Статья, опубликованная в журнале Harts E&P

Менеджеры по техническому состоянию скважин десятилетиями использовали механические многорычажные профилемеры в качестве основного диагностического метода для оценки целостности НКТ, отчасти потому, что они обладают широким спектром преимуществ, а так же из-за отсутствия альтернативы. Но теперь такая альтернатива появилась.

Километры металлических труб, образующих основу вашей скважинной системы, являются основой ее целостности. Главными из них являются НКТ и эксплуатационные колонны, которые часто называют «внутренними» или «первыми» колоннами из-за их важной роли в обеспечении безопасной, исключающей загрязнение и эффективной эксплуатации скважин. Первые колонны, образующие ствол скважины, являются центральными трубопроводами, которые транспортируют целевые флюиды от пластов к устью скважины. С точки зрения целостности их основной задачей является удержание флюидов в скважинной системе, обеспечивая защиту и эффективную непрерывную добычу на протяжении всего жизненного цикла скважины.

Но, помимо этого, они должны обеспечивать эксплуатацию скважины в сложных условиях. Динамика скважинных систем может негативно влиять на характеристики синтезированных материалов, включая сталь. Экстремальные значения и колебания давления и температуры могут вызвать механическое напряжение, агрессивные среды в скважинных системах могут вызывать коррозию и разрушение стальных труб, а технические мероприятия могут приводить к преждевременному износу. Поэтому регулярный контроль состояния имеет большое значение в обеспечении непрерывной безопасной, исключающей загрязнение и эффективной эксплуатации скважин.

Диагностика труб обычно сводится к определению трех основных характеристик: толщины стенки трубы, дефектов стенки и геометрии трубы. И хотя оценка геометрии и профиля труб имеет большое значение, с точки зрения оценки целостности главными задачами остаются определение толщины стенки и обнаружение дефектов.

С учетом этих задач был разработан ряд диагностических технологий и методов, направленных на оценку состояния первых колонн. С точки зрения оценки толщины стенок и определения дефектов труб у каждого из этих методов имеются сильные и слабые стороны относительно точности, разрешения, охвата, эффективности и стоимости. Согласно результатам недавнего отраслевого опроса, проведенного компанией TGT, в котором приняло участие 100 специалистов по управлению целостностью скважин, механические многорычажные профилемеры были признаны наиболее эффективным диагностическим методом для оценки НКТ. В отношении оценки эксплуатационных колонн наиболее распространенными методами диагностики являются электромагнитные и ультразвуковые наряду с механическими профилемерами.

Механические многорычажные профилемеры обладают широким набором параметров, необходимых для проведения диагностики труб: доступны для всех размеров НКТ и обсадных колонн, являются относительно недорогими и простыми в использовании и интерпретации, а также обеспечивают всестороннюю оценку во всех трех атрибутах целостности колонн (толщина, дефекты, геометрия), дают возможность определить характер дефектов и нарушения геометрии труб. Однако у них имеются и недостатки, главным образом с точки зрения точности определения фактической толщины стенки в некоторых сценариях и обнаружения небольших дефектов.

Согласно отраслевому опросу менеджеров по техническому состоянию скважин наиболее важными характеристиками диагностических систем для оценки состояния НКТ являются: точность и широкий диапазон измерений толщины стенок и обнаружения дефектов. Оценке геометрии уделяется меньше внимания. Кроме того, экспертам требуется погрешность при измерении толщины труб не более ±3% и не более 3 мм в отношении разрешающей способности при обнаружении дефектов.

Механические профилемеры измеряют внутренний диаметр и оценивают толщину колонн из расчета «номинального» наружного диаметра. Изменения фактического диаметра и внешняя коррозия, невидимые для профилемеров, могут привести к неверным значениям толщины колонн. Кроме того, твердые отложения или асфальтено-смолистые парафинистые отложения на внутренней поверхности могут маскировать внутренние дефекты и приводить к ложным показаниям. Хотя погрешность измерений внутреннего диаметра при измерении механическим профилемеором составляет приблизительно ±5% (±0,5 мм), общая системная погрешность по толщине стенки может увеличиться до ±10% (±1 мм) или даже выше при наличии твердых отложений на стенках колонн или внешней коррозии. Это гораздо выше требуемых ±3%.

Для обнаружения дефектов механические профилемеры проводят высокоточные радиальные измерения с помощью 24, 40 или 60 рычагов, которые располагаются азимутально по внутренней поверхности трубы. Тонкие, толщиной всего 1,6 мм, кончики рычажков способны обнаруживать даже малейшие дефекты при условии, что дефект располагается на траектории движения рычажка. При этом между рычагами есть промежутки, которые зависят от размера трубы и плотности расположения самих рычагов. Например, расстояние между рычагами 24-рычажного профилемера в колонне диаметром 3-1/2 дюйма составляет около 7 мм. Значит рычаши исследуют только около 10-30% внутренней поверхности стенки и могут пропускать небольшие дефекты или отверстия.

Коррозионностойкие хромовые сплавы обеспечивают защиту от агрессивных и токсичных флюидов, а внутренние поверхности стенок колонн часто покрываются дополнительной тонкой защитной пленкой. Многие недропользователи предпочитают не использовать механические профилемеры для исследования таких скважин, потому что миллиметровые кончики рычажков профилемера могут царапать внутреннюю поверхность, обнажая сплав и делая его уязвимым. Раньше перед недропользователями стоял непростой выбор: с одной стороны необходимость проводить регулярный контроль состояния колонн, а с другой – среднее несекторальное измерение толщины предыдущими поколениями методов электромагнитной диагностики. Платформа Pulse1 осуществляет замер толщины в восьми секторах с помощью мягкоконтактных роликовых центраторов с меньшим точечным давлением на стенку колонны, что сводит к минимуму риск образования задиров. Это делает его более безопасной альтернативой для оценки НКТ и первой колонны из легированной стали. Платформа Pulse1 использует сверхбыструю сенсорную технологию и сверхточный анализ «во временной области», и эффективна даже в НКТ из легированной стали.

С точки зрения эффективности внутрискважинные диагностические вмешательства – это всегда дорогостоящие и требующие времени мероприятия. Внешний диаметр прибора Pulse1 составляет 48 мм и обеспечивает точное секторальное измерение толщины стенки в трубах диаметром от 2-7 / 8 дюймов до 9-5/8 дюймов. Это означает, что они обеспечивают проведение диагностики НКТ и обсадной колонны ниже уровня башмака НКТ за одну операцию, позволяя сократить время простоя и затраты на проведение операций. Сочетание платформ Pulse1 и Pulse4 обеспечивает «многобарьерную» оценку. Обе платформы используют технологию спуска по каротажной проволоке, что повышает эффективность диагностики.

Нефтегазовая отрасль постоянно повышает стандарты надёжности и приближается к «бескомпромиссному» эксплуатации скважин, и такое развитие помогает отрасли достичь этой цели. Платформа Pulse1 является надежной и эффективной альтернативой механическим профилемерам, если необходимо провести точную оценку толщины стенки колонн. Даже в условиях наличия твердых отложений, асфальтено-смолистых парафинистых отложений и внешней коррозии платформа Pulse1 обеспечивает высокую точность диагностики. Использование платформы Pulse1 с механическим плофилемером является идеальным выбором, если задачей исследования является полная и бескомпромиссная оценка.