關(guān) 松

(大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江大慶)

油水井套損檢測(cè)技術(shù)分析與評(píng)價(jià)

關(guān) 松

(大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江大慶)

套管由于受外力、化學(xué)腐蝕等因素的作用而引起套管變形、損壞、錯(cuò)斷等,直接影響油田油氣產(chǎn)量和注水效果及油水井的使用壽命。在對(duì)大慶油田的部分油水井套損類型、套損的原因進(jìn)行了分類及分析后,對(duì)井溫及同位素檢測(cè)法、超聲波成像檢測(cè)法、電磁探傷法和多臂井徑檢測(cè)法進(jìn)行了對(duì)比。闡述了套管檢測(cè)方法的優(yōu)選方案,對(duì)實(shí)際應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

套損檢測(cè);對(duì)比分析;優(yōu)選方案

0 引 言

大慶油田經(jīng)過五十年的開發(fā),已進(jìn)入中、后期,油水井狀況變得越來越復(fù)雜,套管腐蝕、變形和錯(cuò)斷等現(xiàn)象也在逐年增加。套管狀況的好壞,直接影響油田開發(fā)方案的實(shí)施,也影響油水井的使用壽命。因此準(zhǔn)確的檢測(cè)出套管的損壞狀況、方位及種類,能為套損機(jī)理的分析、套損的預(yù)測(cè)以及注采方案的調(diào)整提供準(zhǔn)確的依據(jù),從而可以有效的保護(hù)油水井套管,預(yù)防套損的發(fā)生并且能可靠的指導(dǎo)和檢驗(yàn)套損井的治理和修復(fù),恢復(fù)套損井的產(chǎn)能,對(duì)油田的穩(wěn)產(chǎn)及發(fā)展起著重要作用。

工程測(cè)井技術(shù)中的多種方法可以有效的檢測(cè)套管損壞狀況,這些方法從不同側(cè)面反映了井身狀況。目前常規(guī)的套損檢測(cè)技術(shù)有:機(jī)械井徑檢測(cè)技術(shù)、成像測(cè)井檢測(cè)技術(shù)、電磁探傷檢測(cè)技術(shù)、井溫及同位素檢測(cè)技術(shù)等。各種套損檢測(cè)技術(shù)在測(cè)量對(duì)象、測(cè)量速度、測(cè)量方式、測(cè)量質(zhì)量等方面各有優(yōu)缺點(diǎn),因此需要對(duì)具體情況進(jìn)行具體分析以便采取合理的檢測(cè)技術(shù)。

本文對(duì)現(xiàn)有套損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析、對(duì)比,總結(jié)出各種套損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,對(duì)套損檢測(cè)的優(yōu)化提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 套損成因及檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

油水井套損不僅與開發(fā)年限有關(guān),還與油田的地質(zhì)構(gòu)造、巖性及地質(zhì)開發(fā)和工藝條件有關(guān)。根據(jù)大慶油田的具體情況,分析引起套損的因素主要有:

1)油田高含水、含二氧化碳等造成的腐蝕,以及注入的污水水質(zhì)差造成的套管損壞;

2)高壓注水、泥巖地層膨脹,引起應(yīng)力的變化,造成的套管損壞;

3)套管質(zhì)量、鉆井問題、作業(yè)不當(dāng)?shù)仍斐傻奶坠軗p壞;

4)泥巖及斷層滑動(dòng)引起套管損壞;

5)綜合因素所造成的套管損壞。

從無損檢測(cè)的角度上看,研究井身結(jié)構(gòu)損壞問題有3個(gè)層次:(1)在油水井井身結(jié)構(gòu)已經(jīng)損壞并在生產(chǎn)中有異常表現(xiàn)后進(jìn)行檢查;(2)井身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形而在生產(chǎn)中還未發(fā)現(xiàn)異常時(shí)的普查;(3)在井身結(jié)構(gòu)未變形、損壞前進(jìn)行變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)。由于工程測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理的限制,目前大多數(shù)檢測(cè)方法只是停留在第一個(gè)層次上,不能及時(shí)的對(duì)井身結(jié)構(gòu)損壞情況給出判斷。

