Способ определения технического состояния обсадных колонн и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к исследованию скважин и предназначено для определения размеров и форм повреждений обсадных колонн, выделения интервалов перфорации и оценки ее качества, а также может быть использовано для контроля рельефа внутренней поверхности труб во всех отраслях промышленности. Задачей изобретения является повышение разрешающей способности способа и устройства к малым дефектам и его информативности. Для этого многосекционное устройство пускают в интервал повреждения труб. Создают давление жидкостью или газом и прижимают эластичный элемент с пластичным слоем к внутренней поверхности обсадной колонны в интервале ее повреждения. При этом в интервал повреждения после спуска первой секции спускают вторую секцию, имеющую дренажные каналы на поверхности пластичного слоя эластичного элемента. О результатах исследований судят как по суммарным, так и по разностным параметрам отпечатков повреждений обсадных колонн на пластичных слоях эластичных элементов первой и второй секций. В устройстве для осуществления способа каждая из секций состоит из нижней и верхней зажимных головок, соединенных перфорированной трубой, эластичного элемента, порытого пластичным слоем, клапанов для заполнения и слива жидкости. При этом пластичный слой одной из секций дополнительно снабжен дренажными каналами, наклоненными под углом 45° к оси устройства и проходящими во взаимно перпендикулярных направлениях. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.,1 табл.

Изобретение относится к области исследований скважин и предназначено для определения размеров и формы повреждений обсадных колонн, выделения интервалов перфорации и оценки ее качества, а также может быть использовано для контроля рельефа внутренней поверхности труб во всех отраслях промышленности.

Известен способ определения технического состояния обсадных колонн [1]. Способ заключается в спуске односекционного устройства для снятия отпечатков повреждений, например, гидропечати ПГ-146-1, создании давления, сбросе давления, подъеме устройства и интерпретации отпечатков повреждений.

Однако данным способом невозможно получить информацию о несквозных повреждениях обсадных колонн (например, о непробитых перфорационных отверстиях) за счет эффекта защемления скважинной жидкости в углублениях дефектов, что препятствует контакту пластичного слоя с внутренней поверхностью обсадных труб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения технического состояния обсадных колонн [2], включающий: - спуск в интервал повреждения многосекционного устройства для снятия оттисков с внутренней поверхности труб (многосекционной гидравлической печати); - создание давления жидкостью (или газом); - поочередное прижатие эластичного элемента с пластичным слоем к месту повреждения; - сброс давления жидкости или газа; - подъем гидравлической печати из скважины на поверхность; - интерпретацию отпечатков повреждений труб (сквозные проржавления, трещины, перфорационные отверстия и т.п.).

Несмотря на то что использование многосекционной гидравлической печати позволяет получить больший объем информации (т.к. о результатах исследований судят по сумме отпечатков микрорельефов дефектного участка обсадных труб), известный способ недостаточно эффективен для определения технического состояния обсадных колонн, так как их повреждения (проржавления, трещины) в непроницаемых участках стволов скважин (например, за счет хорошего цементирования заколонного пространства) не могут быть обнаружены из-за эффекта защемления скважинной жидкости в указанных интервалах.

Известно устройство для снятия оттисков со стенок скважины, содержащее матрицу с пластичным слоем с системой дренажных канавок [3] и его модификация [4].

Известно устройство для обследования внутренней поверхности скважины, содержащее корпус, кабельную головку, соединенную с кабель-канатом, и надувной пакер, имеющий эластичную оболочку с пластичным слоем, ступенчатый цилиндр с отверстием и подвижную втулку, последняя снабжена эластичными диафрагмами, перекрывающими пространство между цилиндром и стенками скважины, а в корпусе выполнен канал для перетока жидкости [5].

Они позволяют выявлять только крупные повреждения обсадных колонн, ширина которых превышает ширину дренажных каналов. Продольные и поперечные порезы обсадных колонн и трещины с малым раскрытием, оказавшиеся напротив дренажных каналов в процессе проведения исследований, невозможно гарантированно обнаружить за один спускоподъем, что требует повторных спускоподъемных операций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является многосекционное устройство для снятия оттисков со стенок скважины [2] .

Каждая секция состоит из нижней и верхней зажимных головок, соединительной перфорированной трубы, эластичного элемента (баллона), покрытого пластичным слоем, канала для перетоков между резиновым элементом и исследуемой колонной, а также имеются каналы для заполнения и слива жидкости.

Целью настоящего изобретения является повышение разрешающей способности способа и устройства к малым дефектам и его информативности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения технического состояния обсадных колонн, включающем спуск в интервал повреждения труб многосекционного устройства (гидравлической печати), создание давления жидкостью или газом, поочередное прижатие эластичных элементов с пластичным слоем к внутренней поверхности обсадной колонны в интервале ее повреждения, сброс давления и подъем устройства (гидравлической печати), согласно изобретению в интервал повреждения после спуска первой секции (гидравлической печати) спускают вторую секцию (гидравлическую печать), имеющую дренажные каналы на поверхности пластичного слоя эластичного элемента, причем о результатах исследований судят как по суммарным, так и по разностным параметрам отпечатков повреждений обсадных колонн на пластичных слоях эластичных элементов первой и второй секций.

Указанная цель достигается также тем, что в известном устройстве для определения технического состояния обсадных колонн, содержащем несколько секций, каждая из которых состоит из нижней и верхней зажимных головок, соединенных перфорированной трубой, эластичного элемента, покрытого пластичным слоем, клапанами для заполнения и слива жидкости, согласно изобретению пластичный слой эластичного элемента одной из секций дополнительно снабжен дренажными каналами, наклоненными под углом 45^o к оси устройства и проходящими во взаимно перпендикулярных направлениях.

