УДК 550.832.53/75:622.245.1
Ш. В. Габбасов, А. О. Камельянов, А. В. Кондрашов, Р. Р. Куйбышев
АО НПП «ВНИИГИС», АО НПФ «ГИТАС»
Рассматриваются новые разработки цифровой скважинной аппаратуры, позволяющей осуществлять мониторинг технического состояния скважины и заколонного пространства. Приведены технические характеристики комплексного скважинного прибора радиоактивного каротажа КСПРК-Ш-50-Т и аппаратуры магнитоимпульсной дефектоскопии МИД-С6 и МИД-4, позволяющих проводить измерения в скважинах с температурой до 150 °С и давлением до 100 МПа, а с помощью МИД-4 – оценить техническое состояние скважин с четырехколонной конструкцией.
В процессе эксплуатации нефтегазовых скважин иногда развиваются усталостные, механические и коррозионные нарушения колонн, происходит разрушение цементного камня, а также изменение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и характера насыщения коллекторов. Поэтому для обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации скважин необходимо осуществлять мониторинг их состояния, включающий как контроль технического состояния колонн и цементной крепи, так и эксплуатационных характеристик пластов.
На протяжении многих лет диагностика состояния эксплуатационных скважин является одной из актуальных задач как в России, так и за рубежом.
АО НПП «ВНИИГИС» совместно с АО НПФ «ГИТАС» занимаются разработкой цифровой скважинной аппаратуры для решения этой задачи с 80-х годов прошлого века. За это время было создано несколько серий различных видов аппаратуры, среди которых особое место занимают малогабаритные аппаратурно-методические комплексы для исследования действующих скважин, базирующиеся на спектрометрических ядерных методах и магнитоимпульсной дефектоскопии.
Последние широко известные аппаратурные разработки представлены следующими приборами: комплексным спектрометрическим прибором радиоактивного каротажа КСПРК-Ш [1], магнитоимпульсными дефектоскопами МИД-К и МИД-С [3], а также универсальной комплексной двухмодульной аппаратурой ОТСК-ОСЗП, которая успешно эксплуатируется с 2014 г. и позволяет определить изношенность и дефекты труб, оценить качество цементирования, литологию и ха рактер насыщения коллекторов [2].
Необходимость решать геофизические и геолого-технические задачи с наибольшей достоверностью при минимальных временных, технических и финансовых затратах требует дальнейшего развития аппаратуры и технологии каротажа. Учитывая эффективность созданных ранее аппаратурно-методических комплексов типа КСПРК-Ш и МИД, новая аппаратура разрабатывалась на их основе с учетом дополнительных возможностей.
Аппаратура КСПРК-Ш-50-Т разработана на основе КСПРК-Ш-48 и отличается от прототипа возможностью осуществлять исследования скважин при температуре до 150 °С и давлении до 100 МПа с дополнительной локацией муфт (ЛМ) и полноценным манометром вместо индикатора давления (КСПРК-Ш-48). Зонды ЛМ и манометрии позволяют применять аппаратуру в том числе и для стандартного ГИС-контроля. Ранее исследования аппаратурой КСПРК-Ш приходилось комплексировать с измерениями аппаратурой типа КСАТ, реализующей ЛМ, термометрию, манометрию, 2ННК и интегральные методы ГК и НГК.
Аналогично КСПРК-Ш аппаратура КСПРК-Ш-50-Т реализует методы трехзондового СНГК, двухзондового ННК-Т, СГК и позволяет выполнять радиальное зондирование прискважинного пространства на основе регистрации спектров гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ), плотности потока тепловых нейтронов от закрытого радионуклидного источника быстрых нейтронов, а также определять содержание естественно-радиоактивных элементов (ЕРЭ) по спектру СГК. Это дает возможность за одну спуско-подъемную операцию решать следующие основные задачи:
– определение текущего насыщения коллекторов и коэффициентов продуктивности (kг и kн) в радиальных зонах прискважинного пространства;
– построение объемной литологической модели и модели глин;
– выделение зон скопления газа в межколонном и заколонном пространстве скважин;
– выявление каверн и оценка их линейных размеров в присква жинной зоне терригенных газоотдающих коллекторов;
– экспресс-оценка степени заполнения цементом заколонного пространства (нейтронная цементометрия).
На основании решения этих задач дополнительно можно также решать целый ряд других. Например, оценивать устойчивость ствола скважины по анализу состава вскрытых горных пород, выявлять работающие и заблокированные интервалы перфорированных коллекторов, оценивать эффективность интенсификации коллекторов и т. д.
Аппаратура КСПРК-Ш-50-Т состоит из трех модулей, которые могут компоноваться в зависимости от цели исследований и поставленных задач, а также может работать в связке с аппаратурой МИД-С6.
Аппаратура магнитоимпульсной дефектоскопии МИД-С6 характеризуется следующими особенностями:
– модульное исполнение, что позволяет состыковывать ее с модулями КСПРК-Ш-50-Т;
– возможность проведения дефектоскопии и толщинометрии двух труб с определением величины изменения толщины стенок этих труб и их поперечных и продольных дефектов;
– возможность уточнения устройства многоколонной конструкции скважины (до четырех колонн);
– наличие высокочувствительного термометра и зонда ГК.
Технические характеристики и внешний вид аппаратурно-методического комплекса КСПРК-Ш-50-Т–МИД-С6 приведены в табл. 1, 2 и на рис. 1, 2.
Таблица 1
Технические характеристики аппаратуры КСПРК-Ш-50-Т
Таблица 2
Технические характеристики аппаратуры МИД-C6
Пример интерпретации результатов исследования комплексом КСПРК-Ш-50-Т–МИД-С6 приведен на рис. 3, на котором показана конструкция скважины, уточненная по данным МИД-С6, рассчитанная по результатам КСПРК-Ш-50-Т объемная литологическая модель в сложном смешанном разрезе, включающем отложения эвапоритовой формации.