2 套損檢測(cè)技術(shù)分析與評(píng)價(jià)

2.1 井溫及同位素檢測(cè)法

該方法是利用井溫在套管漏失層的降溫原理及同位素在漏失層的表面濾積形成高放射性的原理來找出套管的破損位置。

該方法為傳統(tǒng)的套損井檢測(cè)方法,其特點(diǎn)為:

(1)施工過程比較簡(jiǎn)單;

(2)由于溫度場(chǎng)效應(yīng),井溫異常為段狀反映,對(duì)套損具體位置只能大致確定;

(3)顆粒大小必須和吸水地層相匹配,否則容易造成同位素測(cè)井失敗;

(4)人員和環(huán)境存在一定程度的污染。

2.2 電磁探傷測(cè)井技術(shù)

該方法利用電磁感應(yīng)原理:給發(fā)射線圈供一直流脈沖,接受線圈記錄隨不同時(shí)間變化的感生電動(dòng)勢(shì),當(dāng)套(油)管厚度變化或存在缺陷時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將發(fā)生變化,通過分析和計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化情況,在單、雙套管柱結(jié)構(gòu)下,可判斷管柱的裂縫、孔洞和工具位置,得到管柱的壁厚[1]。

杏8-XX在914 m處,曲線顯示異常,分析認(rèn)為該處套管存在裂縫;925 m～929 m井段曲線則顯示套管變形并存在裂縫。套管裂縫部位照片如圖1所示。

圖1 套管裂縫照片

該方法的優(yōu)點(diǎn)有:

(1)成功地解決了在油管內(nèi)檢測(cè)油管和套管的厚度、腐蝕和變形的問題;

(2)可準(zhǔn)確指示井下管柱結(jié)構(gòu)、工具位置,并能探測(cè)套管以外的鐵磁性物質(zhì);

(3)電磁探傷測(cè)井能在油水井正常生產(chǎn)過程中進(jìn)行測(cè)井;

(4)不受流體類型和套管內(nèi)的結(jié)蠟和污垢影響。其不足之處有:

(1)在油管內(nèi)測(cè)量套管內(nèi)徑的精度為±1.5 mm;縱向裂縫分辨率:內(nèi)層管柱75 mm;外層管柱200 mm。橫向裂縫分辨率:管柱周長(zhǎng)的1/3(內(nèi)層管柱)有時(shí)滿足不了工程上的要求。

(2)只能測(cè)量油管和套管的內(nèi)、外徑的平均值,不能畫出套管的橢圓度。

2.3 四十臂井徑檢測(cè)法

通過測(cè)量臂與套管內(nèi)壁接觸,將套管內(nèi)徑的變化轉(zhuǎn)為井徑測(cè)量臂的徑向位移;通過井徑儀內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)及傳遞,變?yōu)橥茥U的垂直位移;帶動(dòng)線形電位器的滑動(dòng)鍵垂直位移,最終以電信號(hào)(電位差、頻率)輸出。四十獨(dú)立臂井徑儀下井一次,能同時(shí)測(cè)量變形截面中四十條單臂井徑曲線,最大半徑可以指出套管的剩余壁厚,最小半徑指出套管的最小通徑[2]。杏9-2-21套管三維成像圖,如圖2所示。

圖2 杏9-2-21套管三維成像圖

該方法的優(yōu)點(diǎn)為:

(1)能客觀、真實(shí)的給出變形截面形態(tài);

(2)能夠識(shí)別套管彎曲及錯(cuò)斷;

(3)能夠確定套管孔眼、孔洞和腐蝕。

該方法的不足之處在于:

(1)外徑太粗不能測(cè)量變徑小于90 mm的套管;

(2)不能確定套管的外腐蝕程度;

(3)測(cè)量時(shí)受套管內(nèi)的結(jié)蠟和污垢影響。

2.4 超聲波成像測(cè)井檢測(cè)方法

利用超聲波的傳播特性和套管內(nèi)壁對(duì)超聲波的反射特性。超聲換能器以一定的轉(zhuǎn)速沿井壁方向旋轉(zhuǎn)掃描,每圈向井壁發(fā)射一定點(diǎn)數(shù)、一定頻率的探測(cè)超聲波,同時(shí)接收反應(yīng)井壁物理特性的回波幅度信號(hào)和回波時(shí)間信號(hào),然后進(jìn)行成像計(jì)算,得出套管內(nèi)壁圖像。如果同時(shí)記錄回波余震頻率,還可以計(jì)算出套管壁厚[3]。

