У всех скважинных систем, вне зависимости от сложности конструкции и стоимости, одна цель – безопасная, продуктивная и эффективная добыча флюидов. Главная задача недропользователей состоит в обеспечении бесперебойной работы скважины в экстремальных условиях на протяжении всего жизненного цикла, иногда достигающего десятилетий.

В данной статье мы рассмотрим ключевые проблемы, связанные с управлением целостностью всей скважинной системы, включая негативные факторы (например, коррозию), и новые диагностические стратегии, которые решают сложности такого рода даже на Ближнем Востоке.

Поддержание целостности скважинной системы имеет решающее значение для увеличения срока службы. Нарушения целостности могут быть различными по степени критичности, но все они могут приводить к нарушениям в работе скважинной системы. В статье Р. Дж. Дэвиса приводится статистика результатов 25 различных исследований целостности скважинных систем, которые демонстрируют дефекты от 2% до 75% в более чем 380 000 скважинах. Согласно другим статистическим исследованиям в отношении случаев негерметичности скважин в основных добывающих районах эти показатели просто ужасающие: 45% в Мексиканском заливе и 34% в Северном море (Великобритания). Такие показатели негерметичности недопустимы в других отраслях, таких как авиастроение или химическая промышленность, поэтому мы считаем своим долгом улучшить эти показатели.

С технической точки зрения целостность скважинной системы зависит от техсостояния всех «барьеров», единственная задача которых состоит в обеспечении добычи надлежащего флюида надлежащим образом. Такие барьеры включают стальные трубы, цемент, клапаны, устье скважин и множество других компонентов, которые формируют и направляют потоки флюидов.

Колонны в скважине должны обладать двумя основными свойствами: техническим состоянием и герметичностью. Но даже несмотря на их взаимосвязь, одно условие может выполняться без второго. Может казаться, что колонна находится в хорошем состоянии, но при этом не обеспечивает герметичность, или наоборот в плохом состоянии, но пока все еще герметична. В последнем случае рано или поздно это приведет к нарушению герметичности.

Такая противоречивая связь между техсостоянием и герметичностью становится более заметной при использовании общепринятых отраслевых диагностических методов для оценки каждого из этих свойств.

Рассмотрим традиционную цементометрию или сканирующие методы для диагностики связи цемента и герметичности межколонного пространства. Передовые системы ультразвукового сканирования предоставляют достоверные данные о прочности и связи цемента в межколонном пространстве, но не могут определить характеристики герметичности цемента. Точно так же многорычажные профилемеры обеспечивают точное измерение внутреннего диаметра «первых колонн» и часто используются для определения «толщины стенки» и техсостояния. Но в таком случае внешний диаметр поверхности принимается как «номинальный» - без повреждений, что часто не соответствует действительности. Можно привести другие примеры несовершенных методов диагностики: использование измерений температуры или расходомеров для выявления утечек в первых колоннах. Такие методы эффективны только при определенных условиях.

Все эти факторы указывают на необходимость соблюдения трех ключевых принципов эффективного контроля целостности скважинной системы: оценки как техсостояния так и герметичности критических барьеров, регулярного и упреждающего мониторинга, и, наконец, использования подходящей диагностической системы для выполнения поставленных задач

Одной из наиболее важных задач такой системы является контроль состояния колонн, иногда еще называемый “диагностикой целостности колонн" или "контролем коррозии".

Наиболее уязвимыми барьерами в системе скважин и одновременно основой ее целостности являются следующие компоненты скважинной системы: стальные трубы, обсадные колонны и цемент, которые связывают поверхность с пластами и образуют скважинную систему. Для обеспечения герметичности в качестве механической опорной конструкции трубы должны находиться в надлежащем техническом состоянии, даже в экстремальных условиях эксплуатации. Существует очень много факторов, ухудшающих свойства труб, тем самым усложняющих процесс управления герметичностью системы.

Первый фактор — это доступность. Большинство труб скважины располагаются за первой колонной, что усложняет процесс устранения неисправностей. Второй фактор-контроль. Месторасположение внешней обсадной колонны в значительной степени затрудняет выявление коррозии и даже неисправностей. Третий фактор: несмотря на внешнюю прочность, у всех барьеров есть один существенный недостаток - они подвержены коррозии. Четвертый фактор - это условия эксплуатации труб. Тепло, давление, механическая нагрузка, водоносные горизонты и воздействие агрессивных жидкостей, таких как двуокись углерода, сероводород (H2S) и насыщенный минеральный раствор разрушают структуру стали. Наконец, пятый фактор — это время: скважинные системы работают в экстремальных условиях на протяжении десятилетий.

Недропользователи на Ближнем Востоке постоянно сталкиваются с проблемами коррозии. В дополнении к негативным факторам, перечисленным выше, на Ближнем Востоке существуют еще и другие особенности: общерегиональные водоносные горизонты, такие как Умм Эр-Радхума, которые приводят к коррозии скважинных систем снаружи, и высокий выход сероводорода, который поражает их изнутри. Недропользователи используют несколько методов борьбы с коррозией, например, использование легированной стали. Некоторые недропользователи на Ближнем Востоке в большинстве случаев пользуются двумя вышеупомянутыми принципами: проактивным управлением целостностью труб и использованием наиболее подходящей для этой задачи диагностической системы.

TGT является экспертом в области «диагностики сквозь барьеры» в нефтегазовой промышленности и лидером на рынке услуг в сфере контроля за целостностью труб. Компания разработала и спроектировала диагностическую систему, которая использует электромагнитную энергию для оценки состояния многоколонных конструкций из НКТ. Данная система разработана исключительно силами компании и сочетает в себе функции с передовым 4D моделированием, обеспечивая впечатляющую точность измерений даже сквозь несколько барьеров.

Отличительной чертой системы является то, что она может работать даже в НКТ из легированной стали, часто используемых на Ближнем Востоке - среде, недоступной для традиционных ЭМ приборов. Эта система широко используется по всему региону для оценки существующих проблем коррозии, а также для упреждающего контроля и прогнозирования отказов труб до их возникновения.

Поддержание целостности скважинной системы является постоянной проблемой, но при надлежащем упреждающем подходе к оценке состояния барьеров и герметичности, а также с помощью надежных диагностических систем недропользователи могут решить эту проблему «без компромиссов».