На рис. 3 также приведены параметры дефицита плотности и водородосодержания (Pdd) и коэффициентов газонасыщенности (kг) для различных радиальных зон, позволяющие в комплексе с толщинами колонн (Th) НКТ (TBG), эксплуатационной колонны (CSG) и лайнеров (LNR) диаметрами 4 и 7 дюймов оценить техническое состояние двух внутренних колонн в многоколонной конструкции скважины и выявить заколонные и межколонные скопления газа. Интервалы скоплений газа, также как и степень заполнения межколонного пространства цементным камнем по результатам нейтронной цементометрии за двумя ближними колоннами, показаны для каждой из колонн отдельно (рис. 3).
Из рис. 3 хорошо видно, что МИД-С6 позволяет уточнить конструкцию такой сложной скважины, но при этом толщины и дефекты определяются только для двух колонн. В подобных случаях такой информации для оценки технического состояния скважины бывает недостаточно. Это обстоятельство предопределило создание новой модификации аппаратуры магнитоимпульсной дефектоскопии – МИД-4.
Аппаратура МИД-4 предназначена для детального контроля технического состояния стальных обсадных и насосно-компрессорных труб в незаглушенных и заглушенных газовых и нефтяных скважинах многоколонных конструкций. Внешний вид и технические характеристики аппаратуры МИД-4 показаны на рис. 4 и в табл. 3. В состав прибора входят три зонда дефектоскопа толщиномера, высокочувствительный термометр, модуль гамма-каротажа и датчик давления.
Отличительной особенностью этой аппаратуры является определение дефектов четырех ближних колонн.
Во вновь бурящихся скважинах МИД-4 используется для контроля:
– конструкции скважины до пяти колонн;
– соответствия проекту интервалов установки колонн с разным диаметром и толщиной стенки;
– интервала установки хвостовиков;
– целостности колонны и степени износа в процессе работы инструмента.
В действующих скважинах аппаратура МИД-4 позволяет определить:
– интервалы перфорации;
– местоположение сквозных нарушений;
– разрыв колонн в четырехколонной конструкции;
– фактические интервалы установки герметизирующих пластырей;
– фактическую глубину установки заколонных пакеров и т. п.;
– конструкцию скважины до пяти колонн;
– интервалы коррозии и степень износа колонны;
– интервалы нарушений колонны, требующие ремонта;
– толщину первой, второй, третьей и четвертой колонн.
Таблица 3
Технические характеристики аппаратуры МИД-4
На рис. 5 показан пример интерпретации данных МИД-4. Посчитаны толщины труб 1-й, 2-й, 3-й и 4-й колонн (THK1, THK2, THK3, THK4). По данным длинного зонда (LR25, LR30, LR35, LR40) выделяется интервал с уменьшением амплитуды сигнала на поздних временных измерениях. По анализу кривых спада и толщины колонн наблюдаемое нарушение трубы соответствует 4-й колонне. В этом же интервале отмечается увеличение амплитуды сигнала короткого зонда (MR05, MR10, MR15, MR20, MR25), что с учетом кривых спада и THK3 свидетельствует о коррозии трубы 3-й колонны.
Представленные выше новые аппаратурно-методические комплексы, разработанные ВНИИГИС и ГИТАС, метрологически и методически обеспечены. Измерения выполняются единой технологической программой Ikar (И. З. Миннуллин). Это удобно при выполнении калибровок и каротажа скважин разными приборами и комплексами. Программа Ikar позволяет получать данные от скважинных модулей, осуществлять графический вывод всей информации, в том числе спектров СГК и 3СНГК-Ш, а также кривых спадов длинного и короткого зондов МИД для online-контроля каротажа и регулировки настроек, регистрировать полученные данные вместе с сопутствующей технологической информацией на жестком диске компьютера c последующим выводом в LAS-формате. После загрузки планшета и выбора модулей прибора в программе имеется возможность установить интервал квантования, параметры сохранения данных и скорость приема-передачи данных, что позволяет установить требуемый уровень детализации измерений. Технологическое программное обеспечение позволяет выполнять калибровку пористости по 2ННК, интегральной гамма-активности, манометра, термометра и эталонирование зондов МИД. Файлы калибровок сохраняются и загружаются автоматически при определении номера прибора, обеспечивая в процессе каротажа запись и отображение параметров на экране монитора непосредственно в физических единицах.
Таким образом, новые аппаратурные разработки КСПРК-Ш-50-Т, МИД-С6 и МИД-4, сохраняя лучшие качества своих прототипов, характеризуются расширением возможностей решения геолого-технических задач и позволяют выполнять исследования скважин с многоколонной конструкцией в сложных термобарических условиях.
ЛИТЕРАТУРА
- Кондрашов А. В., Даниленко В. Н., Шамшин В. И. и др. Многометодная спектрометрическая аппаратура ядерного каротажа для исследований газовых скважин // НТС «Вести газовой науки». М.: Изд. ООО «Газпром ВНИИГАЗ». № 3. С. 121–128.
- Кондрашов А. В., Куйбышев Р. Р., Миннуллин И. З. Универсальная малогабаритная комплексная аппаратура для исследования газовых скважин (ОТСК-ОСЗП) // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2016. Вып. 6 (264). С. 209–215.
- Потапов А. П., Кнеллер Л. Е., Даниленко В. Н. Магнитоимпульсная дефектоскопия-толщинометрия обсадных колонн и насосно-компрессорных труб. М.: ВНИИгеоресурс, 2012. 146 с.
Рецензент канд. геол.-минер. наук Н. М. Зараменских