四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用

劉洪亮，王成榮，杜建平，張斌，羅雄民

（1.中國石油集團測井有限公司吐哈事業(yè)部，新疆鄯善838102；2.中國石油天然氣集團浙江油田公司蘇北勘探開發(fā)項目經(jīng)理部，浙江杭州310023；3.中國石油集團測井有限公司，陜西西安710077）

四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用

劉洪亮1，王成榮1，杜建平2，張斌3，羅雄民3

（1.中國石油集團測井有限公司吐哈事業(yè)部，新疆鄯善838102；2.中國石油天然氣集團浙江油田公司蘇北勘探開發(fā)項目經(jīng)理部，浙江杭州310023；3.中國石油集團測井有限公司，陜西西安710077）

分析了目前國內(nèi)外油田套管監(jiān)測技術(shù)。針對吐哈油田套管損壞、套管變形的套損主要形式，引進了四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)，對該組合測井技術(shù)在吐哈油田適應(yīng)性進行了研究?，F(xiàn)場應(yīng)用實例表明，四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況，確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯斷等損傷情況，準(zhǔn)確定量解釋內(nèi)層套管內(nèi)壁變化狀況，同時記錄井溫曲線，有助于識別管柱破損和竄漏情況。為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌。

工程測井；損檢測；四十臂井徑；電磁探傷；組合測井

fect detection，combination logging

0 引 言

油田經(jīng)過一定程度的開發(fā)后油、水井均不同程度地出現(xiàn)了套管損壞現(xiàn)象。套管損壞的原因多種多樣，如油田開發(fā)過程中射孔對套管的影響，固井封固質(zhì)量不好加速套管的損壞，以及地層水或注入水對套管的腐蝕、完井采油及增產(chǎn)措施（壓裂、酸化）對套管的影響等。套管損壞不僅影響受損井的生產(chǎn)，也影響鄰井乃至區(qū)塊的正常開發(fā)，對整個油田的穩(wěn)產(chǎn)造成極大威脅。準(zhǔn)確掌握套管損壞狀況，對于研究其損壞機理及采取保護和修補措施具有十分重要的意義。為及時監(jiān)測套管的狀況，為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌，吐哈油田引進了四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)。

1 吐哈油田套損概況

目前國內(nèi)外把套管損壞一般分為3種類型：套管變形、套管錯斷和套管破裂（穿孔）。從國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，套管損壞以變形為主。其中，國內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明套管變形約占總損壞井?dāng)?shù)的65%；套管錯斷約占總損壞井?dāng)?shù)的15%；套管破裂和漏失約占損壞井?dāng)?shù)的20%。對套管損壞的原因，國內(nèi)外不少學(xué)者進行了大量研究，主要有：①油層壓實、地面沉降導(dǎo)致套管損壞；②泥巖吸水蠕變造成套管損壞；③斷層活躍加劇造成套管損壞；④巖層滑動引起套管損壞；⑤鹽巖蠕變造成套管損壞；⑥地層出砂造成套管損壞；⑦腐蝕造成套管損壞；⑧高溫導(dǎo)致套管損壞；⑨射孔造成套管損壞；⑩井眼傾斜對套管損壞；○11固井質(zhì)量差引起套管損壞。

到目前為止吐哈油田已經(jīng)有203口套損井［1］，其中丘陵油田套損井?dāng)?shù)（93口）最多，套損井占總井?dāng)?shù)45.8%，遠(yuǎn)超過全國平均水平，屬于套損相當(dāng)嚴(yán)重的油田。鄯善油田的套損井（72口）占總井?dāng)?shù)35.5%，大大高于全國平均水平。溫米油田套損井（24口）占總井?dāng)?shù)的11.8%，接近全國平均水平。吐魯番油田出現(xiàn)了14口套損井，其套損問題也應(yīng)該提早引起重視。203口套損井中有109口屬于水井，其他94口屬于油井。水井出現(xiàn)套損的幾率稍大于油井出現(xiàn)套損的幾率；丘陵油田水井出現(xiàn)套損的概率明顯高于油井出現(xiàn)的幾率。這與丘陵油田長期采用高壓注水和大壓差生產(chǎn)有很大關(guān)系。

