長(zhǎng)慶油田生產(chǎn)測(cè)井組合找漏技術(shù)在長(zhǎng)停套損井中的應(yīng)用

張金海，李 震，馮朋鑫，周錦鐘，劉 斌，謝海波

（1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司地質(zhì)研究院，陜西 西安 710000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；3.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠，陜西 西安 710018；5.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶分公司，陜西 西安 710200）

套管的損壞不僅會(huì)降低油井產(chǎn)量，縮短油水井注采井網(wǎng)平衡關(guān)系[1]。套損找漏是目前套損治理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，常規(guī)找漏監(jiān)測(cè)采用單項(xiàng)測(cè)井技術(shù)，存在一定的局限性[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在套管修復(fù)、封堵效果等方面展開(kāi)相關(guān)研究[3-4]，李大建等[5]對(duì)水平井找水技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)方法探討，楊婧[6]通過(guò)生產(chǎn)測(cè)井組合技術(shù)開(kāi)展了深層氣井中的應(yīng)用研究，石巖等[7]對(duì)淺層套管漏失井監(jiān)測(cè)與治理進(jìn)行了相關(guān)研究，在光纖石油測(cè)井上，殷鳳磊[8]、金鑫[9]、肖勇[10]通過(guò)光纖傳感技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)套損研究。

本文以長(zhǎng)停套損井為研究目標(biāo)，該類套損井的油井液量和含水出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)，含鹽迅速下降（含鹽變化情況視周邊對(duì)應(yīng)水井注入水質(zhì)而定），井筒液面上升較快，最后導(dǎo)致油井關(guān)停，原層剩余油未被有效挖潛。長(zhǎng)停套損井不同于正常生產(chǎn)油水井，長(zhǎng)期關(guān)停井的井筒液面處于靜止?fàn)顟B(tài)，即井筒壓力與的使用壽命，還對(duì)鄰井造成一定影響，破壞了區(qū)域地層壓力基本持平，而正常生產(chǎn)油水井的井筒壓力和地層壓力存在一定差異，導(dǎo)致常規(guī)找漏測(cè)井技術(shù)在關(guān)停狀態(tài)下無(wú)法達(dá)到測(cè)試目的。為此，改變常規(guī)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試思路，通過(guò)油井臨時(shí)改注，使井筒和地層產(chǎn)生一定數(shù)值的壓力差，結(jié)合不同井況，綜合運(yùn)用生產(chǎn)測(cè)井組合找漏技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)停套損井的有效治理。長(zhǎng)停井等閑置資源得到充分利用，填補(bǔ)了生產(chǎn)測(cè)井組合找漏技術(shù)在長(zhǎng)停套損井治理領(lǐng)域的技術(shù)空白。

1 技術(shù)調(diào)研

據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)慶油田平均每年新增套損井200 余口，目前共有3100 余口套損井，包含長(zhǎng)期關(guān)停的井有上千口（圖1）。

圖1 長(zhǎng)慶油田套損井分布情況

套損出水井的治理問(wèn)題一直困擾著長(zhǎng)慶油田，造成資源閑置，打破了注采平衡關(guān)系，嚴(yán)重影響區(qū)塊的整體開(kāi)發(fā)。因此，開(kāi)展精細(xì)找水綜合評(píng)價(jià)研究勢(shì)在必行。

長(zhǎng)慶油田套損出水井目前面臨兩大難題。一是套損井存在破損位置，但不一定是出水位置，傳統(tǒng)工程機(jī)械測(cè)井無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到套破點(diǎn)是否出水，套管壁腐蝕導(dǎo)致卡封密封性差，封隔器卡封找漏現(xiàn)場(chǎng)施工有效率和成功率低等問(wèn)題。二是當(dāng)套損井井筒壓力（P 井筒）和地層壓力（P 地層）持平時(shí)（P 地層≈P 井筒，圖2a），井筒液面處于靜止?fàn)顟B(tài)，即沒(méi)有形成可以使井筒流體流動(dòng)的負(fù)壓時(shí)（P 地層大于P井筒，圖2b），單一的流量計(jì)測(cè)井、井溫測(cè)井、噪聲測(cè)井等均無(wú)法檢測(cè)出流量漏失變化情況，出水點(diǎn)位置難以確定。根據(jù)套損井的治理診斷結(jié)果，臨時(shí)改注油井，使井筒流體流動(dòng)起來(lái)（P 地層小于P 井筒，圖2c），形成負(fù)壓狀態(tài)下常規(guī)化套破出水井找漏技術(shù)，進(jìn)而有效應(yīng)用套管組合測(cè)井系列，達(dá)到測(cè)試目的。該技術(shù)可準(zhǔn)確判識(shí)套破點(diǎn)出水狀況，能為套損井提供精確可靠的井筒信息，顯著提升套損井治理診斷效率。

