大慶油田套損檢測(cè)技術(shù)優(yōu)選研究

呂秀梅, 劉繼生

(大慶油田股份有限公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司, 黑龍江 大慶 163153)

0 引 言

生產(chǎn)井套管損壞是國(guó)內(nèi)外油田普遍存在的重大工程問(wèn)題。套管損壞不僅直接影響本井生產(chǎn),還會(huì)造成井組注采關(guān)系不完善,嚴(yán)重時(shí)對(duì)井組甚至區(qū)域生產(chǎn)井的安全構(gòu)成威脅[1]。截至2013年10月底,大慶油田累積套損18 649口井,2013年新發(fā)現(xiàn)套損井1 308口,套損形勢(shì)較為嚴(yán)峻。套損監(jiān)測(cè)是防治套管損壞的基礎(chǔ),查清查全套損井及根源井,為套損防控、修復(fù)與報(bào)廢措施方案提供有效依據(jù)[2-3]。為滿(mǎn)足套損監(jiān)測(cè)需求,大慶油田發(fā)展了多種可準(zhǔn)確檢測(cè)套管損壞狀況的方法[4],逐步形成了針對(duì)套管狀況檢測(cè)的工程測(cè)井技術(shù)系列,常規(guī)的檢測(cè)手段是機(jī)械井徑系列,可提供套管內(nèi)徑的變化情況;聲波測(cè)井系列包括2個(gè)方面,井壁超聲成像測(cè)井可提供直觀、全面的套損狀況,噪聲測(cè)井用于判斷已經(jīng)形成的管漏和竄槽;方位測(cè)井系列用于確定套管變形及損壞的方位角度;電磁測(cè)井系列檢查套管變形、錯(cuò)斷以及內(nèi)、外壁腐蝕及射孔質(zhì)量[5];可見(jiàn)光電視測(cè)井系列可以直接“看到”魚(yú)頂形狀,為修井作業(yè)提供明確指導(dǎo),這些套損檢測(cè)技術(shù)從不同側(cè)面反映了油水井井身狀況。針對(duì)具體情況制定合理方案、選準(zhǔn)檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確解決問(wèn)題,對(duì)于一些疑難問(wèn)題需要使用多種方法多次測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果與地質(zhì)等手段結(jié)合得出準(zhǔn)確判斷,為套損治理時(shí)機(jī)和手段的選取提供依據(jù)。

大慶油田套損防控總體上可概括為查、治、監(jiān)、調(diào)4個(gè)方面[6],套損檢測(cè)技術(shù)為防控全過(guò)程提供信息。本文在介紹大慶油田套損檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)查套變、查竄漏及指導(dǎo)修井等具體工程問(wèn)題,總結(jié)形成與檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合的技術(shù)優(yōu)選方法。通過(guò)技術(shù)優(yōu)選后得到大量準(zhǔn)確、有效的套損檢測(cè)資料,為油田套損防控措施提供了決策依據(jù)。

1 大慶油田套管損壞檢測(cè)技術(shù)

套損檢測(cè)發(fā)展形成5個(gè)測(cè)井技術(shù)系列:機(jī)械井徑系列、聲波系列、方位系列、電磁系列以及可見(jiàn)光電視測(cè)井系列。機(jī)械井徑系列采用井徑臂與套管內(nèi)壁接觸測(cè)量方式直接確定套管內(nèi)徑。隨著井徑臂增加周向分辨能力提高,常用40臂井徑儀在Φ139.7 mm套管中可檢測(cè)到Φ10 mm的射孔孔眼。接觸測(cè)量方式受到的限制是套管內(nèi)壁清潔程度,如有蠟、垢附著,測(cè)井解釋結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)偏差。