圖1給出了吐哈油田套損類型統(tǒng)計分布圖。圖1中，吐哈油田大多數(shù)套損井屬于套管變形。丘陵、鄯善和溫米油田套管變形井占總套損井的比例高于90%，主要是因為泥巖吸水發(fā)生膨脹導(dǎo)致的套管變形。套損點對應(yīng)巖層主要為泥巖，套損部位主要集中在油層段及其頂部以上30m以內(nèi)。

針對吐哈油田套管變形等套損形式的特點，選擇了適合吐哈油田套損檢測四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)作為油田主要的套損檢測手段。

2 國內(nèi)外油田套管監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)外用于套管檢測的測井儀器種類較多，微井徑儀器、X－Y井徑、十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等井徑系列是常規(guī)的檢測手段［2－6］。同時還有管子分析儀（PAT）、電磁測厚儀（ETT）等磁方法測井儀器；四十臂、六十臂、井下聲波電視等成像測井儀、鷹眼電視測井等方法。

圖1 吐哈油田套損類型統(tǒng)計分布圖

X－Y井徑利用4只測臂測量互相垂直的2條井徑曲線，可對套管的變形、破損、射孔質(zhì)量進行檢測，但對套管的腐蝕狀況卻無法檢測，無法定量解釋。十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等常規(guī)井徑系列利用多臂一次下井可錄取最大內(nèi)徑、最小內(nèi)徑、剩余壁厚3個參數(shù)，可對套管的變形、腐蝕、破損、射孔質(zhì)量等進行檢測并定量解釋，但由于該類儀器只輸出最大、最小內(nèi)徑信號，只能評價井周點的信息，不能評價整個井周的情況。管子分析儀（PAT）、電磁測厚儀（ETT）等利用磁性可以對套管的破損、射孔質(zhì)量進行檢測，無法對套管的變形、腐蝕進行檢測，無法定量解釋，但組合四十臂等多臂成像測井儀可對套管外部損傷狀況進行檢測。四十臂、六十臂成像測井儀可以提供最大、最小、平均井徑值，直觀的40條或60條獨立的測井曲線、井溫、井壁立體圖、成像圖、截面圖，檢測套管的質(zhì)量狀況，確定套管的變形、錯斷、彎曲、孔眼、裂縫、腐蝕及粘污等狀況，定量解釋精確，圖像直觀，但無法單獨對套管外部損傷狀況進行檢測。井下聲波電視利用超聲成像原理，測量超聲波在套管壁反射后的回波幅度，可以對套管的變形、破損、腐蝕、粘污、錯斷、射孔質(zhì)量等進行檢測，并可以定量解釋，圖像直觀、準(zhǔn)確，但是井壁不干凈和井下流體的擾動會影響資料質(zhì)量，并且測試價格較貴。鷹眼電視測井是一種新型的套管監(jiān)測方法，可像胃鏡一樣對套管內(nèi)壁進行掃描，能直觀了解套管變形、錯斷和內(nèi)腐蝕，檢測射孔、射孔層位產(chǎn)液、井壁結(jié)垢情況、井下落物和魚頂形狀等，但受井液和套管壁上漬垢、結(jié)蠟及井壁附著物的影響較大，測井前需要徹底洗井和刮井壁，并且測試價格較貴。

3 四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)

3.1 四十臂井徑成像測井技術(shù)

