Обсадные трубы необходимы для укрепления и защиты скважины после того, как ее пробурили: они предотвращают осыпание и сползание грунта. Своевременное выявление дефектов таких колонн позволяет специалистам решить, какие ремонтные работы нужно провести, чтобы продлить срок эксплуатации оборудования. Ученые из Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения (ПФИЦ Уро) РАН предложили более точный способ оценки механической целостности корпуса укрепляющих колонн.

Прочность и надежность скважин нефтяных и газовых месторождений зависит от состояния обсадных труб. Как правило, специалисты капитально обследуют такие колонны один раз в пять-шесть лет. При этом постоянный мониторинг состояния стальных труб также необходим, для него применяются «неразрушающие» методы контроля, при которых не предполагаются извлечение и демонтаж оборудования или организация тестовых стрессовых нагрузок (например, резкое нагнетание давления). Исследователи лаборатории подземной утилизации углерода Института механики сплошных сред УрО РАН вместе с зарубежными коллегами предложили новый более точный и при этом простой вариант инспектирования обсадных колонн.

По словам ученых, одним из основных способов обследования труб выступает контроль за так называемой утечкой магнитного потока. Он подходит для сканирования оболочек из намагничивающихся металлов, например из железа и никеля. Прибор создает сильное магнитное поле и измеряет, как дефекты оболочки обсадной трубы искажают это поле.

Прежняя практика мониторинга методом «утечки» магнитного потока предполагала создание больших баз данных типичных дефектов для труб из различных материалов. При инспектировании конкретной оболочки трубы нейросети распознавали признаки типичного дефекта и оценивали его параметры. Неповторимость формы любого реального изъяна на поверхности делала результаты такого сканирования достаточно приблизительными – особенно в случае прогноза глубины проникновения дефекта.

«Такой традиционный подход терпит неудачу в тех случаях, когда дефекты не соответствуют предполагаемой форме и когда свойства лабораторного корпуса не совпадают со свойствами установленного корпуса. В нашем новом подходе, напротив, не требуется знаний о материале оболочки заранее – вся нужная информация извлекается из измерений прибора. Далее наша математическая модель позволяет рассчитать профиль толщины оболочки», – рассказал Денис Голдобин, заведующий лабораторией Института механики сплошных сред УрО РАН.

Оператор видит компьютерный профиль и по форме, и глубине дефектов принимает решение, может ли колонна с такими дефектами эксплуатироваться дальше или требуется провести ремонтные мероприятия.

Схематическое изображение типового прибора для полевых измерений методом «утечки» магнитного потока, погруженного в сканируемую металлическую оболочку. Система циркониевых магнитов в средней части прибора может раздвигаться, подстраиваясь под внутренний диаметр трубы.

Предложенный учеными способ был проверен с помощью методов моделирования, лабораторных тестов и полевых исследований. Результаты работы научного коллектива опубликованы в одном из научных журналов.

На данном этапе коллектив ученых при финансовой поддержке Минобрнауки России продолжает работать над улучшенной версией метода. В будущем он позволит отличать дефекты на внутренней и внешней поверхностях оболочки и даст возможность принимать более оптимальные решения о требующихся профилактических или ремонтных работах.

Источник: Минобрнауки России.