柳言國，劉 超，王遂平，孫振華，陳 凱，楊為剛，譚曉琳，尹春峰

(中國石化勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心，山東東營(yíng) 257000)

勝利技術(shù)檢測(cè)中心腐蝕與防護(hù)研究所利用多種管道探測(cè)、檢測(cè)技術(shù)，解決了油田廢棄井的現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確定位的難題。2017年完成1 236口廢棄井探測(cè)定位工作，開挖驗(yàn)證(部分)定位準(zhǔn)確率達(dá)91.5%，為油田永久封堵廢棄井，消除油區(qū)廢棄井泄漏安全隱患，降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 廢棄井探測(cè)工作的背景與意義

油田各種關(guān)停、廢棄油水井逐年增長(zhǎng)，現(xiàn)存廢棄井總量巨大。到2015年底有各類尚未永久封堵的油水氣等廢棄井7 000余口，其中有2 000余口廢棄井由于城市改擴(kuò)建或基礎(chǔ)資料不完善等原因，無法確定井口位置，加之當(dāng)前廢棄井探測(cè)既無“標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范”又無“技術(shù)或設(shè)備”，因此上述“位置不明的廢棄井”的定位工作成為亟待解決卻又無從下手的難題;另外，還有1 000余口位置基本明確的廢棄井，由于位于水域、道路、深埋等復(fù)雜條件下，需要精確定位，降低開挖施工費(fèi)用，避免盲目開挖帶來的工農(nóng)、市政賠償。

近幾年，由于油田開采工藝不斷變化，油田底層能量發(fā)生明顯改變，部分老舊廢棄井又恢復(fù)了地層壓力與產(chǎn)油能力，未永久封存的廢棄井已逐漸成為油區(qū)內(nèi)的嚴(yán)重安全隱患，部分廢棄井甚至已經(jīng)發(fā)生了泄漏、滲漏問題。

2 廢棄井探測(cè)工作技術(shù)研究與探索

2.1 廢棄井探測(cè)可行性分析

通過廢棄井結(jié)構(gòu)與封井方式調(diào)研，廢棄井主體結(jié)構(gòu)為鋼質(zhì)管狀，豎直埋于地下，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米，管狀結(jié)構(gòu)頂端位置距離地表通常約1～2 m。從結(jié)構(gòu)分析，廢棄井主要會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生電磁信號(hào)，因此適用電磁檢測(cè)技術(shù)予以識(shí)別。此外，廢棄井與集輸管道結(jié)構(gòu)類似(只是敷設(shè)方向不同)，理論上管道檢測(cè)或探測(cè)技術(shù)對(duì)廢棄井應(yīng)有一定信號(hào)響應(yīng)。目前常用的電磁法管道檢測(cè)技術(shù)有以下幾種。

2.1.1 地下金屬探測(cè)技術(shù)

該技術(shù)利用電磁感應(yīng)的原理，有交流電通過的線圈產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)在金屬物體內(nèi)部能感生渦電流。渦電流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過來影響原來的磁場(chǎng)，引發(fā)探測(cè)器發(fā)出鳴聲。以此來尋找地下金屬物，根據(jù)廢棄井金屬信號(hào)的響應(yīng)，確定廢棄井位置。

2.1.2 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)

在地球磁場(chǎng)環(huán)境中，鐵磁性材料處于交變應(yīng)力作用下或是腐蝕應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生不斷磁化與退磁現(xiàn)象，周而復(fù)始的加強(qiáng)后，在應(yīng)力集中或缺陷處會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，這些漏磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致附近的大地磁場(chǎng)產(chǎn)生扭曲變形而形成異常信號(hào)。根據(jù)廢棄井影響地表地磁原理，來確定廢棄井位置。

圖1 金屬磁記憶檢測(cè)原理

2.1.3 瞬變電磁檢測(cè)技術(shù)

基于瞬變電磁原理的儀器檢測(cè)埋地金屬管道時(shí)，儀器首先在發(fā)射線框周圍建立一次磁場(chǎng)。這個(gè)隨時(shí)間陡變的磁場(chǎng)在管體中激勵(lì)起隨時(shí)間變化的“衰變渦流”，從而在周圍空間產(chǎn)生與一次磁場(chǎng)方向相同的二次“衰變磁場(chǎng)”，二次磁場(chǎng)穿過接收回線中的磁通量隨時(shí)間變化，在接收回線中激勵(lì)起被測(cè)電動(dòng)勢(shì)，歸一化的脈沖瞬變響應(yīng)可以反映被測(cè)管段金屬管體的金屬壁厚蝕失量。根據(jù)對(duì)廢棄井金屬量(總質(zhì)量)的響應(yīng)，來確定廢棄井位置。

2.1.4 探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

探地雷達(dá)方法是通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的分界面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收到的電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化等特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度。

根據(jù)廢棄井與周圍土壤存在明顯界電性差異，通過分析反射電磁波可以確定廢棄井位置。

圖2 瞬變電磁檢測(cè)原理

2.1.5 PCM 管道探測(cè)技術(shù)

依據(jù)等效電流衰減程度，分段評(píng)價(jià)防腐層老化性能的技術(shù)，其檢測(cè)結(jié)果反映了防腐層的絕緣電阻性能，適合于埋地管道外防護(hù)層基線檢測(cè)、評(píng)價(jià)，或者是破損點(diǎn)的粗略定位，在檢測(cè)防腐層的同時(shí)還能探明管道走向與埋深，初步排查陰極保護(hù)系統(tǒng)搭接問題點(diǎn)。根據(jù)對(duì)廢棄井磁場(chǎng)異常有響應(yīng)，從而確定廢棄井位置。