四十臂井徑成像測井儀（見圖2）測井時電機拖動井徑儀的測臂、扶正臂打開與收攏，扶正臂保障儀器在管柱內(nèi)居中，測臂沿套管內(nèi)壁運動，每支測臂對應(yīng)一支無觸點位移傳感器，測量時，油、套管內(nèi)壁徑向變化產(chǎn)生的位移量通過傳感器轉(zhuǎn)換為軸向位移量，井下電路將其編碼處理發(fā)送到地面，地面系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲、打印；成像解釋軟件將數(shù)據(jù)還原成像?？捎脕頇z查油、套管的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況，為補井、修井施工提供技術(shù)數(shù)據(jù)，為有效安裝井下工具施工定位提供技術(shù)指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

圖2 四十臂井徑成像測井儀

3.2 電磁探傷測井技術(shù)

EMDS－42電磁探傷測井儀（見圖3）的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，在鋼套管或油管內(nèi)安裝的探頭中發(fā)射線圈產(chǎn)生可變的電磁場。該電磁場在導(dǎo)管中激發(fā)渦流，可以通過探頭中的接收線圈研究渦流的基準(zhǔn)磁場?？涛g金屬中鋼管壁裂紋和腐蝕侵蝕的增長，阻礙渦流的傳播，并改變渦流磁場的幅度。

圖3 電磁探傷測井儀

電磁探傷測井儀EMDS－42可用來確定單層或雙層管柱的壁厚，通過壁厚計算分別確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯斷等損傷情況，方便實現(xiàn)了過油管對套管進行損傷檢測，不需要關(guān)井提出油管，不影響油氣井的生產(chǎn)，從而大大降低了作業(yè)費用，提高了作業(yè)時效。同時記錄井溫曲線，識別管柱破損和竄漏情況。

3.3 吐哈油田適應(yīng)性分析

四十臂井徑成像測井儀是內(nèi)壁接觸式測量，通過內(nèi)壁狀況評價套管變化，定量解釋準(zhǔn)確，精度較高。電磁探傷測井儀是非接觸式測量，通過套管鋼材厚度變化，評價內(nèi)外壁所發(fā)生的變化。將2種測井儀組合的四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況。

吐哈油田套損主要形式是套管變形，油井套管內(nèi)壁一般比較臟，粘附物多。四十臂井徑成像測井儀可以較好檢測套管變形；電磁探傷測井儀可以較好檢測套管內(nèi)壁粘附物，單獨使用可以用于套損檢測，但發(fā)揮不了其各自的優(yōu)勢。將兩者組合使用能綜合、全面、準(zhǔn)確、精細(xì)地評價吐哈油田套損情況，解決困擾油田多年套損檢測評價不夠完善的難題，也可為吐哈油田套管損壞機理研究提供豐富的資料，為油田可采用的套管保護方法提供有利的分析依據(jù)。

4 油田套損檢測實例

4.1 變形、錯位和腐蝕檢測

陵×井是吐哈油田1口投產(chǎn)較長的生產(chǎn)井，2011年8月22日進行四十臂井徑成像測井，2011年8月25日進行電磁探傷測井。測試資料顯示（見圖4）：2 650.5～2 662m井段四十臂井徑成像測井顯示明顯變形特征，電磁探傷測井顯示曲線有異常，但臂厚變化不大，2種資料綜合反映該井段套管存在變形；2 662～2 665m井段四十臂井徑成像測井顯示明顯錯位特征，電磁探傷測井顯示曲線有較大異常，金屬增加壁厚變大，2種資料綜合反映該井段套管存在錯位；2 665～2 669m井段四十臂井徑成像測井顯示井徑變大，電磁探傷測井顯示曲線有異常，金屬缺失壁厚變小，2種測井資料綜合反映該井段套管存在腐蝕現(xiàn)象。

4.2 粘附物檢測

紅南×井2011年8月16日進行四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井。測試資料顯示（見圖5）：1 740～1 800m井段四十臂井徑成像測井顯示最大、最小、平均及40個單臂井徑均變小，電磁探傷測井顯示曲線無明顯異常，無金屬缺失壁厚變化不大，2種測井資料綜合反映該井段套管存在粘附物。

