井徑成像測(cè)井在西區(qū)油田的應(yīng)用

宋紅霞，唐建云，師 劍，趙進(jìn)義

（1.西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司科技部；3.延長(zhǎng)油田股份有限公司西區(qū)采油廠 開(kāi)發(fā)科，陜西延安716000）

井徑成像測(cè)井在西區(qū)油田的應(yīng)用

宋紅霞1，唐建云2，師 劍2，趙進(jìn)義3

（1.西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司科技部；3.延長(zhǎng)油田股份有限公司西區(qū)采油廠 開(kāi)發(fā)科，陜西延安716000）

為了解決西區(qū)油田油水井套損給油田開(kāi)發(fā)帶來(lái)的困惑，本文從40臂井徑成像測(cè)井的原理、技術(shù)指標(biāo)、儀器特點(diǎn)入手，并通過(guò)實(shí)例分析，說(shuō)明該儀器可以準(zhǔn)確地識(shí)別各種套損類型，并具有測(cè)量精度高、解釋成果直的特點(diǎn)，其成果為西區(qū)油田套損井的治理、預(yù)防提供了可靠的依據(jù)。

井徑測(cè)井儀；套管損壞；成像測(cè)井；檢查

隨著西區(qū)油田油水井的不斷開(kāi)發(fā)，井況條件及地層性質(zhì)不斷惡化，井下套損變形嚴(yán)重影響了油井的產(chǎn)量及油水井開(kāi)發(fā)措施的實(shí)現(xiàn)。通過(guò) 40臂井徑成像測(cè)井技術(shù)，不僅可以檢測(cè)管柱內(nèi)壁的腐蝕、變形及破損?？梢蕴峁┨坠芨g、變形及破損成像資料，圖像直觀，可以任意角度觀察套管變形及破損情況。能夠?qū)δ壳熬砑夹g(shù)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的了解，有利于有針對(duì)性地采取措施，對(duì)提高油井的采收率有著重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)套管技術(shù)狀況測(cè)井現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外工程測(cè)井技術(shù)中用于套管技術(shù)狀況監(jiān)測(cè)的技術(shù)按原理分主要有井徑測(cè)井系列、聲波測(cè)井系列和磁測(cè)井系列［1］。井徑測(cè)井系列是常規(guī)套管技術(shù)狀況監(jiān)測(cè)技術(shù)，可提供套管內(nèi)徑變化情況，定量解釋套管損壞程度［2］。聲波測(cè)井系列主要有超聲波成像測(cè)井技術(shù)，該技術(shù)利用聲波測(cè)距的原理對(duì)全井進(jìn)行全周掃描，分辨率高，基本無(wú)漏測(cè)現(xiàn)象，且采用成像處理方式，測(cè)井資料形象直觀，但不能精確地定量解釋套損程度［3］。磁測(cè)井系列是基于磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，只能對(duì)套管的腐蝕情況進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，無(wú)法達(dá)到定量和對(duì)套管彎曲變形進(jìn)行測(cè)量［4］。國(guó)內(nèi)常用井徑測(cè)井系列的儀器的技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)（見(jiàn)表1）。

表1 國(guó)內(nèi)常用井徑測(cè)井系列的儀器的技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)

從表1可以看出，40臂井徑成像測(cè)井儀探測(cè)精度高，測(cè)井信息量大，儀器內(nèi)徑小，測(cè)井成功率高。一次下井測(cè)量40條獨(dú)立的井徑曲線及最大、最小和平均井徑曲線，在成像軟件的支持下，完成變形段的三維成像圖、橫截面圖以及管柱立體圖等，可以精細(xì)分析套管變形情況，為制定下步措施與方案提供科學(xué)依據(jù)［1］。

2 40臂井徑成像測(cè)井儀結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)

2.1 40臂井徑成像測(cè)井基本原理

油、套管檢測(cè)成像測(cè)井是利用40臂井徑成像測(cè)井儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的，40臂井徑儀是由 4個(gè)探測(cè)臂均勻分布在儀器四周，測(cè)井時(shí)探測(cè)臂全部推靠在井臂上，使井徑儀居于井眼正中，記錄一個(gè)最大井徑值和一個(gè)最小井徑值，通過(guò)儀器的測(cè)前刻度值及實(shí)際測(cè)井值，可以計(jì)算出套管的壁厚［6］。

40臂井徑測(cè)井解釋在成像軟件的支持下，完成變形段的三維成像圖、橫截面圖以及管柱立體圖等，可以精細(xì)分析套管變形情況，提供套管的變形深度，判斷變形形狀，對(duì)于套管腐蝕的情況，可以半定量地提供套管腐蝕程度，為制定下步措施與方案提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 40臂井徑測(cè)井儀的外形結(jié)構(gòu)

