Способ выделения заколонных перетоков и зон коррозии обсадных колонн в эксплуатационных скважинах
METHOD FOR IDENTIFICATION OF BEHIND-CASING FLOWS AND CASING STRINGS CORROSION ZONES IN PRODUCTION WELLS

Предлагаемое изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано для контроля технического состояния нефтегазовых скважин.
Известен способ контроля движения пластового флюида в заколонном пространстве эксплуатационной скважины [Патент РФ №2078923, МПК E21B, 1997]. В этом способе на разных режимах работы скважины выявляют интервалы перетока флюида в заколонном пространстве по амплитуде электромагнитного поля, возбуждаемого потоком жидкости в частотном диапазоне 60÷280 Гц, и по наличию аномалий определяют соответственно интервалы заколонного перетока пластовой воды. Суть способа заключается в том, что вследствие вибрации намагниченной обсадной колонны при перетоке заколонной жидкости она сама приобретает свойство генерации электромагнитных волн в частотном диапазоне вибрации потока. При полном прекращении заколонного перетока прекращается и генерация электромагнитных волн.
Однако в интервалах заколонных перетоков агрессивных пластовых жидкостей интенсивно идут коррозионные процессы, которые и определяют техническое состояние обсадных колонн. Таким образом, недостаток данного способа состоит в том, что он не предназначен для выделения зон коррозии обсадных колонн в интервалах заколонных перетоков пластовой жидкости.
Экспериментальным путем установлено, что в основном перетекаемый поток жидкости имеет вихревой, турбулентный режим движения [См. Dalia Abdallah, Mohamed Fahim, Khaled Al-Hendi. Casing Corrosion Measurement to Extend Asset Life. Изучение коррозии обсадной колонны для продления срока службы. Oilfield Review. Autumn, 2013, Vol. 25, №3, p. 18-31]. С наружной стороны колонны при плохом контакте цементного камня имеют место как площадная, так и «ручейковая» коррозии. Последняя приводит к прорезанию каналов вплоть до сквозных щелей в теле колонны перетекаемыми агрессивными пластовыми жидкостями. В интервалах низкого качества цементирования в заколонном пространстве скважины могут иметь место перетоки агрессивной жидкости с высокой минерализацией из одного водоносного пласта с более высоким пластовым давлением в другой с более низким. При добыче нефти при депрессии на пласт может быть «подсос» пластовой воды из заколонного пространства в интервал перфорации из вышележащего или нижележащего водоносных пластов, что приводит к обводнению продукции.
Известен способ магнитоимпульсной дефектоскопии-толщинометрии [См. Потапов А.П. и др. Магнитоимпульсная дефектоскопия - толщинометрия обсадных колонн и насосно-компрессорных труб. М.: ВНИИ-геосистем, 2012. с. 146]. Он основан на исследовании пространственного распределения в обсадной колонне труб затухающих во времени вихревых токов, которые наводят электродвижущую силу (ЭДС) в приемной катушке после выключения импульсов тока намагничивания в генераторной катушке. Интерпретация результатов дефектоскопии-толщинометрии обеспечивает получение информации о различных дефектах обсадной колонны, вызванных коррозией.
Однако значительные сложности при проведении интерпретации результатов связаны с зонами остаточной намагниченности обсадных колонн, создающих магнитный шум, проявляющийся на всех зондах аппаратуры типа МИД-К, независимо от глубины исследования, и приводящей к дополнительной погрешности определения толщины стенок до 0,4 мм. Аномалии при сильной намагниченности обсадной колонны [стр. 109-110] проявляются в виде резких колебательных аномалий разных знаков, причем чаще положительные аномалии по амплитуде меньше, чем отрицательные. В результате вибрации остаточно намагниченной обсадной колонны при движении потока заколонной жидкости, как в прототипе [Патент РФ №2078923], регистрируется сигнал электромагнитного поля, который представляется в виде огибающей.
