4.2.1. Одноколонная модель

Модель однородной колонны характеризуется четырьмя параметрами. Электромагнитные - магнитная проницаемость (), удельная электропроводность () металла и геометрические - толщина стенки (m) и диаметр трубы (d).

Опыт практических исследований показал /12/, что эффективная магнитная проницаемость () используемых труб лежит в диапазоне 10-80 отн.ед. Условно их можно подразделить на слабомагнитные ( - 10-20), среднемагнитные ( - 20-40) и сильномагнитные ( более 50). Удельная электропроводность, в основном, лежит в диапазоне от 5 МСм/м до 8 МСм/м. Диаметр труб изменяется от 73мм до 114мм для НКТ, и от 140мм до 324мм для обсадных колонн.

Толщина стенки труб лежит в диапазоне 5-9 мм для НКТ, 7-12 мм - для обсадных колонн.

З ависимость измеряемой ЭДС от толщины стенки колонны для НКТ диаметром d=73 мм, удельная электропроводность металла =7 МСм/м приведены на рис.4.1. Чем тоньше труба, тем быстрее затухает сигнал.

Рис. 4.1 Зависимости ЭДС от толщины стенки НКТ при различных.а - =10, б - =20, в - =40, г - =80. Шифр кривых – толщина стенки, мм /6/.

Отметим, что на ранних временах амплитуда сигнала в меньшей степени зависит от толщины стенки трубы. Чем толще труба, тем на более поздних временах (t_г) кривые спада ЭДС расходятся. Чем более магнитна среда, тем более растянут нестационарный процесс, но при этом амплитуда на ранних временах уменьшается.

Такое поведение кривых спада ЭДС по каротажным диаграммам позволяет оценить степень коррозии труб. Чем на более ранних временах амплитуда кривых уменьшается, тем больше потеря металла.

П роцесс затягивается с увеличением диаметра трубы /5/, на рис.4.2 приведен пример измерений в трубах диаметром 146мм и 245мм. С увеличением диаметра ЭДС на ранних временах уменьшается, а на поздних растет.

Рис. 4.2 Зависимость ЭДС от диаметра трубы.

Шифр кривых диаметр трубы.

Электромагнитные свойства металла могут изменяться в процессе эксплуатации колонн. Возникают участки повышенной намагниченности, изменяется электропроводность колонны по сравнению с паспортными данными под действием температуры, коррозии. В ряде случаев в интервале колонны попадают единичные трубы либо небольшие интервалы из другой марки стали, чем основная колонна. Поэтому при оценке состояния колонн важно выделить эти интервалы, чтобы исключить возможность ошибки при количественной интерпретации.

4.2.2. Двухколонные модели

Расчет для многоколонных конструкций позволяет оценить влияние обсадной колонны на результаты исследования НКТ и оценить экранирующее влияние НКТ при исследовании ЭК, а также оценить взаимное влияние труб в трехколонной конструкции. При исследовании эксплуатационной колонны часто необходимо учитывать влияние технической колонны.

Н а рис.4.3 приведены примеры моделирования измерений для двухколонной модели НКТ+ЭК, для НКТ диаметром 73 мм и обсадной колонны диаметром 146 мм толщиной 8 мм. Толщина НКТ изменялась от 3 до 9 мм.

Рис.4.3 Зависимости ЭДС от толщины стенки в двухколонной конструкции /6/:а) НКТ (73мм) Шифр кривых – толщина НКТ, мм; б) ЭК (146мм) Шифр кривых – толщина ЭК, мм.

На поздних временах t>15 мс скорость спада (V(t)) практически не меняется для магнитных труб и не зависит от толщины НКТ, а определяется параметрами второй колонны – ЭК. Амплитуда сигнала зависит от толщины НКТ, а в общем случае от количества металла в системе колонн.

Н а каротажных диаграммах в двухколонных скважинах, представленных в виде амплитуды (t) на поздних временах, на фоне изменения параметров второй колонны будут видны изменения параметров первой колонны. При исследовании НКТ важно оценить степень влияния эксплуатационной колонны. Если сопоставить результаты моделирования измерений для одиночной НКТ с результатами для двухколонной модели можно сделать вывод, что чем меньше толщина НКТ, тем на более ранних временах проявляется влияние второй колонны. Например, при толщине стенки НКТ 3 мм влияние второй колонны начинается на временах t>5 мс, при толщине стенки 5 мм на временах t>6 мс, а при толщине стенки 7 мм с t>10 мс. На рис. 4.4 приведен пример регистрации ЭДС в одноколонной конструкции ЭК 146мм и в двухколонной ЭК + кондуктор (диаметр 245мм) . Вторая колонна «проявляется» начиная с 15мс.

Рис.4.4 Зависимости ЭДС от числа колонн /5/.

В практике геофизических исследований часто встречаются трехколонные конструкции скважин. Метод магнитоимпульсной дефектоскопии позволяет в этом случае уточнить конструкцию скважины (положение башмака третьей колонны, обрыв третьей колонны, сильный коррозионный износ).

Временной диапазон для качественной оценки изменения количества металла в трехколонной конструкции лежит в диапазоне 3-15 мс для НКТ, 15-60 мс для обсадной колонны и более 60 мс для технической колонне/5/.