聲波測(cè)井系列在套損檢測(cè)中有噪聲測(cè)井和井壁超聲成像測(cè)井。噪聲測(cè)井通過(guò)監(jiān)測(cè)流體流過(guò)阻流位置時(shí)產(chǎn)生的噪聲定性分析流體竄槽和漏失[7],一般與井溫儀組合使用;超聲成像測(cè)井儀采用旋轉(zhuǎn)掃描的方式檢測(cè)套管內(nèi)徑及壁厚,換能器每周至少發(fā)射接收100點(diǎn)超聲波,周向分辨率很高。超聲波測(cè)量在井內(nèi)介質(zhì)衰減較大時(shí)(如重泥漿、氣體),儀器接收到的回波較弱,使用受限。

方位測(cè)井系列測(cè)量方位和井斜2個(gè)參數(shù)。在套損檢測(cè)中,方位短節(jié)與井徑儀組合形成方位井徑測(cè)井儀,對(duì)受異常應(yīng)力作用造成的套管變形進(jìn)行全面描述[8],確定變形程度、受力方位以及變形點(diǎn)深度,方位信息對(duì)套損機(jī)理分析和防控措施決策非常重要。

電磁測(cè)井系列有套管檢測(cè)儀(PIT)和電磁探傷測(cè)井儀。套管檢測(cè)儀(PIT)通過(guò)測(cè)量渦流和漏磁通2個(gè)參數(shù)明確判斷套管內(nèi)表面、外表面的缺陷;電磁探傷測(cè)井儀利用在鋼管內(nèi)產(chǎn)生的渦流判斷管柱裂縫,利用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間衰減速度計(jì)算油管、套管壁厚,過(guò)油管的同時(shí)可檢測(cè)儀器外2層鋼管損壞情況,成為對(duì)井身狀況進(jìn)行普查的主導(dǎo)技術(shù)[9]。

可見(jiàn)光電視測(cè)井系列通過(guò)實(shí)時(shí)視頻圖像實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼環(huán)境的觀測(cè),具有直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),可進(jìn)行魚(yú)頂形狀及套損狀況檢查,能夠更好地指導(dǎo)復(fù)雜井修井作業(yè)?？梢?jiàn)光電視測(cè)井對(duì)探頭附近流體介質(zhì)的透明度要求較高,在水中測(cè)井時(shí)需要特別的施工工藝配合以滿(mǎn)足對(duì)透明度的要求。

2 套損檢測(cè)方案制定及監(jiān)測(cè)實(shí)施

套管技術(shù)狀況監(jiān)測(cè)是套損防控工作的基礎(chǔ),有針對(duì)性地安排套損監(jiān)測(cè)內(nèi)容,包括套管狀況、突發(fā)異?，F(xiàn)象、井下工具狀況等。在生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)異常后制定個(gè)性化測(cè)試方案,以套損檢測(cè)技術(shù)為主,輔以流量測(cè)井,明確井身技術(shù)狀況,為套損防控工作提供真實(shí)、準(zhǔn)確、有效的資料。

2.1 生產(chǎn)井發(fā)現(xiàn)異常時(shí)套損、竄漏技術(shù)診斷

2.1.1 油水井竄漏技術(shù)診斷

油水井生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)冒、漏等異常,懷疑套管或油管出現(xiàn)問(wèn)題,需要針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行個(gè)性化方案設(shè)計(jì)。

(1) 地面冒水、注水井壓力突降或采油井產(chǎn)液含水異常,可能是油管、套管破漏或管外竄槽,選用井溫/噪聲測(cè)井、流量測(cè)井等進(jìn)行初步的判斷,注意測(cè)井遇阻深度。

(2) 確定了套管漏液并初步明確了漏液井段,如果要明確具體的漏點(diǎn)位置和套損狀況,選用多臂井徑測(cè)井、超聲成像測(cè)井等精度較高的檢測(cè)技術(shù)。

圖1 井口附近地面冒漏問(wèn)題診斷方案設(shè)計(jì)流程圖

生產(chǎn)井井口附近地面冒漏流體可能原因有3個(gè):①地面管線(xiàn)滲漏;②該井套損漏失;③周?chē)讚p影響,應(yīng)逐一按順序排查。圖1為地面冒漏問(wèn)題診斷方案設(shè)計(jì),首先觀察冒漏流體含油氣情況,確定工作方向是檢測(cè)油管線(xiàn)、油井還是水管線(xiàn)、注水井,在保持冒漏的狀態(tài)下,進(jìn)行井溫噪聲測(cè)井,初步明確流體竄漏點(diǎn),利用套損檢測(cè)技術(shù)對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)描述。

