонн

 

ОПЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

lui996?23

Соез Свввтсник

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (ЩМ Кд з (22) Заявлено 23..03.81 (21) 3265933/22-03

E 23. В 47/00 с присоединением заявни Йо

Государственный коиятет

СССР. яо делан нзобретеннй я отнрытнй (53) УДК 622.241 (088. 8) (23) Приоритет. — .

Опубликовано 1502.83. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 15.02.83 (54} СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН

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

Известен способ измерения скорос» ти коррозиии с помощью двух сдвоенных электродов иэ одного н того же металла. Оценка скорости развития производится путем измерения величии тока коррозии и плотности катодного тока fl). йедостатком данного способа является невозможность использования его при контроле степени коррозии.обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах

Известен также способ иэмеренйя— скорости коррозии металлических образцов в водных средах, основанный на. анодной поляризации образца постоянным током, согласно которому скорость коррозии расчитывают по величине иоляризационного сопротивления (2).

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

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к предложенному является способ контроля корроэионного состояния обсадных колонн, включакианй измерение потенциала вдоль обсадной колонны, определение направления и измерение относительной величины тока утечки.

Проведение таких измерений начинается с изоляции скважины от всех других металлических конструкций.

Скважинный прибОрт сОстОЯЩий из двух головок с ножевыми контактами, опускается в обсадную колонну, на изолированном направлявшем кабеле.

Затем при подъемЕ прибора снимаетО ся каротажная диаграмма скважины пу» тем определения потенциала через интервалы, равные расстоянию между контактными головками, по которому судят-о коррозии 31.

Недостатком указанного способа является то, что применение его ие дает информации о коррозии технических обсадных колонн в многоколонных скважинах. Кроме того, для конт

30 рОля кОррОзиОннОгО сОстОяния sl(coJp

996723

На участках, ограниченных длиной измерительного зонда 1, коррозионное состояние системы обсадных колонн контролируют, измеряя падение поатационной колонны необходимо производить извлечение фонтанных труб, так как головки прибора с ножевыми контактами должны скользить непосредственно по внутренней поверхности контролируемой колонны. На месторо- 5 ждениях, 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 процеаса rtorzapH- 15 зации ножевых контактов, являющихся электродами.

Пругим источником погрешности этого способа являются электрохимические реакции на контактах и электроки- 20 нетические явления в объеме, электролита, Использование же в качестве заполняющей скважину жидкости раствора на углеводородной основе (неэлектроли- та) приводит к понижению точности измерений из-за наличия непроводящей пленки между контактами и материалом колонны и удорожанию стоимости работ.

Цель изобретения - сокращение времени проведения контрольной операции. З0

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля коррозионного состояния обсадных колонн, включающему изоляцию скважины от металлических конструкций, измерение 35 падения потенциала вдоль обсадной ко. лонны и определение направления,и величины тока утечки, в фонтанные трубы скважины закачивают электролит с удельным электрическим сопротив- 40 лением, равным удельному электричес кому сопротивлению цементного камня в межколонном пространстве, продавливают электролит газом в эатрубное пространство и измеряют падение потенциала вдоль фонтанной колонны .в газовой среде.

На чертеже представлена схема реализации предложенного способа контроля коррозионного состояния обсадных колонн. для оценки коррозионного состояния наружной поверхности обсадной колонны .измеряют плотность тока, стекающего с наружной поверхности колонны или натекающего иэ окружающей среды в колонну. Плотность тока определяют путем вычисления продольных токов колонны по падению потенциала. тенциала вдоль фонтанной колонны при i 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 поляриэационные 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 иэ соседней скважины, подаваемым в фонтанные трубы 2. При этом иэ эатрубного 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 контактную зону в интервале работы измерительно го зонда 1. Расчет тока утечки в фонтанных трубах, например в точке и, ведут по формуле

1 КФ) ++1(4l)

> (1) и(Ф) qф е,„е где 1 — плотность тока утечки в ®) точке и фонтанных труб, А, м" 1

6т — электродная разность по"(Ф) тенциалов на,участке фонтанной колонны в районе

ТОЧКИ Il р В1 ь9 — то же, в районе точки © d B; р — удельное сопротивление материала фонтанной колонны, Ом ° м-";

0 „,— шаг зонда; м;

p - длина зонда, м.

