油水井套损检测技术分析与评价

关 松

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

油水井套损检测技术分析与评价

关 松

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

套管由于受外力、化学腐蚀等因素的作用而引起套管变形、损坏、错断等,直接影响油田油气产量和注水效果及油水井的使用寿命。在对大庆油田的部分油水井套损类型、套损的原因进行了分类及分析后,对井温及同位素检测法、超声波成像检测法、电磁探伤法和多臂井径检测法进行了对比。阐述了套管检测方法的优选方案,对实际应用有一定的指导意义。

套损检测;对比分析;优选方案

0 引 言

大庆油田经过五十年的开发,已进入中、后期,油水井状况变得越来越复杂,套管腐蚀、变形和错断等现象也在逐年增加。套管状况的好坏,直接影响油田开发方案的实施,也影响油水井的使用寿命。因此准确的检测出套管的损坏状况、方位及种类,能为套损机理的分析、套损的预测以及注采方案的调整提供准确的依据,从而可以有效的保护油水井套管,预防套损的发生并且能可靠的指导和检验套损井的治理和修复,恢复套损井的产能,对油田的稳产及发展起着重要作用。

工程测井技术中的多种方法可以有效的检测套管损坏状况,这些方法从不同侧面反映了井身状况。目前常规的套损检测技术有:机械井径检测技术、成像测井检测技术、电磁探伤检测技术、井温及同位素检测技术等。各种套损检测技术在测量对象、测量速度、测量方式、测量质量等方面各有优缺点,因此需要对具体情况进行具体分析以便采取合理的检测技术。

本文对现有套损检测技术进行分析、对比,总结出各种套损检测技术的优缺点及适用范围,对套损检测的优化提高具有重要的现实意义。

1 套损成因及检测技术现状

油水井套损不仅与开发年限有关,还与油田的地质构造、岩性及地质开发和工艺条件有关。根据大庆油田的具体情况,分析引起套损的因素主要有:

1)油田高含水、含二氧化碳等造成的腐蚀,以及注入的污水水质差造成的套管损坏;

2)高压注水、泥岩地层膨胀,引起应力的变化,造成的套管损坏;

3)套管质量、钻井问题、作业不当等造成的套管损坏;

4)泥岩及断层滑动引起套管损坏;

5)综合因素所造成的套管损坏。

从无损检测的角度上看,研究井身结构损坏问题有3个层次:(1)在油水井井身结构已经损坏并在生产中有异常表现后进行检查;(2)井身结构产生变形而在生产中还未发现异常时的普查;(3)在井身结构未变形、损坏前进行变化趋势预测。由于工程测井仪器结构和测量原理的限制,目前大多数检测方法只是停留在第一个层次上,不能及时的对井身结构损坏情况给出判断。

2 套损检测技术分析与评价

2.1 井温及同位素检测法

该方法是利用井温在套管漏失层的降温原理及同位素在漏失层的表面滤积形成高放射性的原理来找出套管的破损位置。

该方法为传统的套损井检测方法,其特点为:

(1)施工过程比较简单;

(2)由于温度场效应,井温异常为段状反映,对套损具体位置只能大致确定;

(3)颗粒大小必须和吸水地层相匹配,否则容易造成同位素测井失败;

(4)人员和环境存在一定程度的污染。

2.2 电磁探伤测井技术

该方法利用电磁感应原理:给发射线圈供一直流脉冲,接受线圈记录随不同时间变化的感生电动势,当套(油)管厚度变化或存在缺陷时,感应电动势将发生变化,通过分析和计算感应电动势的变化情况,在单、双套管柱结构下,可判断管柱的裂缝、孔洞和工具位置,得到管柱的壁厚[1]。

杏8-XX在914 m处,曲线显示异常,分析认为该处套管存在裂缝;925 m～929 m井段曲线则显示套管变形并存在裂缝。套管裂缝部位照片如图1所示。

图1 套管裂缝照片

该方法的优点有:

(1)成功地解决了在油管内检测油管和套管的厚度、腐蚀和变形的问题;

(2)可准确指示井下管柱结构、工具位置,并能探测套管以外的铁磁性物质;

(3)电磁探伤测井能在油水井正常生产过程中进行测井;

(4)不受流体类型和套管内的结蜡和污垢影响。其不足之处有:

(1)在油管内测量套管内径的精度为±1.5 mm;纵向裂缝分辨率:内层管柱75 mm;外层管柱200 mm。横向裂缝分辨率:管柱周长的1/3(内层管柱)有时满足不了工程上的要求。