圖2 套破井井筒流體狀態(tài)示意圖

2 測(cè)井技術(shù)

生產(chǎn)井套管損壞是國(guó)內(nèi)外油田普遍存在的問(wèn)題，套損井出水研究主要側(cè)重于“預(yù)防”、“治理”技術(shù)，對(duì)診斷技術(shù)研究相對(duì)不足，診斷技術(shù)主要包括井下工具、井下電視、地下管道探頭攝像、工程測(cè)井、鉛模印記等[11-12]。本文提出了綜合運(yùn)用生產(chǎn)測(cè)井組合技術(shù)判斷套損井出水點(diǎn)的綜合診斷技術(shù)，主要運(yùn)用工程測(cè)井（套管內(nèi)徑的變化、壁厚的變化評(píng)價(jià)套管損傷）、流量測(cè)井（套管破損處的流量變化來(lái)評(píng)價(jià)破損位置）、井溫測(cè)井（套管破損處的井筒流體溫度變化來(lái)評(píng)價(jià)破損位置）、噪聲測(cè)井（套管破損處的聲場(chǎng)變化來(lái)評(píng)價(jià)破損位置）等組合技術(shù)尋找出水點(diǎn)位置，設(shè)計(jì)出不同條件下的關(guān)停套損井找漏測(cè)井方案。

2.1 工程測(cè)井

工程測(cè)井主要運(yùn)用多臂井徑儀MIT（Multi-Finger Imaging Tool）和MTT（Magnetic Thickness Tool）完成，通過(guò)測(cè)量臂和電磁效應(yīng)來(lái)研究套管內(nèi)徑和壁厚的變化情況。

定義腐蝕或穿孔級(jí)別的Do 劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。其中，腐蝕主體Do 定義為（單根管柱測(cè)量最大值-標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑/2）/標(biāo)準(zhǔn)壁厚×100%；金屬腐蝕定義為單根管柱的平均腐蝕量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)壁厚的百分比，穿孔定義為腐蝕超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壁厚的90%。

表1 套損腐蝕級(jí)別劃分

2.2 流量測(cè)井

流量測(cè)井系列主要包括同位素測(cè)井、渦輪流量計(jì)測(cè)井、氧活化測(cè)井等。放射性同位素測(cè)井將放射性同位素以一定的方式吸附或結(jié)合于固相載體的物質(zhì)上，再與水配置成一定濃度的活化懸浮液注入井內(nèi)，井壁上附著的載體帶有放射性同位素，測(cè)井儀探測(cè)器通過(guò)檢測(cè)這些同位素釋放的信號(hào)，以某種差值的形式反饋給地面系統(tǒng)，這種差值的大小就反映了地層的吸水能力[13]。

渦輪流量計(jì)在流量測(cè)井中應(yīng)用較多，是一種速度式流量計(jì)。利用懸置于流體中帶葉片的轉(zhuǎn)子或葉輪感受流體的平均流速而推導(dǎo)出被測(cè)流體的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，得出轉(zhuǎn)子響應(yīng)與流速關(guān)系[14]。

氧活化測(cè)井主要通過(guò)井下中子發(fā)生器產(chǎn)生14 Mev 的高能中子來(lái)活化水中的氧，被活化后的氧原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，釋放出具有強(qiáng)穿透能力的高能快中子和伽馬射線，可穿過(guò)油管、套管甚至水泥環(huán)，通過(guò)對(duì)伽馬射線時(shí)間譜的測(cè)量來(lái)反映油管內(nèi)、環(huán)套空間、套管外含氧物質(zhì)的流動(dòng)狀況，根據(jù)管子參數(shù)可算出水流量。