此方法的優(yōu)點(diǎn)為:

(1)進(jìn)行套管腐蝕的識(shí)別、定位和定量評(píng)價(jià);

(2)評(píng)價(jià)由作業(yè)、打撈或塑性地層引起的套管損壞;

(3)根據(jù)剩余套管厚度評(píng)價(jià)腐蝕或損壞情況;

(4)評(píng)價(jià)套管內(nèi)部或外部的金屬損失;

(5)確定和識(shí)別射孔層段;

(6)指示套管剖面和重量的變化。

由于聲波傳播的特殊性以及儀器自身的特點(diǎn)限制,該儀器主要具有以下局限性:

(1)測(cè)速較慢,取決于掃描頭轉(zhuǎn)速;

(2)在大斜度井中,必須保持良好的居中測(cè)量,否則將影響儀器轉(zhuǎn)動(dòng)及成像質(zhì)量。

從大慶油田使用情況來看,檢查套管內(nèi)徑最好是四十獨(dú)立臂井徑,檢查套管厚度最好是電磁探傷,檢查射孔質(zhì)量最好是超聲波成像;檢查竄槽最好是井溫及同位素,如果要進(jìn)行套管修補(bǔ),應(yīng)用四十獨(dú)立臂井徑和電磁探傷兩方法結(jié)合。

3 結(jié) 論

1)井溫及同位素檢測(cè)法、超聲波成像檢測(cè)法、電磁探傷法和四十獨(dú)立臂井徑檢測(cè)法各有優(yōu)缺點(diǎn),因此有時(shí)要綜合測(cè)井才能全面準(zhǔn)確的分析判斷套損情況。

2)建立時(shí)間推移測(cè)井。在地質(zhì)構(gòu)造、開采工藝相同的區(qū)塊選定標(biāo)準(zhǔn)井,按定時(shí)間進(jìn)行推移測(cè)井,其測(cè)量結(jié)果可作為其它套損井的參考。

3)加強(qiáng)對(duì)套損原因和腐蝕機(jī)理的研究,及早采取有效防治措施對(duì)套管進(jìn)行修復(fù),提高油田的開發(fā)水平。

4)在解釋套管檢測(cè)資料時(shí),應(yīng)結(jié)合地面資料如:井口水動(dòng)力參數(shù),抽出水性質(zhì)等進(jìn)行井下跟蹤研究。

[1] 謝榮華,劉繼生,張?jiān)虑?等.檢查套管損壞的電磁探傷測(cè)井方法的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),2003,27(3)

[2] 朱 君.多臂井徑測(cè)井技術(shù)在油田套損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].國外測(cè)井技術(shù),2008,23(4)

[3] 田海濤,趙俊輝,鄧時(shí)全.超聲波成像測(cè)井技術(shù)在套管井的應(yīng)用[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2005,18(6)

Guan Song.Analysis and evaluation on casing damage detection in oil-water wells.PI,2010,24(2):64～66

Casings are deformed or damaged because of external force,chemical corrosion and so on.These affect directly the oil and gas production,water injection effect and the working lives of the oil-water wells.The types and reasons of the casing damage in daqing oilfield are analyzed.The well temperature and isotope,ultrasonic imaging,electromagnetic defect inspection,40-arm imaging caliper logging tools are used to study the casing damage.The optimal choosing of the methods of casing detection is introduced and it′s useful for practical application of well logging.

casing damage detection;contrast analysis;optimization scheme

TE272

B

1004-9134(2010)02-0064-03

關(guān) 松,男,1982年生,研究生,2008年4月碩士畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測(cè)試計(jì)量技術(shù)與儀器專業(yè)。目前在大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司從事生產(chǎn)測(cè)井的研究工作。郵編:163711

2009-11-09 編輯:梁保江)

·開發(fā)設(shè)計(jì)·