(2)只能测量油管和套管的内、外径的平均值,不能画出套管的椭圆度。

2.3 四十臂井径检测法

通过测量臂与套管内壁接触,将套管内径的变化转为井径测量臂的径向位移;通过井径仪内部的机械结构及传递,变为推杆的垂直位移;带动线形电位器的滑动键垂直位移,最终以电信号(电位差、频率)输出。四十独立臂井径仪下井一次,能同时测量变形截面中四十条单臂井径曲线,最大半径可以指出套管的剩余壁厚,最小半径指出套管的最小通径[2]。杏9-2-21套管三维成像图,如图2所示。

图2 杏9-2-21套管三维成像图

该方法的优点为:

(1)能客观、真实的给出变形截面形态;

(2)能够识别套管弯曲及错断;

(3)能够确定套管孔眼、孔洞和腐蚀。

该方法的不足之处在于:

(1)外径太粗不能测量变径小于90 mm的套管;

(2)不能确定套管的外腐蚀程度;

(3)测量时受套管内的结蜡和污垢影响。

2.4 超声波成像测井检测方法

利用超声波的传播特性和套管内壁对超声波的反射特性。超声换能器以一定的转速沿井壁方向旋转扫描,每圈向井壁发射一定点数、一定频率的探测超声波,同时接收反应井壁物理特性的回波幅度信号和回波时间信号,然后进行成像计算,得出套管内壁图像。如果同时记录回波余震频率,还可以计算出套管壁厚[3]。

此方法的优点为:

(1)进行套管腐蚀的识别、定位和定量评价;

(2)评价由作业、打捞或塑性地层引起的套管损坏;

(3)根据剩余套管厚度评价腐蚀或损坏情况;

(4)评价套管内部或外部的金属损失;

(5)确定和识别射孔层段;

(6)指示套管剖面和重量的变化。

由于声波传播的特殊性以及仪器自身的特点限制,该仪器主要具有以下局限性:

(1)测速较慢,取决于扫描头转速;

(2)在大斜度井中,必须保持良好的居中测量,否则将影响仪器转动及成像质量。

从大庆油田使用情况来看,检查套管内径最好是四十独立臂井径,检查套管厚度最好是电磁探伤,检查射孔质量最好是超声波成像;检查窜槽最好是井温及同位素,如果要进行套管修补,应用四十独立臂井径和电磁探伤两方法结合。

3 结 论

1)井温及同位素检测法、超声波成像检测法、电磁探伤法和四十独立臂井径检测法各有优缺点,因此有时要综合测井才能全面准确的分析判断套损情况。

2)建立时间推移测井。在地质构造、开采工艺相同的区块选定标准井,按定时间进行推移测井,其测量结果可作为其它套损井的参考。

3)加强对套损原因和腐蚀机理的研究,及早采取有效防治措施对套管进行修复,提高油田的开发水平。

4)在解释套管检测资料时,应结合地面资料如:井口水动力参数,抽出水性质等进行井下跟踪研究。

[1] 谢荣华,刘继生,张月秋,等.检查套管损坏的电磁探伤测井方法的应用[J].测井技术,2003,27(3)

[2] 朱 君.多臂井径测井技术在油田套损检测领域的应用[J].国外测井技术,2008,23(4)

[3] 田海涛,赵俊辉,邓时全.超声波成像测井技术在套管井的应用[J].江汉石油职工大学学报,2005,18(6)

Guan Song.Analysis and evaluation on casing damage detection in oil-water wells.PI,2010,24(2):64～66

Casings are deformed or damaged because of external force,chemical corrosion and so on.These affect directly the oil and gas production,water injection effect and the working lives of the oil-water wells.The types and reasons of the casing damage in daqing oilfield are analyzed.The well temperature and isotope,ultrasonic imaging,electromagnetic defect inspection,40-arm imaging caliper logging tools are used to study the casing damage.The optimal choosing of the methods of casing detection is introduced and it′s useful for practical application of well logging.

casing damage detection;contrast analysis;optimization scheme

TE272

B

1004-9134(2010)02-0064-03

关 松,男,1982年生,研究生,2008年4月硕士毕业于大庆石油学院测试计量技术与仪器专业。目前在大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司从事生产测井的研究工作。邮编:163711

2009-11-09 编辑:梁保江)

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