儀器分為上下兩大部分。上部分由馬籠頭、上電機(jī)、上扶正器、磁定位、上電子線路、上傳感器、上測(cè)量臂組成；下部分由下電子線路、下傳感器、下測(cè)量臂、下扶正器、下電機(jī)組成（見(jiàn)圖1儀器結(jié)構(gòu)示意圖）。上、下儀器結(jié)構(gòu)可方便拆卸維護(hù)。

圖1 儀器結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 40臂井徑測(cè)井儀技術(shù)指標(biāo)

儀器外徑：70 mm；儀器耐溫：150℃；儀器耐壓：105 MPa；測(cè)量范圍：16.2~190.5cm；

測(cè)量精度：±76 cm；分 辨率：±0.127 cm；相對(duì)方位誤差：±5°；井斜誤差：±0.5°；

測(cè)井方式：連續(xù)上提測(cè)量。

2.4 40臂井徑測(cè)井特點(diǎn)

①單芯電纜工作方式。該儀器通過(guò)一根測(cè)井電纜纜芯實(shí)現(xiàn)測(cè)量臂和扶正器開(kāi)合、儀器供電以及數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。為了方便拆卸維修，井下儀各大部件也采用了單芯供電和通信方式。

②電機(jī)自動(dòng)控制。該儀器采用上下雙層扶正器結(jié)構(gòu)和雙層測(cè)量臂結(jié)構(gòu)，扶正器和測(cè)量臂開(kāi)合分別由上、下電機(jī)分時(shí)完成。在測(cè)量臂張開(kāi)時(shí)，由控制電路控制上、下電機(jī)供電電路，首先實(shí)現(xiàn)上電機(jī)完成上層扶正器和測(cè)量臂的張開(kāi)后，由限位開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷供電，并自動(dòng)將電源供至下電機(jī)完成下層扶正器和測(cè)量臂的張開(kāi)。合攏過(guò)程與張開(kāi)類似，只是由地面向井下儀供負(fù)電源。③多功能解釋處理軟件。40臂井徑測(cè)井儀配套資料解釋軟件采用先進(jìn)的成像處理技術(shù)。對(duì)于一個(gè)套管截面來(lái)說(shuō)，要精細(xì)描繪套管截面，40個(gè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此利用插值的方法在這40個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)中插值，并通過(guò)曲線平滑擬合處理，可以形成三維立體圖、橫截面圖、縱剖面圖以及套管剖面展開(kāi)圖。三維立體圖支持包絡(luò)線處理方式和顏色差異填充處理方式，還可以自由旋轉(zhuǎn)獲得最佳視角。解釋軟件還可以對(duì)異常測(cè)量臂進(jìn)行剔除并可選用多種數(shù)據(jù)填充方式。通過(guò)多種圖像處理方式，可識(shí)別判斷套管截面形狀，推斷套管變形、彎曲、錯(cuò)斷、射孔狀況等，直觀地顯示井下套管變形情況。

3 工程測(cè)井應(yīng)用實(shí)例

40臂井徑成像測(cè)井技術(shù)自應(yīng)用以來(lái)，根據(jù)測(cè)井資料能夠準(zhǔn)確判斷套管彎曲變形、破裂、錯(cuò)斷等各種形態(tài)的套損狀況以及進(jìn)行射孔質(zhì)量評(píng)價(jià)，有效地指導(dǎo)油水井修井施工，對(duì)研究套損機(jī)理提供有效科學(xué)依據(jù)。

3.1 套管變形、錯(cuò)斷、彎曲情況分析

寨24井是西區(qū)油田的一口生產(chǎn)井，作業(yè)中以φ45 mm總長(zhǎng) 3.20 m的三參數(shù)測(cè)井井下儀器串和φ80 mm通井規(guī)進(jìn)行測(cè)試及通井，下行測(cè)試至859 m處遇阻，反復(fù)調(diào)整下放速度仍無(wú)法通過(guò)。（色譜圖綠色代表正常套管，由綠色向紅色延伸，代表套管擴(kuò)徑越大；由綠色向深藍(lán)色延伸，代表套管縮徑越大。以下三維管柱成像圖均按此標(biāo)注）

圖2 859 m~862 m三維管柱成像圖

從圖 2觀察，該段套管顏色不勻，有變形情況，存在彎曲現(xiàn)象，屬于套管變形情況。

3.2 套管孔眼、孔洞和腐蝕情況分析

寨25井是西區(qū)油田的一口生產(chǎn)井，作業(yè)中以φ45 mm總長(zhǎng) 3.20 m的三參數(shù)測(cè)井井下儀器串和φ80 mm通井規(guī)進(jìn)行測(cè)試及通井，下行測(cè)試至1465 m處遇阻。

從圖3中觀察，該段套管顏色嚴(yán)重不勻，表面凹凸不平，表明套管內(nèi)壁不光滑，有嚴(yán)重腐蝕和孔洞形成。如圖所示，有多處紅色區(qū)域面積，其中最大臂值154.82 mm，最小臂101.93 mm，表明套管已存在破損。

