小直径涡流检测仪在工程测井中的应用

张友明 赵凤娟 王小荣

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

小直径涡流检测仪在工程测井中的应用

张友明 赵凤娟 王小荣

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

小直径涡流检测仪因其独特的测量方法、优异的性能,已成为评介井下管柱自然状况的重要技术设备。文章介绍了仪器的测量原理和技术指标,通过应用实例,描述了其在油田工程测井方面的应用情况,证明了小直径涡流检测仪是一种精度高、性能可靠、使用简单方便、应用效果好的新型工程测井仪器。

工程测井;低频脉冲涡流;套管、油管状况检测;套损

0 引 言

小直径涡流检测仪[1]是大庆油田2003年研制的一种新型工程测井仪,它采用电磁涡流检测技术对油管和套管进行无损检测,不受井内介质、死油、水泥块及其他非金属套管附着物的影响,克服了声波、机械井径等检测方法在这方面的不足,它可准确地指示出井下管柱腐蚀、变形、壁厚减薄等缺损状况。该仪器外径小,具有较强的电磁穿透能力,可在油管中同时完成针对油管和套管质量状况的无损检测,避免了不必要的起下油管的作业,节约了测试成本;特别是对于易于套损的注入井,可以在其正常生产状态下,对管柱状况进行在线普查,既方便了用户,又提高了资料的准确性。

1 仪器简介

1.1 结构及原理

小直径涡流检测仪[1]由仪器头、电路与探头部分、井温探头、上下扶正器5部分组成,结构紧凑。仪器应用了低频脉冲涡流无损检测原理[2],它通过传感器激励线圈产生低频电流激励,在周围的管柱(油管和套管)中激发出涡电流,该涡流信号的流动和分布状况,如强度、方向等,受金属管柱本身的电磁性能及形态等因素影响,即该涡流信号包含了金属管柱的状况信息;其次,金属管柱壁中流动的涡流也会激发一个二次磁场,并在传感器检测线圈中感应出电压信号,通过对电压信号综合分析、计算,便可得管柱位置、结构等相关信息。为了获取更多信息,仪器包含了多达三组检测传感器[1],它们相互补充,详细、全面地反映了管柱自然状况。

1.2 主要技术指标

外径:42 mm;

耐压:60 MPa;

耐温:125℃;裂缝最小探测能力:纵缝50 mm,横缝1/4管柱周长,宽度1.5 mm;

管壁厚度变化分辨率:单层管柱0.5 mm,双层管柱1.5 mm;

使用长度小于5 500 m的单芯电缆,输出曼彻斯特编码信号。

2 应用分析

小直径涡流检测仪已在大庆及其它油田现场应用800多井次。在对双层管柱的配注井普查、检测中,及时发现了诸如套管变形、错断、大段弯曲、破漏等套损;同时,还对配注管柱的腐蚀、裂缝、断裂、变形进行了在线检测,对配注工具位置给予了准确定位。为注入井的安全生产提供了可靠保障,为区块套损评价提供了丰富的信息;单套管井的应用中,对套管的变形、错断、局部弯曲及裂缝破损、腐蚀、壁厚变薄、套管接箍丝扣连接状态等作出了精确的检测、定位,为厂家进一步作业提供了可靠的依据。

2.1 套损普查方面的应用

由于断层的影响,大庆油田杏十三区、十一区和九区块套损井较多,主要发生在嫩二段附近,损坏类型以因嫩二段底化石层水浸后滑移[3]造成的严重变形、错断、大段弯曲为主。为了查清清该区及相邻区块的套损情况,对该区部分油水井进行了套损普查。小直径涡流检测仪主要是在不停注情况下对注入井进行套损检测。

图1 杏9-XX套管变形、破裂

图1、图2所示的是2口典型井的测井曲线。杏9-XX在914 m处,A探头曲线有明显负异常[1],表明该处套管存在裂缝;同样,925 m～929 m井段A探头曲线负向扭曲且出现尖峰,显示套管变形并存在裂缝,与厂家分析结果一致。杏13-XX井,在995.9 m～997.6 m处A探头曲线出现扭曲且剧烈负向变化,显示为套管变形且发生破漏。上述二井套损处均位于嫩二段附近,为了避免水浸范围的扩大,厂家关停了2井注水,并制定了套损修复方案。