2.3 井溫測(cè)井

井溫測(cè)井主要是通過(guò)溫度曲線的異常來(lái)反映地層流體或井筒流體溫度的變化情況。其原理是在原始狀態(tài)下，地層溫度與深度的關(guān)系基本成線性變化，斜率即為地溫梯度。當(dāng)井筒內(nèi)有流體變化時(shí)，原始地層溫度受到干擾而形成井溫異常。

2.4 噪聲測(cè)井

其原理為井內(nèi)液體或氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦作用可以產(chǎn)生具有特征頻譜的聲音[15]。當(dāng)井眼內(nèi)湍流通過(guò)阻流位置時(shí)將產(chǎn)生壓力降，流體的動(dòng)能在阻流部位轉(zhuǎn)換成熱能和聲能，因此在阻流位置附近可探測(cè)到噪聲。噪聲強(qiáng)度的大小隨著流體流速的變化而變化，通常，流速變化可以發(fā)生在流體產(chǎn)出口、泄漏口、注水位置、竄槽或套管縮徑等處。通過(guò)測(cè)量井筒內(nèi)流體流動(dòng)產(chǎn)生的自然聲場(chǎng)，并研究其頻率和幅度特征，結(jié)合井筒管柱、射孔位置等相關(guān)信息，就可以確定地質(zhì)參數(shù)和井筒的工程狀況。噪聲和井溫測(cè)井組合找漏是利用井筒內(nèi)套管或油管泄漏處流體所產(chǎn)生的溫度異常進(jìn)行綜合技術(shù)分析，找到泄漏點(diǎn)的大致位置，然后利用噪聲測(cè)井對(duì)可疑點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)測(cè)，噪聲測(cè)井儀接收流體在泄漏點(diǎn)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲，通過(guò)曲線的分析解釋，得到泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

3 技術(shù)方案

多井次的測(cè)試實(shí)例應(yīng)用效果見(jiàn)表2。

表2 套損井出水判識(shí)測(cè)井技術(shù)應(yīng)用效果

三參數(shù)測(cè)井（伽馬+壓力+磁定位）和工程測(cè)井（MIT+MTT）是關(guān)停套損井找漏測(cè)試的基礎(chǔ)，根據(jù)

每口井的井況，需針對(duì)單井的具體問(wèn)題具體分析，采用相適應(yīng)的測(cè)井系列方案：①三參數(shù)+工程測(cè)井+井溫測(cè)井+噪聲測(cè)井，適用于井筒工具較少，且井口壓力較大，加大注水量相對(duì)困難情況下的井；②三參數(shù)+工程測(cè)井+井溫測(cè)井，適用于井筒同位素沾污嚴(yán)重，井筒水質(zhì)較差情況下的井；③三參數(shù)+工程測(cè)井+井溫測(cè)井+流量測(cè)井（同位素測(cè)井、渦輪流量測(cè)井、氧活化測(cè)井三種流量測(cè)井視具體井況選擇），適用于井筒水質(zhì)較好，在井口壓力不大、注水量相對(duì)容易的井；④潛在技術(shù)（如光纖測(cè)井、井下電視測(cè)井等），適用于上述組合測(cè)井不適應(yīng)，且光纖的高昂測(cè)試成本在后期能挽回的井。

4 實(shí)例應(yīng)用

X 井是長(zhǎng)慶油田采油十一廠的一口采油井，套管規(guī)格為139.70 mm，套管內(nèi)徑為124.26 mm，套管外徑為139.70 mm，套管壁厚為7.72 mm。該井于2011年7 月完鉆，2011 年12 月投產(chǎn)延10 層，射孔段為1 977～1 979 m（測(cè)試過(guò)程中遇阻，射孔段未測(cè)到）。投產(chǎn)初期日產(chǎn)液4 m3，日產(chǎn)油1.7 t，含水57.9%；2017 年12 月含水率突然升至100%，含鹽量由80 000 mg/L 降至8 000 mg/L 左右，井筒動(dòng)液面從1 400 m 上升至400 m 左右，初步懷疑由套管破損導(dǎo)致高含水。2018 年4 月在1 864 m 處下Y221-114 封隔器進(jìn)行隔采，隔采未見(jiàn)效，2018 年9 月該井因高含水停井。停井前該井日產(chǎn)液5.6 m3，日產(chǎn)油0，含水100%，井口壓力21 MPa，累產(chǎn)油2 700 t。