寨 25井內(nèi)下部油管從井中起出出發(fā)現(xiàn)外壁腐蝕較為嚴(yán)重。（見(jiàn)圖4）

圖3 1462 m~1464 m三維管柱成像圖

圖4 寨25井內(nèi)下部油管外壁腐蝕狀況

3.3 射孔井段的響應(yīng)情況分析

正336井射孔日期 2005年 12月，射孔層是長(zhǎng)62層。射孔后，該井產(chǎn)出液高含水，懷疑射孔誤射層位。2009年 11月 18日測(cè)井徑成像證明射孔井段無(wú)誤。

從圖 5觀察，該段套管顏色非常均勻，綠色為主，表明套管射孔段內(nèi)壁表面平整，孔眼清晰，孔距、方位正常，射孔位置準(zhǔn)確。

圖5 1641.0 m~1642.0 m三維管柱成像圖

3.4 套管內(nèi)壁沾污情況分析

寨24井在199.4 m套管處，有一大面積的藍(lán)色區(qū)域（見(jiàn)圖6），該處套管直徑數(shù)值平均臂值 111. 44 mm，最大臂值124.51 mm，最小臂值88.77 mm，判斷為內(nèi)壁沾污油蠟塊所致，套管正常；其余綠色區(qū)域表示套管情況完好。井內(nèi)中部油管起出時(shí)明顯有結(jié)蠟現(xiàn)象（見(jiàn)圖7）。

圖6 196.0 m~200.5 m三維管柱成像

圖7 井內(nèi)中部油管外壁結(jié)蠟狀況

如圖8示，儀器起出井口時(shí)，外壁粘有硬度較高的油蠟塊，其硬度已足以影響儀器的正常測(cè)量，這兩處的測(cè)量數(shù)值明顯小于作業(yè)隊(duì)利用油管通井時(shí)的通井規(guī)直徑（φ118 mm），所以判斷該處儀器的變化是井壁內(nèi)沒(méi)有清除干凈的油蠟沾污造成的。

圖8 四十臂井徑儀出井狀況

4 結(jié)論

1）40臂井徑成像測(cè)井技術(shù)可以檢測(cè)管柱內(nèi)壁的腐蝕、變形及破損。所提供的套管腐蝕、變形及破損三維成像資料，圖像直觀，其中有2口井準(zhǔn)確定位了套管破損和孔洞的位置。

2）40臂井徑測(cè)井資料解釋在成像軟件的支持下，可以精細(xì)分析套管變形情況，提供套管的變形深度，判斷變形情況，對(duì)于套管腐蝕的情況，可以半定量地提供套管腐蝕程度，為制定下步措施與方案提供技術(shù)依據(jù)。

3）井徑測(cè)井及其研究必須與套損機(jī)理分析和套損治理研究密切配合，才能開(kāi)拓發(fā)展空間、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。40井徑成像測(cè)井技術(shù)作為工程測(cè)井，有非常廣闊的應(yīng)用前景。

［1］謝榮華.生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)應(yīng)用與進(jìn)展［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.

［2］宋杰，劉建中，范玉霞.40獨(dú)立臂井徑成像測(cè)井儀在套損檢查中的應(yīng)用［J］.測(cè)井技術(shù)，2003，27（2）：155－158.

［3］測(cè)井學(xué)編寫(xiě)組.測(cè)井學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［4］周瑞芬，陳再峰，魏建民.多臂井徑成像測(cè)井解釋方法的應(yīng)用［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（4）：109－111.

［5］劉玉鳳，楊波，胡素萍.多臂井徑技術(shù)評(píng)價(jià)與應(yīng)用［J］.測(cè)井技術(shù)，2004（4）：22－223

［6］陳福利，柴細(xì)元，金勇，等.多臂井徑測(cè)井檢測(cè)套損及其評(píng)價(jià)方法［J］.測(cè)井技術(shù)，2005（2）：79－81.

［責(zé)任編輯 李曉霞］

Caliper Imaging Logging in the Xiqu Oilfield

SONG Hong－xia1，TANG Jian－yun2，SHI JIAN2，ZHAO Jin－yi3
（1.State Key Laboratory of Continental Dynamics／Department of Geology，Northwest University，Xi an 710069，China；2.Science and Technology Department of Yanchang Petroleum Co.，LTD；3.Exploit Department Xiqu of Yanchang Petroleum Co.，LTD，Yan an 716000，China）

To address the loss of Xiqu oilfield to oil field developmentwell set to bring confusion，this article from the 40－arm caliper log of the principles of imaging，technical specifications，and equipment features to start，and through example analysis shows that the instrument can accurately identify a variety of casing damage type，and has high accuracy，the results explain the intuitive features，the results for the Xiqu oilfield well casing damage control，to provide a reliable basis for prevention.

caliper logging tool；casing damage；imaging logging；inspection

P631.83

A

1004-602X（2011）01-0079-04

2011 -03 -11

宋紅霞（1980—），女，安徽巢湖人，西北大學(xué)在讀碩士研究生。