套損檢測技術(shù)在氣井的應(yīng)用

艾志鵬 何婷婷 黃琦

(中國石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院， 四川 成都 610000)

套損檢測技術(shù)在氣井的應(yīng)用

艾志鵬 何婷婷 黃琦

(中國石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院， 四川 成都 610000)

文中提出根據(jù)氣井套管損壞的實際情況，為保證一些工程措施質(zhì)量而采用多臂井徑儀對氣井開展套管檢測，論述了六十臂井徑儀的技術(shù)指標、特點和能力，并給出應(yīng)用情況。研究和應(yīng)用情況表明，六十臂井徑儀能夠準確判斷套管彎曲、錯段、變徑、變形等情況，所反映的套損類型及程度清晰、明顯、直觀，實現(xiàn)了對套損的準確檢測和定位，對套損情況診斷，對過程措施的順利施工具有指導(dǎo)意義。

六十臂井徑儀；氣井；套管損壞；應(yīng)用成果

0 引言

氣井的套管，可能因井底溫度高、井中流體腐蝕、大規(guī)模壓裂、酸化等因素引起損壞和變形，從而影響生產(chǎn)或后期工程措施實施。采用井徑成像測井儀組合可實現(xiàn)快速、準確的查明和預(yù)報套管損壞的類型、程度，及時發(fā)現(xiàn)問題，研究和分析套管損壞原因，便于采取下一步保護和修補措施，已成為套損評價的主要手段。楊旭等結(jié)合國內(nèi)外套損檢測技術(shù)新進展，論述了套損檢測技術(shù)的發(fā)展方向[1]，姚志中提出了四十臂井徑儀測試資料解釋方法及在普光氣田應(yīng)用情況[2]，張洪等對四十臂井徑儀+MTT和MID-K電磁探傷測井儀的的測井原理及應(yīng)用效果進行了分析[3]。目前廣泛應(yīng)用的主要是二十四臂和四十臂井徑成像測井儀，本文根據(jù)氣井的實際情況，結(jié)合套損檢測實例，對六十臂井徑成像儀及電磁探傷測試組合的測井原理和檢測工藝進行了探討。

1 六十臂成像井徑儀及電磁探傷組合技術(shù)簡介

1.1 六十臂成像井徑儀測井技術(shù)

(1)測井原理

六十臂井徑儀采用單芯電纜傳輸，其在一周平面上均勻有安裝獨立測量臂，測量時測量臂張開靠在套管內(nèi)壁上，每個測量臂的數(shù)據(jù)進行單獨檢測，測量臂上提運動過程中，內(nèi)徑改變量通過曲軸傳遞—連軸臂—運動塊—至測筒內(nèi)壓力桿軸上，進行相應(yīng)的連續(xù)運動，同時信號進行連續(xù)記錄，直到測井結(jié)束。連續(xù)記錄的信號被轉(zhuǎn)變成輸出信號，輸出信號被轉(zhuǎn)化為電壓信號和數(shù)字信號[4]。

儀器同時帶有定位儀，可以確定井斜角和方位角。儀器攜帶的溫度傳感器為軟件溫度校正提供數(shù)據(jù)，隨著溫度的改變，傳感器參數(shù)連續(xù)改變。完整的測井數(shù)據(jù)或者編制成編碼通過電纜傳輸?shù)降孛嬗涗浵到y(tǒng)和顯示系統(tǒng)，或記錄到存儲模塊里。在地面電腦人工操作下，完成對信號的編譯和解碼，最終計算出套管內(nèi)徑的變化量，達到測試目的[5]。

(2)儀器參數(shù)及特點

①儀器外徑102mm，連接長度1537mm，最大工作溫度175℃，最大工作壓力105MPa，測量范圍4in-10in，測量速度600m/h。工作溫度和壓力指標高，性能穩(wěn)定，適用性強；

②在不降低檢測速度情況下，六十臂因其具有更小的臂間距，可實現(xiàn)對于套管內(nèi)壁的孔、洞、縫精細的檢測。

③多臂井徑儀能與電磁探傷儀直接掛接， 實現(xiàn)一次下井同時測得套管內(nèi)外壁損傷情況。

(3)資料解釋

六十臂井徑儀能夠準確的測量出套管損壞、變形的角度、方位以及套管損壞截面形態(tài)[6]。檢測結(jié)果經(jīng)過解釋處理軟件可提供管壁的灰度圖、曲線參數(shù)、剖面圖，還可生成三維實體圖和三維色調(diào)圖，精確的描述套管內(nèi)壁，資料解釋主要分為以下幾步：