Ъ

Для расчета плотности тока утечки эксплуатационной колонны в точке и пользуются формулой

»»(» » р»» 1 » 1 "»Щ ""Cq+j Р»(а» (2) где у — удельное сопротивление фэ раствора электролита, эакаченного в эатрубное пространство между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной Ом м

996723 удельное. сопротивление.маэ териала эксплуатационной колонны, Ом м- р

P - удельное сопротивление материала фонтанной колонHH OM ° M 5

1 — плотность тока утечки в

@ф) фонтанных трубах в точке ,d Ам

4g(4)= . < < i (2а) t0

Рф4 ъ

- плотность тока утечки в фонтанных трубах в точке

С АM у

1»

С(э) ) a fc

Рф Е Е, (2б) где Вш — шаг зонда, м; ф ь - длина зонда, м.

Для -вычисления плотности тока утечки технической колонны в точке и пользуются формулой!!. .)»Ю- (; » ;Ю)tt

9. В,В„в рт с где р .

- удельное сопротивление . материала эксплуатацион- 30 ной колонны, Ом.м ; — удельное сопротивление материала технической колонны, Ом.м 1 удельное сопротивление З5 цементного камня между эксплуатационной и технической колонной, Ом м я — плотность тока утечки эксплуатационной колонны в точке" П, A. м- р — плотность тока утечки эксплуатационной колонны в точке С, A-м "; рт

Ь (э)

c(s) "с(э) Р q Å СИИ)-Ь0(Ф)"8(ф)+ 9 1С(Ф) Ьа) 1 — плотность утечки фонтан ной колонны в точке В, A. M-1 50, ьь-Ne(s> (ф) РфЕ Е, (зб}

- электродная разность 55 ®) потенциалов на участке фонтанной колонны в

-районе точки В,В; д — электродная разность

С(ф потенциалов на участке 60 фонтанной колонны в районе точки С, В; — удельное сопротивление материала технической колонны, Ом.м ";

1 - плотность тока утечки п(Ф) в фонтанной колонне в точке n, A.ì-";

— плотность тока утечки в фонтанной колонне в точке й, A.м" плотность тока в фонС(ф) таиной колонне в точке

С, A M ; - шаг зонда, м; р. — длина зонда, м.

Проводят контроль корроэионного состояния обсадной колонны на модели скважины глубиной 200 м. Обсадную колонну диаметром 245 м толщиной стенки 12 мм с заранее известной сек-, цией, подвергнутой корроэионному воздействию (зона точки и), опускают в модель скважины до упора и заливают

Ic 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 фонтанных труб .закачивают при помощи агрегата порцию электролита в объеме 250 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 подъема зонда и соответствующем подъеме 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 и, С, d расчитывают по формуле (2).

Параметры при расчете сдедующие:

РП8,8 = 47,10 6 OM M; У

23.10 6 Ом м; gy> = 0,33 Ом м — 7,5 му Р = 7,5 м.

Электродные разности потенциалов, измеренные зондом, на внутренней поверхности 178,8 мм колонны в районе точек К, d, n, С, Ь равны ЬЧк =1.,0 мВу

69/ = 1,0 мВ) д|„, = 1,1 MB; g Ч =1,0 мВу (фВ= 1,0 мВ.

Применив формулу (1), находим плотность тока утечки 178,8 мм колонны в точках d, n, С: 1д = 0 мА м у

38мАм "; 1 =ОмА-м

И с

По формуле (2) найдем плотность тока утечки в точке и колонны диаметром 245 мм: — 78 мАм

Поскольку 178,8 мм колонна была впущена беэ коррозионных изъянов, а колонна диаметром 245 мм - с участком в зоне точки и, подвергну996723

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 894/51 Тираж 601 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãopîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 тым коррозионному процессу, то увеличение плотности тока утечки в зоне точки и 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.

Способ контроля корцозионного 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, о т л и ч а ю щ н й», с я тем, что, с целью сокращения времени проведения контрольной опЕра ции, в фонтанные трубы скважины за5 качивают электролит с удельным электрическим сопротивлением, равным удельному электрическому сопротивлению цементного камня в межколонном пространстве, продавливают электролит газом в затрубное пространство и изIо меряют падение потенциала вдоль фонтанной колонны в газовой среде. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3947329 кл. 324- 28, опублик. 1974 °

2. Патент Японии 9 250-23836, кл. 113 D 122, опублик. 1970, 3, Защита трубопроводов от кор,розии, Сборник переводов 9 8, Перевод Ф 70/60 ГП, М., Госинти, 1960.