工程作業(yè)過(guò)程中有時(shí)會(huì)突發(fā)一些與套損相關(guān)的異常問(wèn)題,需利用檢測(cè)技術(shù)及時(shí)、準(zhǔn)確判斷,指導(dǎo)問(wèn)題的解決。L1平×水平井在水力輸送射孔中出現(xiàn)泵入流體無(wú)法推動(dòng)射孔槍問(wèn)題,利用40臂井徑測(cè)井,檢測(cè)到水平井段1 861.4 m處套損點(diǎn)(見(jiàn)圖2),在套損點(diǎn)上、下輔以電磁流量測(cè)井(見(jiàn)表1),資料顯示套損點(diǎn)上、下流量有明顯差異,發(fā)現(xiàn)套損點(diǎn)漏液,且隨著泵入流量增加,套損點(diǎn)漏失量增大,套損點(diǎn)下方壓力達(dá)不到要求,無(wú)力推動(dòng)射孔槍等工具,檢測(cè)結(jié)果為下一步措施提供了指導(dǎo)。

圖2 L1平×井40臂井徑測(cè)井成果圖

圖3 B1-1井井徑和產(chǎn)出剖面測(cè)井結(jié)果

泵入流量/(m3·min-1)套損點(diǎn)上部流量/(m3·min-1)套損點(diǎn)下部流量/(m3·min-1)套損點(diǎn)漏失量/(m3·min-1)漏失流體占總流量百分比/%06864057472894334807100806518356235340811520704344773886

注入/產(chǎn)出剖面測(cè)井是確定注入井分層注入量和油井產(chǎn)出量的常用測(cè)井方法,根據(jù)流量變化確定分層注入和產(chǎn)出量。在套損檢測(cè)中,利用這2種技術(shù)根據(jù)流量變化判斷套管損壞產(chǎn)生漏失的位置。

B1-1井在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)異常,井徑測(cè)井在543 m節(jié)箍位置處發(fā)現(xiàn)較小異常[見(jiàn)圖3(a)],在其他井段井徑均無(wú)異常,懷疑該位置可能存在漏點(diǎn)。為進(jìn)一步準(zhǔn)確判斷套損程度,判斷井口返出液體來(lái)源,進(jìn)行了產(chǎn)出剖面五參數(shù)測(cè)井。測(cè)井解釋結(jié)果[見(jiàn)圖3(b)]中第2道的微差井溫曲線(xiàn)(紅線(xiàn))在543 m位置出現(xiàn)異常,流量測(cè)井解釋結(jié)果表明該處有大量流體產(chǎn)出,流量達(dá)到128.6 m3/d。由井徑和產(chǎn)出剖面測(cè)井綜合分析認(rèn)為在543 m節(jié)箍位置的小損傷造成了大量的流體竄流。

井溫噪聲測(cè)井也是判斷油水井漏失非常有效的方法,為油水井找漏、找竄、確定堵水層位及檢查堵水效果提供可靠的資料。

B1-2井在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常,懷疑有流體漏失,遂進(jìn)行了井徑和井溫/噪聲測(cè)井(見(jiàn)圖4)。圖4(a)方位井徑測(cè)井結(jié)果顯示在73～77 m井徑異常,該位置套管損壞。圖4(b)是井溫/噪聲測(cè)井結(jié)果,第2道井溫測(cè)井結(jié)果中梯度井溫曲線(xiàn)在74～75 m位置偏離地溫梯度,微差井溫曲線(xiàn)在該位置有明顯的負(fù)異常。第3道噪聲測(cè)井結(jié)果中不同頻率的噪聲曲線(xiàn)在65～80 m井段位置均出現(xiàn)幅度異常,由井溫和噪聲曲線(xiàn)判斷該套損位置有流體漏失。

