Название не подходит к работе. Заменить на: Расчет распределения плотности тока по глубине обсадной колонны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение профиля падения напряжения на эксплуатационной колонне

Метод измерения потенциальных профилей известен относительно давно, первая публикация появилась в 1948 году.

Предлагаемая методика расчета распределения плотности тока по глубине обсадной колонны основана на материалах РД 153-39.0-531-07 «Инструкция по катодной защите обсадных колонн скважин и выкидных линий (разводящих водоводов) от наружной коррозии».

Исходные данные: колонна скважина ток падение

Результаты измерения падения напряжения по глубине обсадной колонны двухконтактным зондом

Таблица1.1

Расчет распределения плотности тока катодной защиты по глубине обсадной колонны базируется на результатах измерения падения напряжения, полученных с помощью двухконтактного зонда.

Измерение падения напряжения на колонне двухконтактным зондом производят через каждые 50 м в пределах исследуемого интервала по истечении 30 с после остановки зонда. Для измерения падения напряжения применяют измерительные приборы (милливольтметры, микровольтметры), входное сопротивление которых должно быть не менее 1 МОм.

Рис 1. Распределение падения напряжения между контактами зонда по глубине обсадной колонны скважины

Анализ экспериментальных данных о распределении падения напряжения по глубине обсадной колонны показал, что на глубинах 50, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 650, 750, 800 м наблюдаются скачкообразные изменения. Наблюдаемые изменения могут быть связаны либо с изменением сопротивления металла обсадной колонны на рассматриваемом участке либо с особенностями протекания тока по обсадной колонне.

При расчете значений силы тока, протекающего через соответствующие участки обсадной колонны, на основании данных рис. 2 учитывали, что обсадная колонна состоит из трех участков, отличающихся площадью поперечного сечения.

Площадь поперечного сечения обсадной колонны на разных ее участках рассчитывали по известным формулам:

S1 = р•d1•е1

кондуктор

S2 = р•(d1•е1 + d2•е2)

Направление

S3 = р•( d1•е1 + d2•е2 + d3•е3)

где d1-3 - диаметры наружной поверхности труб; e1-3 - толщина труб; Площади поперечного сечения участков рассматриваемой

обсадной колонны с учетом их изменения по высоте составили:

- Участок 1 (эксплуатационная колонна):

AB = 1757 м; d = 146 мм; e = 7,7 мм;

S1 = р • d1 • е1 = 35,3•10-4 м2

- Участок 2 (кондуктор): BC = 274 м; d = 245 мм и d = 146 мм; e = 8,9 мм и e1 = 7,7 мм;

S2 = р•(d1 •е1 + d2 • е2) = 103,7•10-4 м2

- Участок 3 (направление): CD=32 м; d3=324 мм, d2=245 мм и d1=146 мм; e3 = 9,5 мм, e2 = 8,9 мм и e1 = 7,7 мм;

S3 = р•( d1 • е1 + d2 •е2 + d3 • е3) = 200,4•10 м

Сопротивление участков обсадной колонны между контактами зонда определяли по формуле:

R ?????l (Ом),

где с - удельное сопротивление стали, равное 18•10-8 Ом•м; l - длина участка, равная 7,5 м; S - площадь поперечного участка, м2.

Для рассматриваемой обсадной колонны сопротивления участков между контактами зонда составили:

R1 ?????l ??135,3?107,5 ??3,8?10?4 Ом; R2 ?????l ??103,3?10?,5 ??1,3?10?4 Ом; R3 ?????l ??18?10?1?7,5 ??6,7 ?10?5 Ом.

Ток, протекающий через контролируемые участки обсадной колонны, рассчитывается по формуле:

Таблица 1.2 Токи протекающие через контролируемые участки обсадной колонны

Распределение токов по длине обсадной колонны для рассматриваемого примера представлено на рис. 2

Рис 2

Между эксплуатационной колонной и кондуктором (положение центратора). Вследствие этого в расчетах силы тока, соответствующей глубине 250 м, использовали сопротивление эксплуатационной колонны. Скорректированные зависимости, отражающие изменение силы тока по глубине обсадной колонны представлены кривой 2

Наблюдаемое снижение силы тока, протекающего через эксплуатационную колонну, на глубине между 350 и 300 м объясняется, по нашему мнению, появлением блуждающего тока, стекающего с эксплуатационной колонны на кондуктор.

На глубине между 100 и 50 м наблюдается аналогичное снижение силы тока, объясняемое стеканием тока с кондуктора на направление.

Ток, натекающий на обсадную колонну в каждом интервале (по 50 м), рассчитывали по формуле:

I = I1 - I2 ,

где I1 - значение тока в начальной точке интервала (расположенной выше) А; I2 - значение тока в конечной точке интервала.

Часть результатов расчета силы тока, натекающего на эксплуатационную колонну между участками (включая участок, где ток стекает с колонны), приведена в табл. 1.3.

Таблица 1.3 Результаты расчета силы тока (А), натекающего на эксплуатационную колонну

Площадь наружной поверхности, соответствующую разным интервалам глубины обсадной колонны, рассчитывали по формуле:

S = ??Di?l

где Di - диаметр i-ого участка колонны, м; l - расстояние, через которое осуществляются замеры, равное 50 м.

C учетом диаметров направления, кондуктора и эксплуатационной колонны (D1 = 146 мм; D2 = 245 мм; D3 = 324 мм) площадь поверхности i-го участка составила:

S1 = 3,14?0,146?50=22,92 м2 S2 = 3,14?0,245?50= 38,47 м2 S3 = 3,14?0,324?50 = 50,87 м2

Расчет распределения плотности тока катодной защиты по глубине обсадной колонны проводили по формуле:

I1 ??I2 , А/м2 ????D ?l

где I1 - значение тока в начальной точке интервала, А; I2 - значение тока в конечной точке интервала, А; Di - диаметр i - ого участка колонны, м; l - расстояние, через которое осуществляются замеры.

Таблица 1.4 Плотность тока катодной защиты

Результаты расчета представлены на рис. 3.

Рис.3

Анализ результатов, представленных на рис. 3 свидетельствует о том, что эксплуатационная колонна по всей глубине находится под катодной защитой за исключением анодных участков в интервале глубин10-50,150-250 и 300-350 м.

Условие. В эксплуатации находится добывающая скважина, ее возраст 35 лет. Планируемый срок дальнейшей эксплуатации данной скважины 10 лет. Уровень цементного камня за эксплуатационной колонной выше башмака кондуктора. За время эксплуатации проведено один капитальный ремонт скважины. Диаметр колонны равен 140 мм. Дебит нефти в расчете на чистую нефть равен 6 т /сут. Определить, будет ли использование катодной защиты в данном случае целесообразным или необходимо провести капитальный ремонт скважины?

Решение: исходные данные скважины записываем через параметры Хi и для каждого параметра, используя Приложение 2, выбираем соответствующее ему значение функции принадлежности ?i при катодной защите и капитальном ремонте (табл. 1.5).

Таблица 1.5 Значения параметров Хi и функций принадлежности ?i

Максимальные значения минимумов для двух сравниваемых мероприятий составили 0,1 (КЗ) и 0,1 (КР) оба метода считаются неэффективными для данной скважины. В этом случае необходимо планировать другие, более радикальные мероприятия (например: бурение новой скважины, замену колонны с последующим полным цементированием ее, спуск колонны меньшего диаметра с полным цементированием кольцевого пространства и др.).

Размещено на Allbest.ru