Электромагнитная дефектоскопия

На протяжении всей жизни скважин необходима достоверная и качественная информация о техническом состоянии обсадных колонн, включая промежуточные и кондукторные. Одним из эффективных методов в комплексе геофизических методов исследования обсадных колонн в последние два десятилетия стала электромагнитная дефектоскопия.

Дефектоско́п (лат. defectus недостаток + гр. ckopus наблюдаю) — устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др. Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия.

Существует ряд электромагнитных дефектоскопов, выполняющих определенные задачи контроля за техническим состоянием скважин. В их числе электромагнитный малогабаритный толщиномер ЭМДС-ТМ, предназначенный для измерения толщины стенок первой и второй колонн действующих скважин с точностью от 0,5 до 1,5мм, сканирующий электромагнитный дефектоскоп ЭМДС-С выявляющий малые локальные дефекты колонн, в том числе отверстия сверлящей и кумулятивной перфорации, элекромагнитный дефектоскоп толщиномер ЭМДС-ТМ-42ТС с термометром и гамма блоком решает следующие задачи:

-обнаруживает дефекты поперечных и продольных трещин, коррозионных язв,

-определяет толщину двух внутренних труб;

-положения муфт первой и второй от оси скважины колонн, башмаков, центраторов, пакеров;

-интервалы перфорации.

Также данный прибор содержит чувствительный термометр для выявления притока и поглощения флюида и гамма блок для записи гамма каротажа.

При обследовании обсадной колонны на наличие дефектов любой формы в отдельном интервале необходимо провести исследование сканирующим дефектоскопом в двух режимах: в режиме дефектов и режиме толщины. Рекомендуемая скорость каротажа в режиме дефектов (ЭМДС-С) 120-150 м/час. При измерении толщины стенок колонны достаточно провести исследование дефектоскопом ЭМДС-МП. Максимально допустимая скорость каротажа в режиме толщины 400-500м/час.

Дефектоскоп ЭМДС-ТМ-42ТС работает в 23 производственных организациях России, Казахстана, Украины, Белоруссии, Германии и Китая.

Примеры результатов дефектоскопии обсадных колонн представлены на рисунках ниже:

Выделение поперечных трещин размеров 130*1,5мм и 70*1,5мм по сочетанию минимума поперечного и максимума осевого зондов

Нарушение целостности колонны по методам дефектоскопии, термометрии и раходометрии в интервале 363-364м.

Для определения толщины стенок колонны применяется прибор ЭМДСТ-42

Исследование скважин по шумовым эффектам

Современная разработка нефтяных пластов предусматривает большой комплекс геофизических и гидродинамических исследований состояния продуктивных пластов и жидкостей ствола скважины. В течение многих лет источники и интервалы обводнения добывающих скважин определялись при остановках скважин для капитального ремонта. При этом применялись в основном радиоактивные методы, у которых глубинность исследования в пласт составляет величину 15 – 45 см. В простаивающих скважинах для сильного противодавления на перфорированные пласты ствол заполняется солёной водой. Под избыточным давлением вода из ствола поступает в пласт и оттесняет пластовые флюиды. Создается зона поглощения, искажающая призабойную зону пласта. Глубинность этой зоны соизмерима с глубинностью и разрешающей способностью радиоактивных методов, а часто и превышает её. Поэтому исследования остановленных скважин методами радиометрии были мало эффективны или вовсе не эффективны.

С 1990-х годов стали применяться комплексы методов исследования скважин на приток, в которые входят термометрия, дебитометрия, термодебитометрия (СТД), влагометрия, плотнометрия, пьезометрия, магнитная локация муфт, резистивиметрия, шумометрия. Стали исследоваться действующие скважины, работающие с ШГН, через межтрубное пространство комплексными приборами диаметром 32 и 28 мм, которые спускаются через специальное отверстие в план-шайбе на устье скважины.

В комплексе этих методов широкое применение получили шумомеры, с помощью которых выделяются отдающие и поглощающие пласты, места нарушения эксплуатационной колонны, заколонная циркуляция. Автор метода Кирпиченко Б.И.

Акустическая шумометрия основана на регистрации интенсивности шумов, возникающих в пластах, в стволе скважины и в заколонном пространстве при движении газа, нефти и воды. Исследования бывают эффективны не только в эксплуатационной колонне, но и при перекрытии интервалов притока насосно-компрессорными трубами.

Чувствительным элементом акустического шумомера является пьезоэлектрический преобразователь (гидрофон), расположенный в отдельном модуле сборки «притока» или конструктивно совмещённый с одним из приёмников акустического цементомера (в последнем случае измерение проводят отдельной спускоподъемной операцией при выключенном излучателе).