圖4 B1-2井井溫/噪聲和井徑測(cè)井結(jié)果

圖5 B4-3井PIT測(cè)井結(jié)果

2.1.2 油水井套管腐蝕情況檢查

油水井套管在生產(chǎn)中有時(shí)會(huì)由于流體中含有酸性氣體等原因產(chǎn)生腐蝕,腐蝕發(fā)生在套管內(nèi)壁或套管外壁都有可能,腐蝕嚴(yán)重時(shí)對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。圖5為B4-3井的PIT測(cè)井腐蝕檢測(cè)結(jié)果。圖5中第3道8條渦流曲線(xiàn)顯示套管內(nèi)壁檢測(cè)結(jié)果,第4道8條漏磁通曲線(xiàn)檢測(cè)套管壁的整體損傷,第5道是套管內(nèi)外壁損傷檢測(cè)解釋結(jié)果。圖5顯示該井在1 025～1 050 m渦流曲線(xiàn)光滑無(wú)異常,套管內(nèi)壁無(wú)腐蝕、無(wú)損傷;漏磁通曲線(xiàn)有較小連續(xù)異常顯示,套管外壁有輕度腐蝕。在1 050～1 075 m段井段渦流曲線(xiàn)有較小異常,內(nèi)壁有輕微腐蝕,漏磁通曲線(xiàn)有明顯異常,說(shuō)明在該井段外壁腐蝕嚴(yán)重。該井其他井段檢測(cè)結(jié)果均是外壁腐蝕嚴(yán)重。根據(jù)測(cè)井結(jié)果對(duì)該井實(shí)施了報(bào)廢。

2.2 在套損嚴(yán)重區(qū)塊開(kāi)展套損普查監(jiān)測(cè)

區(qū)域性套管損壞對(duì)油田開(kāi)發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)造成極大威脅,需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案,包括查明套損原因、確定套損區(qū)邊界、在套損區(qū)內(nèi)進(jìn)行普查等。

(1) 對(duì)注入井,利用電磁探傷測(cè)井技術(shù)進(jìn)行普查;發(fā)現(xiàn)異常井,及時(shí)進(jìn)行方位井徑測(cè)井進(jìn)行確認(rèn)。

(2) 對(duì)集中關(guān)控調(diào)查區(qū)發(fā)現(xiàn)套損井,對(duì)相鄰注水井進(jìn)行電磁探傷測(cè)井,相鄰產(chǎn)出井在檢泵等作業(yè)間隙進(jìn)行方位井徑測(cè)井,明確套損是否區(qū)域行為。

(3) 在套損較為嚴(yán)重區(qū)域,在作業(yè)間隙利用多臂井徑測(cè)井進(jìn)行普查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)套損井。

某油田L(fēng)7-30井區(qū)出現(xiàn)成片套損后,在套損核心區(qū)應(yīng)用方位井徑測(cè)井等技術(shù),明確了套損的主要形式為嫩2段油頁(yè)巖滑動(dòng)剪斷套管,利用作業(yè)方法及電磁探傷測(cè)井技術(shù)確定套損區(qū)邊界;L8-PX井起油管作業(yè)出現(xiàn)拔不動(dòng)情況,懷疑是套管變形嚴(yán)重夾住油管;電磁探傷測(cè)井發(fā)現(xiàn)806～813 m段測(cè)井曲線(xiàn)異常(見(jiàn)圖6),解釋為套管?chē)?yán)重變形,深度位置正與嫩2段油頁(yè)巖對(duì)應(yīng)。

圖6 L8-PX井806～813 m井段電磁探傷測(cè)井曲線(xiàn)

2.3 套損井集中區(qū)域分析套損原因

小區(qū)域內(nèi)套損井集中出現(xiàn)往往是由于相同因素引起的。方位井徑、方位磁記憶等可以確定力源方向的測(cè)井有助于分析確定套損井的受力方位,從而進(jìn)行套損原因分析,為治理提供依據(jù)。

