22 марта 2023

Пермские ученые вместе с британскими коллегами разработали новый метод мониторинга нефтедобывающего оборудования

Исследователи из Пермского университета (ПГНИУ) и Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН) — участников НОЦ «Рациональное недропользование» — с коллегами из Университета Лафборо (Великобритания) предложили новый, более простой и точный метод инспектирования обсадных колонн нефтяных скважин.

Выбор материалов и методов эксплуатации скважины существенно влияет на скорость развития деформаций обсадной колонны в имеющихся условиях. Обследования обсадных (укрепляющих) колонн нефтяных и газовых скважин проводят с периодичностью 5-6 лет.  Своевременный анализ степени износа и характера дефектов помогают определить необходимость проведения ремонтных работ.

Для проверки стальных труб используются неразрушающие методы контроля. Одним из основных способов обследования является метод, так называемой, «утечки» магнитного поля, который подходит для сканирования оболочек из намагничивающихся металлов (железо, никель и т.д.). Прибор создает сильное магнитное поле и измеряет, как дефекты оболочки обсадной трубы искажают это поле.

Метод, предложенный пермскими учеными совместно с британскими коллегами, позволяет оценить механическую целостность корпуса обсадной колонны с большей уверенностью и при этом меньшими затратами.

«Прежняя практика предполагала создание больших баз данных типичных дефектов для труб из различных материалов. При инспектировании конкретной оболочки трубы распознавались (например, с помощью нейронных сетей) признаки типичного дефекта и оценивались его параметры. Неповторимость формы любого реального дефекта делала результаты такого сканирования – особенно прогноз глубины проникновения дефекта – оценочными. Однако традиционный подход терпит неудачу в тех случаях, когда дефекты не соответствуют предполагаемой форме и когда свойства лабораторного корпуса не совпадают со свойствами установленного корпуса», — поясняет Денис Голдобин, к. ф-м. н., доцент кафедры теоретической физики ПГНИУ, заведующий лабораторией Института механики сплошных сред УрО РАН.

Новый метод предполагает, что вся нужная информация извлекается из измерений прибора.
«Далее наша математическая модель позволяет рассчитать профиль толщины оболочки. 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», – говорит Денис Голдобин.

Точность предложенного метода была подтверждена данными моделирования, лабораторных тестов и полевых операций.

Материалы исследования изложены в статье Assous S., Elkington P., Dolmatova A., Goldobin D., Bacciarelli M. "Wall Thickness Image Construction in Wellbore Casings using Data-Driven Inversion of Magnetic Flux Leakage", принятой в печать в журнал GEOPHYSICS Общества геофизиков-разведчиков (Society of Exploration Geophysicists, SEG).

Направление «Углеводороды» является одним из приоритетных в рамках Пермского НОЦ «Рациональное недропользование».