4.3 變徑穿孔檢測

鄯×井2011年11月10日進行四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井。測試資料顯示（見圖6）：2 577～2 580m井段四十臂井徑成像測井顯示最大井徑變大、最小井徑變小，成像資料顯示穿孔現(xiàn)象，電磁探傷測井顯示曲線有明顯異常，尤其2 578m附近存在嚴(yán)重的金屬缺失，壁厚變薄，2種測井資料綜合反映該井段套管存在套管變形穿孔現(xiàn)象。2 585～2 591m井段四十臂井徑成像測井顯示最大井徑變大、最小井徑變小、成像資料顯示變形、穿孔現(xiàn)象，電磁探傷測井顯示曲線有明顯異常，尤其2 587m附近存在金屬增加，壁厚變大，2種測井資料綜合反映該井段套管存在套管嚴(yán)重變形現(xiàn)象但未穿孔。

圖6 鄯×井四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井成果圖

5 結(jié) 論

（1）四十臂井徑成像及電磁探傷組合測井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況，不但能確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯斷等損傷情況，而且能準(zhǔn)確定量解釋內(nèi)層套管內(nèi)壁變化狀況，同時記錄井溫曲線，可幫助我們識別管柱破損和竄漏情況。

（2）該項技術(shù)完善了吐哈油田套損檢測評價技術(shù)系列，更及時地為油田提供監(jiān)測套管狀況，為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌，解決了困擾油田多年套損檢測評價不夠完善的難題。

［1］ 凌建軍，畢國強，俞江山，等.吐哈油田套管損壞機理分析及套管保護技術(shù)［J］.石油天然氣學(xué)報，2005，27（5）：666－667.

［2］ 宋杰，劉建中，范玉霞.四十獨立臂井徑成像測井儀在套損檢查中的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2003，27（2）：155－158.

［3］ 戴家才，郭海敏，方偉，等.新型四十臂井徑儀測井資料處理方法研究［J］.石油天然氣學(xué)報，2005，27（1）：111－114.

［4］ 焦濱.成像測井技術(shù)在套損治理中的應(yīng)用［J］.石油儀器，2008，32（3）：58－60.

［5］ 李強，劉紅升，劉東明，等.MID－K電磁探傷成像測井儀在長慶油田的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2007，31（4）：373－379.

［6］ 高義兵，劉子平，鄒輝，等.用MID－K和MIT檢測三高氣田的油套管損傷［J］.測井技術(shù)，2008，32（4）：359－362.

Combined Logging Application of 40－arm Caliper Imaging and Electro－magnetic Defect Detection Technology in Tuha Oilfield

LIU Hongliang1，WANG Chengrong1，DU Jianping2，ZHANG Bin3，LUO Xiongmin3
（1.Tuha Division，China Petroleum Logging CO.LTD.，Shanshan，Xinjiang 838102，China；2.Subei Exploration and Development Project Department，Zhejiang Oilfield Company，CNPC，Hangzhou，Zhejiang 310023，China；3.China Petroleum Logging CO.LTD.，Xi’an，Shaanxi 710077，China）

Introduced are the casing damages in Tuha oilfield in recent years.Analyzed are the current casing monitoring technologies of domestic and international oilfields.According to the casing damages（casing deformation）in Tuha oilfield，a combined logging technology of 40－arm caliper imaging and EMI（Electro Magnetism Inspection）is introduced to confirm its adaptability in Tuha oilfield.Field log examples show that the technology can synthetically reflect the casing changes；determine the corrosion，breakage and dislocation of inner and outer casing strings；accurately and quantitatively interpret the changes of inner casing wall；and sometime，it can also record well temperature curves.This technology can help us to identify string breakages and leakages，and provide comprehensive and accurate casing pictures for oil well job and overhaul.Key words：engineering logging，casing damage detection，40－arm caliper，electro－magnetic de

P631.83

A

2011－12－31 本文編輯 余迎）

1004－1338（2012）04－0416－05

劉洪亮，男，1968年生，高級工程師，從事測井管理、解釋、研究工作。