圖7為某套損區(qū)內(nèi)1口停用井(Z1-××)周?chē)?口標(biāo)準(zhǔn)層套損井的方位井徑測(cè)井的受力方位信息,幾口井的變形方位均以停用井為中心指向外部。分析認(rèn)為,水井與停用井竄通導(dǎo)致注入水竄槽到標(biāo)準(zhǔn)層,造成周?chē)鬃?。測(cè)井結(jié)果表明停用井、報(bào)廢不徹底的報(bào)廢井都可能導(dǎo)致流體竄通,從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的區(qū)域性套損。

圖7 套損井套損受力方位

2.4 多井時(shí)間推移測(cè)井分析套損發(fā)展趨勢(shì)

套損除流體腐蝕和起管柱作業(yè)造成的機(jī)械損傷外,大多與井周的地應(yīng)力變化有關(guān)。無(wú)論是注入產(chǎn)出引起的壓力變化還是泥巖層進(jìn)水導(dǎo)致井周地層的彈性模量變化,最終都會(huì)導(dǎo)致作用在套管上的應(yīng)力變化。對(duì)于區(qū)域性套損,如果引起套損的因素沒(méi)有消除,修復(fù)的套損井和測(cè)斜或更新井都會(huì)進(jìn)一步的套損。在區(qū)域內(nèi)部和邊部選擇一些井進(jìn)行時(shí)間推移測(cè)井,可以了解區(qū)域應(yīng)力變化,指導(dǎo)套損修復(fù)和更新、測(cè)斜時(shí)機(jī)。

表2為大慶油田某套損區(qū)部分重點(diǎn)井時(shí)間推移監(jiān)測(cè)結(jié)果,區(qū)域內(nèi)套損井在1年內(nèi)變形基本穩(wěn)定,沒(méi)有出現(xiàn)新的套損井。有2口井穩(wěn)定沒(méi)有變化,可以修井生產(chǎn);有3口井井變徑略有變化,需要再進(jìn)行一次測(cè)井確定修井時(shí)機(jī)。該區(qū)域的測(cè)井結(jié)果表明套損治理取得較好的效果,基本控制了套損發(fā)展。

3 套損井修復(fù)與報(bào)廢監(jiān)測(cè)及技術(shù)優(yōu)選

生產(chǎn)井套損需要修復(fù),修復(fù)不成功要報(bào)廢,修井方案制定以及報(bào)廢決策都需套損檢測(cè)資料作為重要依據(jù)。套損檢測(cè)技術(shù)既可為套管損壞井修井作業(yè)提供直觀的資料,為修井質(zhì)量提供檢查,也用于為套管?chē)?yán)重?fù)p壞井報(bào)廢作業(yè)提供詳實(shí)可靠的資料。

表2 某套損區(qū)多臂井徑時(shí)間推移測(cè)井結(jié)果

3.1 指導(dǎo)修井等作業(yè)、檢測(cè)施工效果

在套損井修復(fù)技術(shù)中,對(duì)套管損壞部位實(shí)施補(bǔ)貼是較為常用的工藝,根據(jù)各工作環(huán)節(jié)對(duì)套損資料的需求,如波紋管加固方式需定深度、要測(cè)磁性定位進(jìn)行校深等。

(1) 補(bǔ)貼前確定套損段深度、井徑大小、形狀、長(zhǎng)度等對(duì)井徑測(cè)量精度要求不高的情況選用X-Y井徑測(cè)井、16臂井徑測(cè)井;對(duì)于損壞情況復(fù)雜、井徑測(cè)量精度要求較高的情況選用40臂井徑測(cè)井、超聲成像測(cè)井。