2.2 篩選技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

應(yīng)用金屬探測(cè)技術(shù)、磁應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)、瞬變電磁檢測(cè)技術(shù)、探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、PCM管道探測(cè)技術(shù)等5種技術(shù)，對(duì)勝采、東辛11口常規(guī)無法定位的廢棄井進(jìn)行試驗(yàn)性探測(cè)，并經(jīng)開挖驗(yàn)證，有7口實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，探測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到63.6%。進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證了金屬探測(cè)技術(shù)、磁應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)、瞬變電磁檢測(cè)技術(shù)等3種檢測(cè)技術(shù)，對(duì)廢棄井檢測(cè)有較好的信號(hào)響應(yīng)，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、PCM管道探測(cè)技術(shù)可以一定程度上輔助排除金屬管道等干擾信號(hào)。

2.3 組合探測(cè)方案更有效

通過試驗(yàn)初步確定了各種技術(shù)對(duì)于廢棄井的特征信號(hào)，根據(jù)廢棄井口的金屬頻率特性、井口的幾何特性、金屬質(zhì)量特征以及應(yīng)力特征信號(hào)，創(chuàng)造性地提出了廢棄井組合探測(cè)技術(shù)，并制定了標(biāo)準(zhǔn)化的探測(cè)流程，使廢棄井檢出率提升至70%以上。

3 廢棄井探測(cè)實(shí)踐

3.1 探測(cè)工作概況

按照要求對(duì)勝利分公司井口不落實(shí)的廢棄井開展了集中查找落實(shí)工作，目標(biāo)是完成1 236口廢棄井的探測(cè)定位工作，探測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上。

截止2017年10月31日完成全部探測(cè)工作，實(shí)際定位探測(cè)廢棄井1 201口，對(duì)其中各采油廠的341口廢棄井進(jìn)行了開挖驗(yàn)證，312處井口定位準(zhǔn)確，準(zhǔn)確率達(dá)91.5%，圓滿完成計(jì)劃工作任務(wù)。

3.2 廢棄井探測(cè)工作發(fā)現(xiàn)的問題

a)部分廢棄井已泄漏，經(jīng)探測(cè)確定井口位置，消除安全隱患，避免安全事故發(fā)生。例如:GLL27－8，大名鋁門窗加工廠廠房?jī)?nèi)，油已沿墻壁流出。GLL27－12，勝動(dòng)集團(tuán)廠區(qū)內(nèi)，有油溢出。

b)部分廢棄井被雨水沖擊后漏出地面，經(jīng)探測(cè)確定井口位置，告知使用單位，消除安全隱患，避免安全事故發(fā)生。

c)部分廢棄井位于事故后果嚴(yán)重區(qū)域，經(jīng)探測(cè)確定井口位置，告知使用單位，消除安全隱患，避免安全事故發(fā)生。例如:GDN22N1，位于民房院落內(nèi)，義138位于藕池內(nèi)。

4 實(shí)施后的效果

a)廢棄井準(zhǔn)確定位，最大限度降低由于廢棄井泄漏而引起的經(jīng)濟(jì)損失、能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

廢棄井一旦發(fā)生泄漏，極有可能造成可燃油氣介質(zhì)泄漏甚至噴發(fā)，污染周邊環(huán)境，造成地方財(cái)產(chǎn)損失。勝利油田現(xiàn)有各類尚未永久封堵的油水氣等廢棄井7 000余口，探測(cè)發(fā)現(xiàn)廢棄井泄漏風(fēng)險(xiǎn)比例約為5%，按照80%廢棄井探測(cè)準(zhǔn)確率，廢棄井環(huán)境污染賠償及財(cái)產(chǎn)損失賠償按平均10萬/口計(jì)算，本項(xiàng)工作全部完成后在避免廢棄井環(huán)境污染賠償及財(cái)產(chǎn)損失賠償方面具有2 800萬元的潛在經(jīng)濟(jì)效益。

b)廢棄井準(zhǔn)確定位，可以最大限度降低開挖施工費(fèi)用，避免盲目開挖帶來的工農(nóng)、市政賠償。

c)廢棄井準(zhǔn)確定位，為油田永久封堵廢棄井，消除油區(qū)安全隱患，降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

廢棄井安全隱患巨大，隨著《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》的實(shí)施，油田乃至中石化對(duì)廢棄井進(jìn)行隱患治理。廢棄井探測(cè)準(zhǔn)確定位，為油田永久封堵廢棄井，消除油區(qū)安全隱患，降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

d)廢棄井準(zhǔn)確定位，具有良好而廣闊的市場(chǎng)前景。

當(dāng)前，各油田均存在部分廢棄井口不落實(shí)的問題，此項(xiàng)工作的開展，為消除安全隱患，最大限度地降低由于廢棄井泄漏而引起的經(jīng)濟(jì)損失、能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。