При коррозии металла обсадной колонны происходит не только потеря самого металла, но и изменение ее электромагнитных свойств, прежде всего намагниченности. Переточные аномалии однозначно проявляются при регистрации сигналов в виде аномалий повышенной намагниченности. Как правило, границы интервалов перетоков флюидов совпадают с границами зоны коррозии обсадных колонн. Этот факт подтверждается низкочастотной акустической шумометрией в том же частотном диапазоне 60÷280 Гц, что и для электромагнитных волн, возбуждаемых вибрацией потока в вышеупомянутом прототипе. Акустическая шумометрия [Авторское свидетельство СССР №1379757, МПК G01V 1/40. Способ определения заколонных водопритоков] выявляет при этом по повышенным амплитудам акустических низкочастотных шумов интервалы водопритоков и перетоков жидкости в заколонном пространстве эксплуатационной скважины и может быть использован дополнительно.
Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанного недостатка прототипа - невозможности выделения зон коррозии обсадных колонн в интервалах заколонных перетоков пластовой жидкости. Поставленная цель достигается тем, что в вышеупомянутом способе выделения заколонных перетоков флюида в эксплуатационных скважинах по амплитуде электромагнитного поля в низкочастотном диапазоне, возбуждаемого колебаниями потока жидкости в обсадной колонне с остаточной намагниченностью, дополнительно регистрируют сигналы магнитоимпульсной дефектоскопии-толщинометрии и по аномалиям повышенной намагниченности определяют границы интервалов заколонных перетоков пластовой жидкости и зон коррозии с наружной стороны обсадных колонн в эксплуатационных скважинах.
На фигурах представлены диаграмма аномалий намагниченности магнитоимпульсной дефектоскопии-толщинометрии и низкочастотная акустическая шумограмма в интервале глубин 580 - 675 м эксплуатационной скважины.
На фиг.а показана диаграмма аномалий повышенной намагниченности магнитоимпульсного дефектоскопа-толщиномера типа МИД-К. На фиг.б приведена низкочастотная акустическая шумограмма, зарегистрированная акустическим шумомером типа АШИМ-36. На диаграмме дефектоскопа по огибающей аномалий намагниченности выделяется интервал заколонного перетока жидкости 597-656 м. Этот же интервал перетока жидкости подтверждается низкочастотной акустической шумограммой. При сопоставлении двух диаграмм явно просматривается корреляция амплитуды низкочастотных акустических шумов с огибающей аномалий намагниченности магнитоимпульсной дефектоскопии обсадной колонны. Амплитуды акустических шумов пропорциональны скорости заколонных перетоков жидкости.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Сначала по стволу эксплуатационной скважины регистрируют амплитуду колебаний электромагнитного поля в низкочастотном диапазоне, вызванных вибрацией потока пластовой жидкости, и по наличию аномалий определяют интервалы заколонных перетоков пластовой жидкости. Затем дополнительно проводят магнитоимпульсную дефектоскопию-толщинометрию (фигурах), по результатам которой по аномалиям намагниченности в условных единицах (у.е.) уточняют границы интервалов заколонного межпластового перетока или «подсоса» жидкости в зону перфорации, а по аномалиям повышенной намагниченности выделяют границы зон коррозии с наружной стороны обсадных колонн. Абсолютная величина аномалий намагниченности пропорциональна величине коррозии обсадной колонны. Чем больше коррозия, тем меньше толщина обсадной колонны. А чем меньше толщина обсадной колонны, тем выше ее намагниченность. На примере эксплуатационной скважины границы заколонных перетоков жидкости, выделенные по аномалии с повышенными значениями намагниченности 597-656 м (фиг.а), совпадают с границами интервала перетоков жидкости, выделенными по низкочастотной акустической шумограмме (фиг.б). Эта связь достаточно закономерная.
Технический эффект: Одновременное выделение заколонных перетоков и зон коррозии на наружной стороне обсадных колонн в эксплуатационных скважинах, повышение надежности оценки технического состояния скважин.