(2) 補(bǔ)貼后核定波紋管深度、檢查補(bǔ)貼井段內(nèi)徑選用16臂井徑測(cè)井。

圖8為北1-42-X井修井前、修井后16臂井徑測(cè)井成果圖,修井前確定套損位置在903～906 m、1 003～1 007 m的2個(gè)井段,依據(jù)套損段深度范圍、井徑大小確定修井方案;修井后,核定波紋管深度、檢查補(bǔ)貼井段內(nèi)徑,表明補(bǔ)貼位置正確、內(nèi)壁規(guī)整,達(dá)到了修復(fù)目的。

大慶油田套損井修復(fù)作業(yè)前井徑測(cè)井均加方位短接,一方面為修井方案制定提供依據(jù);另一方面留存以備將來(lái)進(jìn)行機(jī)理分析。對(duì)于套管周向整體擴(kuò)徑、縮徑,變形方向無(wú)需確定;對(duì)于成片油、水井套管被剪切變形或錯(cuò)斷情況,局部破損方向角的確定,對(duì)套損機(jī)理分析及預(yù)防具有重要的意義。

3.2 為嚴(yán)重套損井報(bào)廢施工提供決策依據(jù)

對(duì)于套損嚴(yán)重或環(huán)境復(fù)雜難以修復(fù)的生產(chǎn)井,準(zhǔn)備執(zhí)行報(bào)廢,為報(bào)廢前的套損程度和井下?tīng)顩r檢提供報(bào)廢決策依據(jù)。

圖8 北1-42-×井16臂井徑測(cè)井成果圖

(1) 對(duì)于腐蝕類(lèi)型套損井,無(wú)變形或變形較小,要明確套管腐蝕程度、腐蝕段長(zhǎng)度、區(qū)分內(nèi)壁腐蝕或外壁腐蝕,為修井技術(shù)選擇及修復(fù)價(jià)值評(píng)價(jià)提供依據(jù)——套管檢測(cè)儀(PIT)測(cè)井。

(2) 在修井過(guò)程中,井下魚(yú)頂形狀不明確,需要通過(guò)魚(yú)頂形狀檢測(cè),判斷套損井是否具有修復(fù)的可能性——光纖電視測(cè)井。

套損井井下魚(yú)頂形狀不明確是影響修井成功率和時(shí)效的主要原因。光纖電視測(cè)井可明確魚(yú)頂形狀,為選擇修井技術(shù)提供指導(dǎo),也為難以修復(fù)需要報(bào)廢井提供決策依據(jù)。圖9是2口套損井井下光纖電

圖9 光纖電視測(cè)井觀測(cè)井下魚(yú)頂情況

視測(cè)井結(jié)果,圖9(a)顯示1 056 m處觀測(cè)到封隔器損壞,殘余膠皮封堵在中心管處,可用公錐打撈技術(shù)修復(fù);圖9(b)顯示2 188 m處套管損壞嚴(yán)重,向內(nèi)翻張,下部管柱無(wú)法打撈,修復(fù)不成功,遂實(shí)施報(bào)廢。

4 總 結(jié)

(1) 大慶油田著力發(fā)展套損檢測(cè)技術(shù),形成機(jī)械井徑、聲波測(cè)井、方位測(cè)井、電磁測(cè)井、可見(jiàn)光電視測(cè)井等5個(gè)技術(shù)系列,利用不同測(cè)井原理從不同側(cè)面描述井身技術(shù)狀況,為套損防控全過(guò)程提供信息。

(2) 針對(duì)生產(chǎn)中與套損相關(guān)的異常問(wèn)題以及區(qū)域套損普查問(wèn)題,總結(jié)了系統(tǒng)化、個(gè)性化測(cè)試方案,制定方法,以套損檢測(cè)技術(shù)為主,輔以流量測(cè)井等技術(shù),具體問(wèn)題具體分析,為套損防控工作提供真實(shí)、準(zhǔn)確、有效的資料。

(3) 應(yīng)用套損檢測(cè)技術(shù)指導(dǎo)修井作業(yè)、檢查修井效果,為報(bào)廢決策提供依據(jù);針對(duì)各種修復(fù)措施的實(shí)際需求,結(jié)合各檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn),形成經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)優(yōu)選方法。

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