從X 井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析可知，受水淹的影響，井產(chǎn)油量下降明顯（日產(chǎn)油從1.3 t 降為0）。分析認(rèn)為，原層仍有較大的復(fù)產(chǎn)潛力。

2019 年3 月20 日，對(duì)該井實(shí)施工程測(cè)井（MIT+MTT）結(jié)果顯示，1 400～1 480 m 井段存在明顯套損現(xiàn)象（圖3）。

從圖3 可知，X 井在1 400～1 480 m 井段存在多處套損現(xiàn)象，且計(jì)算的Do 值均大于90%，屬于穿孔級(jí)別，但具體出水點(diǎn)位置目前還無(wú)法判斷，計(jì)劃實(shí)施其他生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)測(cè)試。

圖3 X 井1 400～1 480 m 井段MIT+MTT 測(cè)井成果

X 井停井時(shí)間較長(zhǎng)，井筒液面長(zhǎng)期處于平衡狀態(tài)，即井筒流體處于類似靜止?fàn)顟B(tài)，常規(guī)的流量、井溫和噪聲測(cè)井在此條件下無(wú)法測(cè)量。為此，將該井臨時(shí)轉(zhuǎn)注，使井筒壓力與地層壓力形成負(fù)壓狀態(tài)，使流體流動(dòng)起來(lái)，達(dá)到測(cè)試條件。

2019 年4 月3 日，對(duì)該井進(jìn)行井溫測(cè)井（日注量為7 m3，考慮井口壓力較大，且泄壓較快，無(wú)法加大注入量，未考慮氧活化測(cè)井），從井溫測(cè)井曲線上看（圖4），該井僅在1 444.0～1 448.3 m 井段井溫和微差曲線變化明顯，且在1 447.2 m 附近變化幅度達(dá)到峰值，呈“負(fù)異?！?，說(shuō)明該位置存在熱交換，可能存在套破現(xiàn)象。

圖4 X 井1 430～1 460 m 井段井溫測(cè)井解釋成果

2019 年4 月8 日對(duì)該井進(jìn)行噪聲測(cè)井，從噪聲測(cè)井曲線上看（圖5），該井僅在1 447.2 m 附近噪聲信號(hào)最強(qiáng)，進(jìn)一步確定1 447.2 m 為該井的出水泄漏點(diǎn)。

圖5 X 井1 439～1 452 m 井段噪聲解釋成果圖

根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)深入研究，最終確定 井深1 447.2 m 處為X 井的出水點(diǎn)位置，通過(guò)工藝封堵措施后，該井含水、動(dòng)液面下降，恢復(fù)正常生產(chǎn)產(chǎn)能。

從以上測(cè)試技術(shù)可看出，常規(guī)的測(cè)試思路無(wú)法滿足特殊情況下相關(guān)測(cè)試要求，且單一的測(cè)試手段難以獲取準(zhǔn)確的解釋成果，需通過(guò)多種方式相結(jié)合，才能達(dá)到最終測(cè)試目的。

5 結(jié)論

（1）套損井存在破損位置，不一定是出水位置，傳統(tǒng)工程測(cè)井無(wú)法確定套破點(diǎn)位置是否為出水點(diǎn)位置。

（2）針對(duì)關(guān)停套損井找漏，單一的生產(chǎn)測(cè)試手段難以檢測(cè)出流量漏失變化情況，需改變常規(guī)測(cè)試思路，以滿足測(cè)試條件。采用生產(chǎn)測(cè)井組合找漏技術(shù)可準(zhǔn)確判識(shí)套破點(diǎn)出水位置，能為套損井提供精確可靠的井筒信息，顯著提升套損出水井治理診斷效率。

（3）關(guān)停套損井造成資源閑置浪費(fèi)，嚴(yán)重影響區(qū)塊的整體開(kāi)發(fā)效益。生產(chǎn)測(cè)井組合找漏技術(shù)在關(guān)停套損井尋找套破出水點(diǎn)位置中應(yīng)用需求廣泛，且應(yīng)用效果較好。