На фиг. 1 показана одна из секций для снятия отпечатков с внутренней поверхности обсадной колонны, а на фиг. 2 - развертка наружной поверхности пластичного слоя согласно изобретению.

Устройство для снятия отпечатков с внутренней поверхности обсадной колонны состоит из эластичного баллона 5 с пластичным слоем на его наружной поверхности и дренажными каналами, пересекающимися между собой под углом 90^o и наклоненными под углом 45^o к продольной оси устройства, узла для прижатия пластичного слоя к исследуемой поверхности (не показано), перфорированной трубы 4, зажимных верхней 2 и нижней 6 головок, заливного 1 и сливного 7 клапанов.

Способ реализуется с использованием предлагаемого устройства следующим образом.

На насосно-компрессорных или бурильных трубах устройство спускается к месту повреждения обсадной колонны, заполняется жидкостью, имеющейся в скважине, через заливной клапан 1 и после создания давления в 1-5 МПа эластичный баллон 5 с нанесенным пластичным слоем и дренажными каналами на его внешней поверхности прижимается к внутренней поверхности поврежденного участка обсадной колонны.

Жидкость из отпечатываемого дефекта (например, коррозионной каверны) выдавливается через дренажные каналы за пределы эластичного баллона 5 вверх или вниз, не препятствуя контакту пластичного слоя с внутренней поверхностью поврежденного участка обсадной колонны.

В таком состоянии устройство для снятия отпечатков с внутренней поверхности обсадной колонны выдерживается 15 - 20 минут. Далее бросают с поверхности в колонну насосно-компрессорных труб шар клапана 7, он тонет и садится в седло клапана 7. При давлении 1-2 МПа клапан 7 открывается, закрывая устройство и перепуская жидкость из колонны в скважину.

Следует отметить, что благодаря наличию дренажных каналов, наклоненных под углом 45^o к продольной оси устройства (следовательно, и к оси обсадной колонны), оказывается возможным получить отпечатки имеющихся повреждений обсадных труб независимо от их характера (продольный или поперечный) за один полный спускоподъем, поскольку дренажные каналы, проходящие во взаимно перпендикулярных направлениях и под углом 45^o к оси устройства, образуют сетчатое поле на пластичном слое, позволяющее определить наличие даже мелких повреждений труб обсадных колонн (как продольной, так и поперечной ориентации относительно оси труб), так как при этом исключается слияние отпечатков дефектов на поверхности пластичного слоя с дренажными каналами. Кроме того, отпечатки повреждений могут быть получены независимо от того, сквозные они или несквозные, т.е. проницаемые или непроницаемые для жидкости.

Затем устанавливают вторую секцию устройства в зоне повреждения обсадной колонны и получают отпечатки на поверхности пластичного слоя (не имеющего дренажных каналов) по известной технологии.

Естественно, при этом будут получены отпечатки только сквозных (или проницаемых для жидкости) повреждений обсадных труб.

После подъема устройства на поверхность по форме и размерам оттисков на пластичных слоях первой и второй секций судят о характеристиках дефектных участков обсадных колонн, причем по суммарным параметрам определяются сквозные повреждения обсадных колонн, а по разностным - несквозные.

Примерная интерпретация дефектов иллюстрируется таблицей .

Предлагаемое изобретение может быть использовано для оценки качества перфорации обсадных колонн, которое можно (в первом приближении) определить отношением числа проницаемых отверстий к их общему числу.

Таким образом использование предлагаемого изобретения позволит повысить разрешающую способность устройства к малым дефектам и его информативность, т.е. достичь поставленной цели.

Технико-экономическая эффективность может быть получена за счет 100% выявления дефектов обсадных колонн (независимо от их ориентации) за один полный спускоподъем устройства в интервал повреждения и кратного сокращения времени проведения исследования.

1. Печать гидравлическая ПГ-146-1. Проспект ВДНХ СССР.1973 г.Разработано ВНИИКрнефть, г. Краснодар).

2. Печать гидравлическая ПГ-146-1. Проспект ВДНХ СССР. 1976 г. (Разработано ВНИИКрнефть, г. Краснодар) - прототип.

3. А.с. СССР , N 635229, кл. E 21 B 49/00, 1978 г., БИ N 44.

4. А.с. СССР , N 933974, кл. E 21 B 49/00, 1982 г., БИ N 21.

5. А.с. СССР , N 1208213 A, кл. E 21 B 49/00, 1986 г., БИ N 4.

Формула изобретения

1. Способ определения технического состояния обсадных колонн, включающий спуск в интервал повреждения многосекционного устройства, создание давления жидкостью или газом, поочередное прижатие эластичных элементов с пластичным слоем к внутренней поверхности обсадной колонны в интервале ее повреждения, сброс давления и подъем устройства, отличающийся тем, что в интервал повреждения после спуска первой секции спускают вторую секцию, имеющую дренажные каналы на поверхности пластичного слоя эластичного элемента, причем о результатах исследований судят как по суммарным, так и по разностным параметрам отпечатков повреждений обсадных колонн на пластичных слоях эластичных элементов первой и второй секций.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее несколько секций, каждая из которых состоит из нижней и верхней зажимных головок, соединенных перфорированной трубой, эластичного элемента, покрытого пластичным слоем, клапана для заполнения и слива жидкости, отличающееся тем, что пластичный слой эластичного элемента одной из секций дополнительно снабжен дренажными каналами, наклоненными под углом 45^o к оси устройства и проходящими во взаимно перпендикулярных направлениях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3