ИСПЫТАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

 

С увеличением диаметров и глубин спуска обсадных колонн, а также с расширением пределов изменений газонасыщенности и плотности заполняющих их жидкостей снижается достоверность результатов испытания колонны на герметичность способом опрессовки [61].

Согласно этому способу, колонна считается выдержавшей испытания в том случае, если давление остается постоянным в течение 30 мин или снижается не более чем на 0, 5 МПа при давлении испытания выше 7 МПа и не более чем на 0, 3 МПа при давлении испытания ниже 7 МПа.

Таким образом, заключение о герметичности дается на основании регистрируемого снижения давления в течение 30 мин при опрессовке, являющегося следствием истечения части жидкости из замкнутого внутреннего объема обсадной колонны, которую можно представить как

где: - коэффициент сжимаемости жидкости, находящейся в колонне, МПа^-1;

- снижение давления, при котором колонна еще считается герметичной, МПа;

L - длина обсадной колонны, м;

S - площадь внутреннего сечения колонны, м²;

- объем жидкости, вытесняемой колонной при ее деформации, м³, обычно не превышающий 5 % всего значения.

Так как сжимаемость жидкости есть функция газонасыщенности, плотности, температуры, давления и других факторов, то, очевидно, что объем истекшей жидкости при данном снижении давления зависит от многих факторов, из которых только некоторые учитываются в вышеуказанном способе.

Математический обработкой результатов экспериментальных исследований была установлена корреляционная связь между коэффициентом сжимаемости и давлением, температурой, плотностью и газонасыщенностью продувочных жидкостей в виде:

где: - плотность жидкости, г/см³;

- давление, МПа;

t - температура, °С;

Г - газонасыщенность, %.

Относительная погрешность определения с помощью этой зависимости не более 10 % при давлении не менее 5 МПа.

Рассмотрим, как может изменяться значение при и одинаковых по площади поперечного сечения и значению гидравлического сопротивления в местах негерметичности обсадных колонн, при изменении глубин их спуска от 500 до 3000 м и диаметрах от 114 до 426 мм, газонасыщенности продавочной жидкости от 1 до 8 %, давлениях опрессовки 7 и 10 МПа, а также и при средней температуре, равной 75 °С.

Используя уравнения (43) и (44), получаем диапазон возможного изменения объема утечки жидкости из колонны для рассмотренных условий. Проведенный расчет показал, что при снижении давления на 0, 3 МПа за 30 мин может измениться: для 426-мм колонны от 83 до 1962 л, что это соответствует расходам жидкости от 53 до 1090 см³/с; для 219-мм колонны от 12, 6 до 660 л, т.е. от 7 до 477 см³/с (рис.100). При снижении давления на 0, 5 МПа за те же 30 мин может изменяться: для 194-мм колонны от 16, 4 до 1130 л, что соответствует расходам жидкости от 9, 2 до 626 см³/с; для 114-мм колонны от 5, 3 до 416 л, т.е. от 2, 95 до 526 см³/с (см. рис.100).

Следовательно, обсадная колонна, например диаметром 194 мм, может быть признана герметичной, несмотря на то, что при опрессовке из нее вытекает жидкость с расходом 400 см³/с, а в другой скважине обсадная колонна такого же диаметра и при таком же давлении опрессовки может быть признана негерметичной, хотя пропускает через место негерметичности жидкость с расходом всего 10 см³/с. Использование результатов такой оценки в первом случае может привести не только к аварийному состоянию скважины, но и к вредным последствиям для всего месторождения в целом.

Рис.100. Диапазоны изменения объема жидкости, вытекающей из колонн разного диаметра в течение 30 мин после опрессовки при снижении давления:

а - на 0, 3 МПа; б - на 0, 5 МПа;

I - при газонасыщенности 8 %, II - при газонасыщенности 1 %

 

Во втором случае - к практически бесполезным значительным затратам времени и средств на обнаружение мест негерметичности и проведение изоляционных работ, тогда как такая колонна, возможно, вообще не нуждается в ремонте.

Рядом исследователей высказывались соображения о низкой достоверности оценки герметичности обсадных колонн по снижению опрессовочного давления и о целесообразности выбора новых критериев оценки. Так, А.Т. Кошелев рекомендовал использовать для оценки герметичности обсадных колонн значение объема жидкости, истекающей из обсадной колонны при опрессовке, что, по-видимому, является более объективным критерием, который, кроме этого, может быть непосредственно использован при проведении ремонтно-изоляционных работ.

Однако аналитический расчет значения этого объема по формуле (43) для каждой конкретной скважины выполнить весьма затруднительно. Как показал анализ формулы (44), определить расчетным путем среднее значение коэффициента сжимаемости жидкости, заполняющей обсадную колонну, практически невозможно, так как коэффициент в большей степени зависит от газонасыщенности жидкости, давления и температуры, которые изменяются в широких пределах по стволу скважины.

Поэтому для определения объема жидкости, истекшей из обсадной колонны за время опрессовки, предлагается использовать способ ее подкачивания, заключающийся в следующем [11].

Спрессовывают колонну согласно действующей инструкции. Затем замеряют значения снижения давления за указанное время и, повышая давление, восстанавливают его до первоначального значения с замером закачанного объема жидкости либо в процессе закачивания, либо путем последующего быстрого стравливания ее в мерную емкость через вентиль опрессовочной головки до падения давления в колонне на значение, равное зарегистрированному при опрессовке. Закачанный объем жидкости (или стравленный в мерную емкость) будет равен объему жидкости, истекшей из колонны при опрессовке. Разделив значение этого объема на время опрессовки, можно определить расход жидкости через место негерметичности.

Использование данного способа позволяет более дифференцированно и обоснованно судить о степени герметичности обсадных колонн, что в дальнейшем может служить основой для создания конкретных требований их герметичности с учетом назначения колонн и выработки более совершенных критериев ее оценки.

Предложенный способ оценки герметичности колонн внедрен в 1985 г. в Коробковском УБР ПО " Нижневолжскнефть".

В порядке обсуждения авторами предлагается дальнейшее усовершенствование способа испытания обсадных колонн на герметичность в направлении использования в качестве критерия не абсолютного значения объема вытекающей при опрессовке жидкости (в м³), а его отношения к внутреннему объему испытываемой колонны V (в м³). Согласно формуле (43), это отношение

Следовательно, использование относительного критерия позволит исключить влияние на результаты оценки герметичности как длины, так и диаметра колонны, что повысит универсальность и достоверность такой оценки. Кроме того, подставляя в формулу измеряемые значения и , можно оценить осредненное по стволу скважины значение коэффициента сжимаемости заполняющей колонну жидкости.

 

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

Поделиться: