四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术在吐哈油田的应用

刘洪亮，王成荣，杜建平，张斌，罗雄民

（1.中国石油集团测井有限公司吐哈事业部，新疆鄯善838102；2.中国石油天然气集团浙江油田公司苏北勘探开发项目经理部，浙江杭州310023；3.中国石油集团测井有限公司，陕西西安710077）

四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术在吐哈油田的应用

刘洪亮1，王成荣1，杜建平2，张斌3，罗雄民3

（1.中国石油集团测井有限公司吐哈事业部，新疆鄯善838102；2.中国石油天然气集团浙江油田公司苏北勘探开发项目经理部，浙江杭州310023；3.中国石油集团测井有限公司，陕西西安710077）

分析了目前国内外油田套管监测技术。针对吐哈油田套管损坏、套管变形的套损主要形式，引进了四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术，对该组合测井技术在吐哈油田适应性进行了研究。现场应用实例表明，四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术可以综合反映套管变化状况，确定内层及外层管柱的腐蚀、破损、错断等损伤情况，准确定量解释内层套管内壁变化状况，同时记录井温曲线，有助于识别管柱破损和窜漏情况。为油井作业、大修提供全面、准确的套管全貌。

工程测井；损检测；四十臂井径；电磁探伤；组合测井

fect detection，combination logging

0 引 言

油田经过一定程度的开发后油、水井均不同程度地出现了套管损坏现象。套管损坏的原因多种多样，如油田开发过程中射孔对套管的影响，固井封固质量不好加速套管的损坏，以及地层水或注入水对套管的腐蚀、完井采油及增产措施（压裂、酸化）对套管的影响等。套管损坏不仅影响受损井的生产，也影响邻井乃至区块的正常开发，对整个油田的稳产造成极大威胁。准确掌握套管损坏状况，对于研究其损坏机理及采取保护和修补措施具有十分重要的意义。为及时监测套管的状况，为油井作业、大修提供全面、准确的套管全貌，吐哈油田引进了四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术。

1 吐哈油田套损概况

目前国内外把套管损坏一般分为3种类型：套管变形、套管错断和套管破裂（穿孔）。从国内外统计数据看，套管损坏以变形为主。其中，国内统计数据表明套管变形约占总损坏井数的65%；套管错断约占总损坏井数的15%；套管破裂和漏失约占损坏井数的20%。对套管损坏的原因，国内外不少学者进行了大量研究，主要有：①油层压实、地面沉降导致套管损坏；②泥岩吸水蠕变造成套管损坏；③断层活跃加剧造成套管损坏；④岩层滑动引起套管损坏；⑤盐岩蠕变造成套管损坏；⑥地层出砂造成套管损坏；⑦腐蚀造成套管损坏；⑧高温导致套管损坏；⑨射孔造成套管损坏；⑩井眼倾斜对套管损坏；○11固井质量差引起套管损坏。

到目前为止吐哈油田已经有203口套损井［1］，其中丘陵油田套损井数（93口）最多，套损井占总井数45.8%，远超过全国平均水平，属于套损相当严重的油田。鄯善油田的套损井（72口）占总井数35.5%，大大高于全国平均水平。温米油田套损井（24口）占总井数的11.8%，接近全国平均水平。吐鲁番油田出现了14口套损井，其套损问题也应该提早引起重视。203口套损井中有109口属于水井，其他94口属于油井。水井出现套损的几率稍大于油井出现套损的几率；丘陵油田水井出现套损的概率明显高于油井出现的几率。这与丘陵油田长期采用高压注水和大压差生产有很大关系。

图1给出了吐哈油田套损类型统计分布图。图1中，吐哈油田大多数套损井属于套管变形。丘陵、鄯善和温米油田套管变形井占总套损井的比例高于90%，主要是因为泥岩吸水发生膨胀导致的套管变形。套损点对应岩层主要为泥岩，套损部位主要集中在油层段及其顶部以上30m以内。

针对吐哈油田套管变形等套损形式的特点，选择了适合吐哈油田套损检测四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术作为油田主要的套损检测手段。

2 国内外油田套管监测技术现状

国内外用于套管检测的测井仪器种类较多，微井径仪器、X－Y井径、十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等井径系列是常规的检测手段［2－6］。同时还有管子分析仪（PAT）、电磁测厚仪（ETT）等磁方法测井仪器；四十臂、六十臂、井下声波电视等成像测井仪、鹰眼电视测井等方法。

图1 吐哈油田套损类型统计分布图

X－Y井径利用4只测臂测量互相垂直的2条井径曲线，可对套管的变形、破损、射孔质量进行检测，但对套管的腐蚀状况却无法检测，无法定量解释。十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等常规井径系列利用多臂一次下井可录取最大内径、最小内径、剩余壁厚3个参数，可对套管的变形、腐蚀、破损、射孔质量等进行检测并定量解释，但由于该类仪器只输出最大、最小内径信号，只能评价井周点的信息，不能评价整个井周的情况。管子分析仪（PAT）、电磁测厚仪（ETT）等利用磁性可以对套管的破损、射孔质量进行检测，无法对套管的变形、腐蚀进行检测，无法定量解释，但组合四十臂等多臂成像测井仪可对套管外部损伤状况进行检测。四十臂、六十臂成像测井仪可以提供最大、最小、平均井径值，直观的40条或60条独立的测井曲线、井温、井壁立体图、成像图、截面图，检测套管的质量状况，确定套管的变形、错断、弯曲、孔眼、裂缝、腐蚀及粘污等状况，定量解释精确，图像直观，但无法单独对套管外部损伤状况进行检测。井下声波电视利用超声成像原理，测量超声波在套管壁反射后的回波幅度，可以对套管的变形、破损、腐蚀、粘污、错断、射孔质量等进行检测，并可以定量解释，图像直观、准确，但是井壁不干净和井下流体的扰动会影响资料质量，并且测试价格较贵。鹰眼电视测井是一种新型的套管监测方法，可像胃镜一样对套管内壁进行扫描，能直观了解套管变形、错断和内腐蚀，检测射孔、射孔层位产液、井壁结垢情况、井下落物和鱼顶形状等，但受井液和套管壁上渍垢、结蜡及井壁附着物的影响较大，测井前需要彻底洗井和刮井壁，并且测试价格较贵。

3 四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术

3.1 四十臂井径成像测井技术

四十臂井径成像测井仪（见图2）测井时电机拖动井径仪的测臂、扶正臂打开与收拢，扶正臂保障仪器在管柱内居中，测臂沿套管内壁运动，每支测臂对应一支无触点位移传感器，测量时，油、套管内壁径向变化产生的位移量通过传感器转换为轴向位移量，井下电路将其编码处理发送到地面，地面系统完成数据的处理、显示、存储、打印；成像解释软件将数据还原成像。可用来检查油、套管的形变、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀等情况，为补井、修井施工提供技术数据，为有效安装井下工具施工定位提供技术指导数据。

图2 四十臂井径成像测井仪

3.2 电磁探伤测井技术

EMDS－42电磁探伤测井仪（见图3）的工作原理是基于法拉第电磁感应定律，在钢套管或油管内安装的探头中发射线圈产生可变的电磁场。该电磁场在导管中激发涡流，可以通过探头中的接收线圈研究涡流的基准磁场。刻蚀金属中钢管壁裂纹和腐蚀侵蚀的增长，阻碍涡流的传播，并改变涡流磁场的幅度。

图3 电磁探伤测井仪

电磁探伤测井仪EMDS－42可用来确定单层或双层管柱的壁厚，通过壁厚计算分别确定内层及外层管柱的腐蚀、破损、错断等损伤情况，方便实现了过油管对套管进行损伤检测，不需要关井提出油管，不影响油气井的生产，从而大大降低了作业费用，提高了作业时效。同时记录井温曲线，识别管柱破损和窜漏情况。

3.3 吐哈油田适应性分析

四十臂井径成像测井仪是内壁接触式测量，通过内壁状况评价套管变化，定量解释准确，精度较高。电磁探伤测井仪是非接触式测量，通过套管钢材厚度变化，评价内外壁所发生的变化。将2种测井仪组合的四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术可以综合反映套管变化状况。

吐哈油田套损主要形式是套管变形，油井套管内壁一般比较脏，粘附物多。四十臂井径成像测井仪可以较好检测套管变形；电磁探伤测井仪可以较好检测套管内壁粘附物，单独使用可以用于套损检测，但发挥不了其各自的优势。将两者组合使用能综合、全面、准确、精细地评价吐哈油田套损情况，解决困扰油田多年套损检测评价不够完善的难题，也可为吐哈油田套管损坏机理研究提供丰富的资料，为油田可采用的套管保护方法提供有利的分析依据。

4 油田套损检测实例

4.1 变形、错位和腐蚀检测

陵×井是吐哈油田1口投产较长的生产井，2011年8月22日进行四十臂井径成像测井，2011年8月25日进行电磁探伤测井。测试资料显示（见图4）：2 650.5～2 662m井段四十臂井径成像测井显示明显变形特征，电磁探伤测井显示曲线有异常，但臂厚变化不大，2种资料综合反映该井段套管存在变形；2 662～2 665m井段四十臂井径成像测井显示明显错位特征，电磁探伤测井显示曲线有较大异常，金属增加壁厚变大，2种资料综合反映该井段套管存在错位；2 665～2 669m井段四十臂井径成像测井显示井径变大，电磁探伤测井显示曲线有异常，金属缺失壁厚变小，2种测井资料综合反映该井段套管存在腐蚀现象。

4.2 粘附物检测

红南×井2011年8月16日进行四十臂井径成像及电磁探伤组合测井。测试资料显示（见图5）：1 740～1 800m井段四十臂井径成像测井显示最大、最小、平均及40个单臂井径均变小，电磁探伤测井显示曲线无明显异常，无金属缺失壁厚变化不大，2种测井资料综合反映该井段套管存在粘附物。

4.3 变径穿孔检测

鄯×井2011年11月10日进行四十臂井径成像及电磁探伤组合测井。测试资料显示（见图6）：2 577～2 580m井段四十臂井径成像测井显示最大井径变大、最小井径变小，成像资料显示穿孔现象，电磁探伤测井显示曲线有明显异常，尤其2 578m附近存在严重的金属缺失，壁厚变薄，2种测井资料综合反映该井段套管存在套管变形穿孔现象。2 585～2 591m井段四十臂井径成像测井显示最大井径变大、最小井径变小、成像资料显示变形、穿孔现象，电磁探伤测井显示曲线有明显异常，尤其2 587m附近存在金属增加，壁厚变大，2种测井资料综合反映该井段套管存在套管严重变形现象但未穿孔。

图6 鄯×井四十臂井径成像及电磁探伤组合测井成果图

5 结 论

（1）四十臂井径成像及电磁探伤组合测井技术可以综合反映套管变化状况，不但能确定内层及外层管柱的腐蚀、破损、错断等损伤情况，而且能准确定量解释内层套管内壁变化状况，同时记录井温曲线，可帮助我们识别管柱破损和窜漏情况。

（2）该项技术完善了吐哈油田套损检测评价技术系列，更及时地为油田提供监测套管状况，为油井作业、大修提供全面、准确的套管全貌，解决了困扰油田多年套损检测评价不够完善的难题。

［1］ 凌建军，毕国强，俞江山，等.吐哈油田套管损坏机理分析及套管保护技术［J］.石油天然气学报，2005，27（5）：666－667.

［2］ 宋杰，刘建中，范玉霞.四十独立臂井径成像测井仪在套损检查中的应用［J］.测井技术，2003，27（2）：155－158.

［3］ 戴家才，郭海敏，方伟，等.新型四十臂井径仪测井资料处理方法研究［J］.石油天然气学报，2005，27（1）：111－114.

［4］ 焦滨.成像测井技术在套损治理中的应用［J］.石油仪器，2008，32（3）：58－60.

［5］ 李强，刘红升，刘东明，等.MID－K电磁探伤成像测井仪在长庆油田的应用［J］.测井技术，2007，31（4）：373－379.

［6］ 高义兵，刘子平，邹辉，等.用MID－K和MIT检测三高气田的油套管损伤［J］.测井技术，2008，32（4）：359－362.

Combined Logging Application of 40－arm Caliper Imaging and Electro－magnetic Defect Detection Technology in Tuha Oilfield

LIU Hongliang1，WANG Chengrong1，DU Jianping2，ZHANG Bin3，LUO Xiongmin3
（1.Tuha Division，China Petroleum Logging CO.LTD.，Shanshan，Xinjiang 838102，China；2.Subei Exploration and Development Project Department，Zhejiang Oilfield Company，CNPC，Hangzhou，Zhejiang 310023，China；3.China Petroleum Logging CO.LTD.，Xi’an，Shaanxi 710077，China）

Introduced are the casing damages in Tuha oilfield in recent years.Analyzed are the current casing monitoring technologies of domestic and international oilfields.According to the casing damages（casing deformation）in Tuha oilfield，a combined logging technology of 40－arm caliper imaging and EMI（Electro Magnetism Inspection）is introduced to confirm its adaptability in Tuha oilfield.Field log examples show that the technology can synthetically reflect the casing changes；determine the corrosion，breakage and dislocation of inner and outer casing strings；accurately and quantitatively interpret the changes of inner casing wall；and sometime，it can also record well temperature curves.This technology can help us to identify string breakages and leakages，and provide comprehensive and accurate casing pictures for oil well job and overhaul.Key words：engineering logging，casing damage detection，40－arm caliper，electro－magnetic de

P631.83

A

2011－12－31 本文编辑 余迎）

1004－1338（2012）04－0416－05

刘洪亮，男，1968年生，高级工程师，从事测井管理、解释、研究工作。