①60臂井徑儀形成60條井徑曲線，可查看任意深度套管的最大、最小、平均直徑，計算套管模型內(nèi)徑，判斷該深度套損情況[7]；

②利用解釋處理軟件，生成管壁的灰度圖和立體網(wǎng)格圖，灰度圖通過顏色來區(qū)分套損情況，立體網(wǎng)格圖則模擬套管實際情況[8]。

③生成套管剖面圖，將其與標準套管參數(shù)進行對比，用于識別擴徑、縮徑等，根據(jù)套損位置及損傷狀況，結(jié)合套損解釋分類參數(shù)，進行套損分類[9]。

④模擬生成三維實體圖，可查看指定深度的三維實體圖，模擬套管的腐蝕、磨損、變形、結(jié)垢、裂縫、穿孔，可選取任意一段套管進行旋轉(zhuǎn)放大，從而直觀的展示套管損壞情況。

1.2 電磁探傷測井原理

磁測厚儀發(fā)射器產(chǎn)生交流電磁場，發(fā)射出的電磁信號穿過油管，沿著油管外表面?zhèn)鞑ィ?jīng)過一小段距離，然后再次進入油管，被 12 個緊貼油管內(nèi)壁的接收傳感器接受，電磁信號從發(fā)射器到被傳感器接收所用的時間由發(fā)射器發(fā)出的電磁信號特性和管壁厚度決定。儀器自己帶有一個方位傳感器，這樣，在測井時即使儀器串發(fā)生旋轉(zhuǎn)，它也能重新定向出井壁的高邊[10]。

2 井徑儀檢測的應(yīng)用

儀器經(jīng)過室內(nèi)模擬實驗后，立即開展了現(xiàn)場實際應(yīng)用。2014年至2016年完成套損檢測18井次，成功率達到90%以上。

2.1 六十臂井徑儀的應(yīng)用

(1)檢測套損情況。A井于2005年射孔完井，井深3370m，產(chǎn)層井段3356.4～2812.0m，2014年10月進行修井時，起出原井油管后，重新下入外徑73mm油管至1410.4m時遇阻，多次加壓未能通過，判斷可能是套管變形導(dǎo)致遇阻，該井套管程序為139.7mm×3364m，套管壁厚為10.54mm，套管內(nèi)徑值為118.62mm，為確認套管情況，在該井0～2400m井段進行了六十臂井徑儀套損檢測，檢測成果如圖1所示，檢測結(jié)果顯示該井套管有兩處穿孔。其中1376m～1379m處套管，最大內(nèi)徑118.87mm，最小內(nèi)徑116.81mm，此處套損情況為穿孔；在1401m-1404m處套管，最大內(nèi)徑119.63mm，最小內(nèi)徑116.84mm，此處套損情況同樣為穿孔。結(jié)合現(xiàn)場施工情況分析認為，測井解釋結(jié)果較為吻合。

圖1 套損類型統(tǒng)計圖

圖2 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

(2)確保工程措施效果。B井是一口報廢井，該井于1976年在井深2349.27m打水泥塞封堵下部水層后，對祼眼段2298～2349.27m酸化，抽汲排液后，日產(chǎn)水3.4m3。由于該井上部產(chǎn)水層未封堵，存在嚴重安全隱患，需對該井上部產(chǎn)水層注水泥塞、下橋塞進行封堵，該井套管程序為177.8mm×2296.48m，套管壁厚為10.36mm，為保證水泥塞和橋塞封堵質(zhì)量，在封堵前處理井筒堵塞之后，下六十臂井徑儀對井深0～2200m套管進行套損檢測。

檢測解釋結(jié)果顯示，該井套管損壞為輕度，沒有嚴重的套損現(xiàn)象，在1770m～2120m井段位于產(chǎn)水層上部靠近產(chǎn)水層的位置套管狀況好，適合注水泥塞和坐封橋塞。