图2 杏13-XX套管变形、破裂

2.2 检测套管腐蚀缺失

富9X井为江苏油田的一口生产井,该井套损严重,已不能正常生产。厂家设计利用该井顶部的一部分套管打侧钻井,欲通过管柱检测寻找合适的侧钻位置。通过小直径套损检测仪对全井进行了检测,发现该井2 100 m以下,探头B曲线、C曲线同时出现较大毛刺,显示套管腐蚀严重,如图3所示,并且在2 188 m～2 192 m段壁厚曲线TEMP显示壁厚接近零,解释为套管缺失;厂家结合提供的测井资料,在制定了下步措施时,放弃了该腐蚀井段。

图3 检测套管腐蚀缺失

2.3 判断套管连接状况

L4X井是辽河油田的一口产气井,L4X井检测曲线如图4所示。该井自投产以来,套损不断,主要是穿孔、破漏,曾进行过补贴作业。以前的井径及超声测井显示,该井变形不严重,内表面多处存在不太严重的腐蚀。通过小直径涡流检测仪测井曲线及综合解释结果发现,该井自2 000 m以上存在较为严重的腐蚀,结合井径及超声测井资料,判定主要是管外腐蚀;同时,在多个套管接箍处,B探头部分曲线有明显反向异常显示,说明套管丝扣联接不是很好,特别是在1 095 m处,B探头的4条曲线及C探头的5条曲线同时出现负向异常,井温曲线T也出现明显负异常,分析认为此处套管脱扣。上述结果得到厂家认可,为他们采取下一步措施提供了依据。

2.4 对配套设施的检测

小直径涡流检测仪一次下井,不仅能对油水井套管状况作出评价,同时还能对油管等其它的配套管柱及设施进行检测和定位,如发现油管损伤,复查井下工具的准确深度等等,可为油水井正常生产、维修、作业提供很多有用信息。图5提供了配注管柱封隔器和配水器的井下位置,图6显示是检测到的油管裂缝,图7曲线表明,该井段油管配注管柱存在多处弯曲并贴靠套管,作业起油管时阻力可能较大;根据图8提供的信息,结合管柱施工记录,可以判定,配注管柱在1 144 m处断裂,断裂下部落入井底。

图4 L4X井检测曲线

图5 杏8-XX:工具位置

图6 葡8X-XX:油管裂缝

3 结 论

小直径涡流检测仪采用先进的低频脉冲涡流检技术,可在油管中对油管和套管形态、位置及腐蚀、变形、壁厚减薄等缺损进行准确检测、定位与描述。现场应用证明仪器具有测量精度高、工作可靠、使用方便、成本低、应用范围广泛的特点,可为油田套损检测、区块监测与普查提供有力的技术支持。

图7 喇8-XX:油管弯曲

图8 南4-XX:管柱断裂

[1] 张友明,刘青昕,陈茂龙,等.小直径涡流检测仪[J].石油仪器,2004,15(5)

[2] 游凤荷,蒋韬,孙砚飞.脉冲涡流磁场特征分析[J].仪表技术与传感器.2003,39(5)

[3] 石 娜.断层因压差作用滑移机理及引发套损分析[J].油气田地面工程,2010,32(05)

Application of Slim eddy current pipe inspection tool in Engineering Logging.

Zhang Youming,Zhao Fengjuan and Wang Xiaorong.

Slim eddy current pipe inspection tool is a very important technology for it′s special inspection method and superior property.The paper introduces briefly the measuring principle and technologic parameters of the tool,and describes in detail the applications of Engineering logging in oil fields.The application proves that the tool is highly precise,reliable,convenient and practical new equipment for Engineering logging.

Engineering logging;low frequency pulsed eddy current;pipe inspection;casing damage

P631.8+1

B

1004-9134(2011)04-0041-03

张友明,男,1970年生,高级工程师,1992年毕业于大庆石油学院勘探系矿场地球物理专业。现在大庆油田测试技术服务分公司监测技术研发中心从事测井仪器研制工作。邮编:163453

2011-02-16编辑高红霞)

PI,2011,25(4):41～43

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