檢查套管損壞的電磁探傷測井方法及應(yīng)用

蓋龍（大慶鉆探測井公司吉林事業(yè)部，吉林 松原 138000）

1 電磁探傷測井儀工作原理和功能特點

1.1 電磁探傷測井基本原理

電磁感應(yīng)，探傷儀器正是基于這一原理的應(yīng)用，在尤其設(shè)備定損方面非常方便，被油氣田作業(yè)人員廣泛的應(yīng)用和接受。相比于初期的電磁探傷測井儀，大多采取進口產(chǎn)品，而近年來國內(nèi)產(chǎn)品中的防水性和防腐性與國際水平日益接近，并且更加符合我國油氣田作業(yè)的特點。

電磁感應(yīng)是一種常見的物理現(xiàn)象，但突出優(yōu)點是不容易受到受到外界力量干擾。測井過程中，電磁探傷測井儀可以發(fā)出一個直流脈沖，而內(nèi)部的線圈中包含接受記錄功能的部分，隨著時間的變化和產(chǎn)生的感生電動勢不同，就可以形成不同變化的曲線。而這些曲線代表了縱向、橫向的裂縫長度，也能夠分析出套管壁厚等數(shù)據(jù)。

在進行測井中，電磁探傷測井儀基于變化的數(shù)據(jù)進行判斷，接收線圈記錄的感生電動勢包括了磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率和管柱壁厚等，通過特定的函數(shù)計算，在指數(shù)調(diào)查范圍之內(nèi)就可以獲得相對應(yīng)的結(jié)論。

電磁探傷測井儀的所得到的數(shù)據(jù)，事實上是以波動曲線的形式來展現(xiàn)的，管柱出現(xiàn)射孔、裂縫等情況，那么套管屬性相對于儀器就會產(chǎn)生變化；例如導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率等，損壞的情況越嚴重，曲線的變化就越劇烈，這是因為檢測到的感生電動勢發(fā)生了變化，即便是套管內(nèi)部發(fā)生了變化，也同樣可以以相反的波動曲線顯示出來。同時，也無論是單一套管，還是雙層套管結(jié)構(gòu)，根據(jù)壁厚的變化地損壞情況進行分析，這就是探傷的原理。

1.2 電磁探傷測井儀功能特點

首先，電磁探傷測測井儀的工作具有周期性。在測試儀內(nèi)部，分布著感應(yīng)探頭，這些感應(yīng)探頭的變化是根據(jù)感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的。電磁探傷測井儀的感應(yīng)電動勢隨著時間長短，劃分出不同的工作周期（可以人為設(shè)定）。

其次，在內(nèi)部存在兩種探頭，工作的探測范圍也不同。長軸探頭的工作范圍較大，可以確定外管柱的厚度、縱向的裂縫、外管被腐蝕的現(xiàn)狀。額短軸探頭的工作范圍較小，能夠用來判雙層套管內(nèi)部的裂縫、腐蝕、射孔等情況。

再次，電磁探傷測井儀可以透過過鋼制材料，對套管外壁的損壞情況進行判斷，也可以對有油管內(nèi)部進行探傷分析。這是由于在儀器內(nèi)部中，除了最主要的接受線圈部分之外，發(fā)射線圈電流中斷之后，電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的曲線值會驟然減小，也可以在接收線圈中獲得一股新的感應(yīng)電動勢，通過這種曲線形態(tài)短時間的驟然變化，采取定性和定量分析的手段，進而判斷油管中是否存在裂縫、腐蝕等情況。

2 模擬實驗和現(xiàn)場應(yīng)用概述

2.1 模擬實驗

所謂的模擬實驗，是針對既定的實驗結(jié)果理論，針對現(xiàn)有規(guī)格、條件下的電磁探傷測井儀工作套管進行檢測。在實驗進行之前，需要先對套管壁厚進行人工確認，溶蝕在套管上事先劃出破壞內(nèi)容。在本實驗中，一共破壞了四個部分，實驗?zāi)Ｐ椭械牧芽p不同參數(shù)依據(jù)為縱向、橫向、長度和深度。套管的直徑為200毫米，厚度為10毫米，電磁探傷測井儀的探頭反應(yīng)應(yīng)該呈現(xiàn)出可判斷的四種情況，即U曲線和LI曲線各自應(yīng)該在兩個位置發(fā)生異常。

根據(jù)實驗的結(jié)果，測井曲線反應(yīng)出來的Ua-1和Ua-2出現(xiàn)了兩處異常，分別是在4.1米到4.5米處，以及6.8米到7.0米處，同時，測井曲線LIb-1和LIb-4也發(fā)現(xiàn)兩處異常，分別為7.1米到7.3米以及9.0到9.5米。U曲線代表的是套管上的縱向裂縫，而LI曲線代表的是套管上的橫向曲線，所存在的位置和類型，也與實驗?zāi)Ｐ偷囊恢隆?/p>

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

電磁探傷測井儀的使用在現(xiàn)實中是被動的，即當油氣井田發(fā)生損壞的判斷時才會出現(xiàn)。在已發(fā)生套管損壞的部分上進行應(yīng)用，實際操作中所遇到的外界情況較為復(fù)雜，電磁探傷測井儀的外徑較小，因此可以適合大多數(shù)情況應(yīng)用。一般來說，最為常見的部分是油水各層的管柱，例如：油管本身、套管、套管外層等。

為了檢驗實際應(yīng)用效果，實驗?zāi)M設(shè)備在油田中LTB-Ⅱ型井中進行實際的測試，一直經(jīng)過前期多項其他測試，該井在884米和970米兩處存在裂縫破損情況，尤其是在884米處發(fā)生的套管嚴重損壞，是導(dǎo)致整個井體無法使用的原因。

3 結(jié)語

電磁探傷測試法能夠很精確地排查出套管損壞的位置，同時也可以對壁厚變化的堅定發(fā)揮重要作用，在正常的生產(chǎn)中，及時排查套管故障可以節(jié)約大量的作業(yè)成本，同時發(fā)揮良好的預(yù)防作用。下一階段中，對電磁探傷測井的應(yīng)用功能提出擴展，主要用于結(jié)構(gòu)的變形測試和損壞程度鑒定，通過量化的手段對油井正常工作能力進行判斷。

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