圖3 套損類型統(tǒng)計圖

圖4 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

根據(jù)檢測解釋結(jié)果，注一號水泥塞在井深2100m形成塞面，下第一個橋塞在井深2080m坐封，注第二個水泥塞在1800m形成塞面，下第二個橋塞在1780m坐封，水泥塞及橋塞均試壓合格。證明六十臂井徑儀對于套管損壞的診斷準確、可靠。

2.2 六十臂井徑儀及電磁探傷組合的應(yīng)用

C井在進行修井時對原井管柱的永久式封隔器進行了磨銑(4672.66～4685.21井段)，重新下入完井管柱前，為保證封隔器坐封合格，需對磨銑段的套管內(nèi)部進行檢測。因此，利用60臂井徑儀對該井套管進行檢測，該井4441.84～4905.06井段套管內(nèi)徑為152.50mm，檢測結(jié)果顯示該井4648-4690井段套管間，除4680m處存在輕度套損，其余井段套管內(nèi)部良好，隨后在完井過程中參考套損檢測解釋結(jié)果，成功坐封封隔器于4665.76m。

圖5 六十臂井徑儀解釋擴徑剖面圖

圖6 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

3 應(yīng)用成果和結(jié)論

圖7 電測探傷測井解釋圖

(1)六十臂井徑儀實現(xiàn)了更高效率、高精度的檢測，通過同時獲取60條檢測曲線，在不降低測井速度的條件下，更精確識別套管內(nèi)壁的腐蝕、磨損、結(jié)垢的情況，更準確判斷套管彎曲、錯斷、變徑、橢圓變形，其所反映的套損類型及程度清晰、明顯、直觀。

(2)六十臂井徑儀及電磁探傷的測試組合用于定位和評估套管腐蝕、損傷、變形，等具有良好的應(yīng)用效果，可為油氣田提供及時的套管檢測數(shù)據(jù)，便于后期處理。

[1]楊旭,劉書海,李豐，等.套管檢測技術(shù)研究進展[J].石油機械,2013，(08):17-22.

[2]姚志中.四十臂井徑成像測井在普光氣田的應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2012，(05):678-680.

[3]張洪,李得信,楊西娟，等.套損檢測技術(shù)在青海油田的應(yīng)用[J].測井技術(shù),2012，(01):56-62.

[4]朱君.多臂井徑測井技術(shù)在油田套損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用[J].國外測井技術(shù),2008，(04):54-56.

[5]李剛,朱廣亮,王永康，等.多臂井徑成像測井技術(shù)及在克拉瑪依油田的應(yīng)用[J].新疆石油地質(zhì),2011，(02):190-192.

[6]陳福利,柴細元,金勇，等.多臂井徑測井檢測套損及其評價方法[J].測井技術(shù),2005，(01):79-81.

[7]張向林,劉新茹,郭云.套損檢測新技術(shù)[J].地球物理學(xué)進展,2008，(05):1641-1645.

[8]張予生,吳剛.用三十六臂井徑成像測井技術(shù)評價套損情況[J].海洋石油,2006，(04):84-87.

[9]關(guān)松.油水井套損檢測技術(shù)分析與評價[J].石油儀器,2010，(02):64-66.

[10]馬涌貴,劉強.套損組合檢測技術(shù)在海外油田的應(yīng)用[J].國外測井技術(shù),2016，(02):26-30.

Application of sixty-arm caliper logging in gas well

AI Zhi-peng,HE Ting-ting,Huang Qi
(Southwest Oil And Gas Field Company Engineering Technology Research Institute,Guanghan,Sichuan 610017,China)

This paper analyzes the actual situation of casing damage in gas well,proposed the use of multi-arm caliper logging to ensure the quality of some engineering measures,discusses the features,specifications and capabilities of sixty-arm caliper,and application situation in gas well.Research and application show that sixty-arm caliper logging can accurately determine casing damage,reflects the casing damage clear and intuitive,realization of the exact damage detection and localization of casing damage ,It has instructive significance to the process measures.

sixty-arm caliper,gas well,casing damage,application effect.

艾志鵬(1990-)，男，助理工程師，現(xiàn)工作于西南油氣田公司工程技術(shù)研究院，本科學(xué)位，從事測井工程技術(shù)研究工作。