СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРОЗИОННО-ОПАСНЫХ ИНТЕРВАЛОВ, СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ В РАБОТАЮЩЕЙ СКВАЖИНЕ
METHOD AND DEVICE FOR CORROSIVE-HAZARDOUS INTERVALS DETERMINING, OPERATING COLUMN METAL CORROSION RATE IN A WORKING WELL

Предлагаемый способ относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использован для оценки коррозионного сопротивления обсадных колонн из различных марок сталей путем изготовления из них образцов-свидетелей, которые устанавливаются ниже насосного оборудования, где коррозионное воздействие, оказываемое на образцы-свидетели, соответствует условиям коррозионного воздействия на эксплуатационную колонну в этом же интервале.
Коррозия обсадных колонн и насосно-компрессорных труб (НКТ) в эксплуатационных скважинах происходит в различных интервалах с отличающейся скоростью, что зависит от обводненности продукции, скорости подъема жидкости, термобарических условий и наличия растворенных в продукции газов (углекислый газ, сероводород, кислород). Сочетание этих факторов при определенных термобарических условиях приводит к образованию агрессивной среды, поднимающейся по стволу скважины, которая начинает формироваться в зависимости от соотношения нефти и воды и скорости подъема потока по стволу скважины.
При спуске в скважину колонны НКТ и добыче нефти по мере продвижения флюида от интервала перфорации к устью скважины происходит изменение вида течения ввиду изменения скорости подъема жидкости, зависящей от кольцевого сечения трубного пространства, это может быть как турбулентный тип течения, так и ламинарный. Для последнего скорость течения различных видов жидкостей может быть различна в связи с разницей их плотности и вязкости, а также взаимной растворимостью. При турбулентном потоке, в зависимости от обводненности продукции скважины, образуются различные эмульсии, типа «вода в нефти» или «нефть в воде», что будет влиять на их агрессивность по отношению к металлам. При ламинарном течении эмульсий не происходит в связи со слабым перемешиванием восходящего потока. В этом случае агрессивность среды будет зависеть только от содержания углекислого газа в добываемой продукции и ее обводненности. Таким образом, условия для протекания коррозионных процессов по стволу скважины значительно изменяются, соответственно и скорость коррозии металлов будет различной.
Известны способы измерения скорости коррозии обсадной колонны путем измерения толщин стенок труб различными геофизическими методами с помощью бесконтактных толщиномеров, например магнитоимпульсного дефектоскопа (МИД), в различные моменты времени, например через год. Затем путем сравнения полученных результатов определяют изменение толщины стенки контролируемой трубы за год, т.е. скорость коррозии.
Недостатками геофизических методов являются косвенный характер контроля коррозионного состояния обсадной колонны, невозможность определения степени коррозии обсадных труб, связанные с погрешностями методов контроля, отсутствие достоверных методик по интерпретации геофизического материала.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для определения скорости коррозии оборудования скважин (Руководящий документ ВНИИСПТнефть РД 39-0147103-362-86, Уфа, 1987, п. 7.11, с. 83). Устройство для определения скорости коррозии внутри НКТ включает цилиндрические образцы-свидетели, изготовленные из НКТ, установленные на специальные шайбы, которые фиксируются в зазорах между торцами труб в муфтах. Для определения скорости коррозии в затрубном пространстве цилиндрические образцы рекомендуется устанавливать снаружи опирающихся на муфты труб.
Недостатком прототипа является то, что в трубе НКТ будет большая скорость движения жидкости, возможно образование эмульсий «вода в нефти», а также будут отличаться термобарические условия, что приведет к снижению агрессивности добываемой среды. Таким образом, условия размещения образцов в НКТ не будут соответствовать реально действующим на эксплуатационную колонну. Исследование коррозии с наружной стороны НКТ не имеет смысла из-за отсутствия в кольцевом пространстве (между обсадной колонной и НКТ) интенсивного движения жидкости, так как поступающий в скважину флюид попадает с помощью ЭЦН во внутреннее пространство НКТ, что снизит скорость коррозии образцов относительно обсадной колонны. Кроме того, в работающей скважине даже при значительной обводненности в пространстве между НКТ и обсадной колонной от воронки НКТ до динамического уровня будет находиться нефть, что будет снижать скорость коррозии установленных на внешней стенке НКТ образцов.