Акустический шумомер является индикаторным прибором и не подлежит строгой калибровке. Его данные не пригодны для количественных определений. Скважинный шумомер используется в комплексе с компьютеризированной геофизической станцией «Гектор». По диаграммам шумометрии просматривается весь спектр шумов в диапазоне частот от 0,1 до 20 кГц. На диаграммах фиксируется амплитуда (А) и временной параметр скорости упругих волн (Т). Исследования проводятся в разных скважинных условиях - в действующих добывающих скважинах и в остановленных нагнетательных скважинах в режиме репрессии и излива. Регистрация диаграмм проводится в непрерывном режиме со скоростью 100 - 300 м/ч, или дискретно по замерам на точке с шагом 0,5 -5м. Продолжительность замера на точке при выделении работающих интервалов или заколонной циркуляции составляет 30-60 сек.

Совместные замеры шумомера и акустического цементомера с фазокорреляционными диаграммами (ФКД) позволяют прослеживать динамику изменения состояния контакта цементного камня, проявления остаточных деформаций после снятия нагрузки.

Выделение интервалов заколонной циркуляции методом термометрии затруднено глубокой зоной охлаждения пласта закачиваемой водой. Заколонную циркуляцию вверх методом термометрии определить не всегда удаётся. Циркуляцию вниз в интервалах, близких к перфорации, и при малых зумпфах методом термометрии определить также затруднительно.

Акустическая шумометрия, в отличие от термометрии, даёт информацию о мгновенном состоянии акустического поля. Движение жидкости за колонной мгновенно отражается на акустической информации.

При точечной шумометрии с увеличением частоты снижается интенсивность шумов. На низких частотах (0,1 - 0,5кГц) отмечаются шумы от движении жидкости по колонне, обтекания скважинного прибора с образованием турбулентных потоков, особенно при расходах более 120 м3/сут. При движении жидкости по нарушениям цементного камня в зависимости от размеров каналов каждый интервал спектра проявляется по-разному. Чем меньше зазоры, лучше контакт цементного камня и породы (характерно для глинистых перемычек), тем выше частота шумов. В зависимости от частотных характеристик перетоки разделяют на колонную циркуляцию и заколонную фильтрацию.

При фильтрации, выделяемой на частотах более 5 кГц, проведение в скважине ремонтных работ неэффективно.

Интервалы пластов-коллекторов в зоне заколонной циркуляции, выделяются на частотах 2-5 кГц, считаются интервалами поглощения, по которым происходит радиальное движение жидкости. Если отмечается повышение амплитуд на частотах до 2 кГц во всём интервале и на частотах от 5 кГц в интервалах неперфорированных пластов и на глинистых перемычках, то это является однозначным признаком заколонной циркуляции.

Ограничения применения акустической шумометрии связаны с шумами, возникающими при движении самого прибора, существованием сложной зависимости чувствительности датчика от частоты, одновременным влиянием на частоту шумов скорости потока, диаметра канала, вязкости флюида.

При точечной шумометрии с увеличением частоты снижается интенсивность шумов. На низких частотах (0,1 - 0,5кГц) отмечаются шумы от движении жидкости по колонне, обтекания скважинного прибора с образованием турбулентных потоков, особенно при расходах более 120 м3/сут. При движении жидкости по нарушениям цементного камня в зависимости от размеров каналов каждый интервал спектра проявляется по-разному. Чем меньше зазоры, лучше контакт цементного камня и породы (характерно для глинистых перемычек), тем выше частота шумов. В зависимости от частотных характеристик перетоки разделяют на колонную циркуляцию и заколонную фильтрацию.

При фильтрации, выделяемой на частотах более 5 кГц, проведение в скважине ремонтных работ неэффективно.

Интервалы пластов-коллекторов в зоне заколонной циркуляции, выделяются на частотах 2-5 кГц, считаются интервалами поглощения, по которым происходит радиальное движение жидкости. Если отмечается повышение амплитуд на частотах до 2 кГц во всём интервале и на частотах от 5 кГц в интервалах неперфорированных пластов и на глинистых перемычках, то это является однозначным признаком заколонной циркуляции.

Ограничения применения акустической шумометрии связаны с шумами, возникающими при движении самого прибора, существованием сложной зависимости чувствительности датчика от частоты, одновременным влиянием на частоту шумов скорости потока, диаметра канала, вязкости флюида.

Нарушение в колонне в интервале 1185-1186 м., 1149-1152 м. выявлено в комплексе шумометрии и термометрии

Замеры термометрии и шумометрии. Нарушение герметичности колонны выявлено в интервале 1337.4 - 1342.0 м. Слабое нарушение в интервале 1316.6 - 1318.0 м, ниже вода не идет