Предлагаемый способ позволяет проводить оценку коррозионного сопротивления эксплуатационной колонны в наиболее опасных интервалах (под насосной установкой) действующей скважины путем определения скорости коррозии внутренней поверхности обсадных труб, которая будет равна скорости коррозии экспонируемых образцов-свидетелей.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение, является измерение действительной скорости коррозии обсадной колонны.
Данная задача решается за счет применения предлагаемого устройства для оценки скорости коррозии металла эксплуатационной колонны и способа его установки в различных интервалах ствола действующей скважины. Устройство содержит контейнер с закрепленными образцами-свидетелями, отличается тем, что дополнительно содержит пакерующее устройство, с помощью которого на внутренней поверхности эксплуатационной колонны устанавливается контейнер с образцами-свидетелями, внутри которого образцы-свидетели закрепляют болтовым соединением. Пакерующее устройство позволяет производить установку предлагаемого устройства в термобарических условиях, идентичных по воздействию на эксплуатационную колонну, учитывать тип жидкости, характер восходящего потока и скорость течения в эксплуатационной колонне.
Контейнер с образцами-свидетелями свинчивается с пакером в одну компоновку и крепится в эксплуатационной колонне под насосной установкой в любом интервале. Посадка устройства в заданном интервале на внутренней поверхности колонны и извлечение его из скважины может осуществляться в любое время (предпочтительно совмещать со сменой ЭЦН или ремонтными работами в скважине).
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой схематично представлено предлагаемое устройство для исследования скорости коррозии металла эксплуатационной колонны в работающей скважине.
Контейнер 1 оборудуется одним или несколькими образцами-свидетелями (в данном случае двумя). Образцы-свидетели 2 при помощи болтовых соединений 3 крепятся внутри контейнера 1, изготовленного из обсадной трубы или НКТ.
В качестве образцов-свидетелей используются сегменты, вырезанные из обсадных труб той же группы прочности и того же завода изготовителя, что и в скважине, а при необходимости и другими. При спуске в скважину нескольких образцов-свидетелей для упрощения их идентификации рекомендуется делать геометрические отличия их формы. Необходимость отличия образцов вызвана тем, что после их извлечения из скважины на поверхности после воздействия язвенной коррозии могут исчезнуть отметки, а при одинаковых размерах с большой вероятностью можно допустить ошибку в идентификации образца.
На фиг. 2 изображена схема посадки устройства в скважине. Фиксация контейнера 1 с образцами-свидетелями в стволе скважины производится при помощи извлекаемого пакера 4 (например, «Гайберсон» без клапана-отсекателя). Допускается применение ремонтных пакеров. Соединение контейнера 1 с пакером 4 производится при помощи стандартного переводника 5.
Процесс исследования скорости коррозии металла эксплуатационной колонны происходит следующим образом. Изготовленные образцы-свидетели 2 перед закреплением их в контейнере 1 взвешивают на электронных весах с точностью до 0,001 г, на каждый образец наносится порядковый номер и составляется схема сборки с патрубком. Контейнер устанавливается в скважину; время размещения образцов-свидетелей устанавливается индивидуально в зависимости от агрессивности условий.
После подъема насосного оборудования производится первичная обработка их от грязи и нефти. Просушенные и упакованные образцы-свидетели передаются в лабораторию для последующей обработки, исследования и анализа материала. Путем взвешивания определяется потеря массы образцов, оценивается характер разрушений образцов-свидетелей, определяется химический состав образуемых отложений и рассчитывается скорость коррозии металла по потере массы образцов.
На основании исследования образцов-свидетелей оценивается состояние эксплуатационной колонны скважины, агрессивность разрабатываемого объекта, прогнозируется остаточный ресурс работы скважины до образования негерметичности, выдаются рекомендации по защите ее от коррозии.
Оборудование было успешно применено при исследовании коррозионных условий в скважинах НГДУ «Федоровскнефть» ОАО «Сургутнефтегаз». Всего образцами-свидетелями было оборудовано семь скважин, две из которых были оборудованы устройствами на разных глубинах. Срок экспозиции образцов составил от 500 до 1000 суток.