套损检测技术在气井的应用

艾志鹏 何婷婷 黄琦

(中国石油西南油气田公司工程技术研究院， 四川 成都 610000)

套损检测技术在气井的应用

艾志鹏 何婷婷 黄琦

(中国石油西南油气田公司工程技术研究院， 四川 成都 610000)

文中提出根据气井套管损坏的实际情况，为保证一些工程措施质量而采用多臂井径仪对气井开展套管检测，论述了六十臂井径仪的技术指标、特点和能力，并给出应用情况。研究和应用情况表明，六十臂井径仪能够准确判断套管弯曲、错段、变径、变形等情况，所反映的套损类型及程度清晰、明显、直观，实现了对套损的准确检测和定位，对套损情况诊断，对过程措施的顺利施工具有指导意义。

六十臂井径仪；气井；套管损坏；应用成果

0 引言

气井的套管，可能因井底温度高、井中流体腐蚀、大规模压裂、酸化等因素引起损坏和变形，从而影响生产或后期工程措施实施。采用井径成像测井仪组合可实现快速、准确的查明和预报套管损坏的类型、程度，及时发现问题，研究和分析套管损坏原因，便于采取下一步保护和修补措施，已成为套损评价的主要手段。杨旭等结合国内外套损检测技术新进展，论述了套损检测技术的发展方向[1]，姚志中提出了四十臂井径仪测试资料解释方法及在普光气田应用情况[2]，张洪等对四十臂井径仪+MTT和MID-K电磁探伤测井仪的的测井原理及应用效果进行了分析[3]。目前广泛应用的主要是二十四臂和四十臂井径成像测井仪，本文根据气井的实际情况，结合套损检测实例，对六十臂井径成像仪及电磁探伤测试组合的测井原理和检测工艺进行了探讨。

1 六十臂成像井径仪及电磁探伤组合技术简介

1.1 六十臂成像井径仪测井技术

(1)测井原理

六十臂井径仪采用单芯电缆传输，其在一周平面上均匀有安装独立测量臂，测量时测量臂张开靠在套管内壁上，每个测量臂的数据进行单独检测，测量臂上提运动过程中，内径改变量通过曲轴传递—连轴臂—运动块—至测筒内压力杆轴上，进行相应的连续运动，同时信号进行连续记录，直到测井结束。连续记录的信号被转变成输出信号，输出信号被转化为电压信号和数字信号[4]。

仪器同时带有定位仪，可以确定井斜角和方位角。仪器携带的温度传感器为软件温度校正提供数据，随着温度的改变，传感器参数连续改变。完整的测井数据或者编制成编码通过电缆传输到地面记录系统和显示系统，或记录到存储模块里。在地面电脑人工操作下，完成对信号的编译和解码，最终计算出套管内径的变化量，达到测试目的[5]。

(2)仪器参数及特点

①仪器外径102mm，连接长度1537mm，最大工作温度175℃，最大工作压力105MPa，测量范围4in-10in，测量速度600m/h。工作温度和压力指标高，性能稳定，适用性强；

②在不降低检测速度情况下，六十臂因其具有更小的臂间距，可实现对于套管内壁的孔、洞、缝精细的检测。

③多臂井径仪能与电磁探伤仪直接挂接， 实现一次下井同时测得套管内外壁损伤情况。

(3)资料解释

六十臂井径仪能够准确的测量出套管损坏、变形的角度、方位以及套管损坏截面形态[6]。检测结果经过解释处理软件可提供管壁的灰度图、曲线参数、剖面图，还可生成三维实体图和三维色调图，精确的描述套管内壁，资料解释主要分为以下几步：

①60臂井径仪形成60条井径曲线，可查看任意深度套管的最大、最小、平均直径，计算套管模型内径，判断该深度套损情况[7]；

②利用解释处理软件，生成管壁的灰度图和立体网格图，灰度图通过颜色来区分套损情况，立体网格图则模拟套管实际情况[8]。

③生成套管剖面图，将其与标准套管参数进行对比，用于识别扩径、缩径等，根据套损位置及损伤状况，结合套损解释分类参数，进行套损分类[9]。

④模拟生成三维实体图，可查看指定深度的三维实体图，模拟套管的腐蚀、磨损、变形、结垢、裂缝、穿孔，可选取任意一段套管进行旋转放大，从而直观的展示套管损坏情况。

1.2 电磁探伤测井原理

磁测厚仪发射器产生交流电磁场，发射出的电磁信号穿过油管，沿着油管外表面传播，经过一小段距离，然后再次进入油管，被 12 个紧贴油管内壁的接收传感器接受，电磁信号从发射器到被传感器接收所用的时间由发射器发出的电磁信号特性和管壁厚度决定。仪器自己带有一个方位传感器，这样，在测井时即使仪器串发生旋转，它也能重新定向出井壁的高边[10]。

2 井径仪检测的应用

仪器经过室内模拟实验后，立即开展了现场实际应用。2014年至2016年完成套损检测18井次，成功率达到90%以上。

2.1 六十臂井径仪的应用

(1)检测套损情况。A井于2005年射孔完井，井深3370m，产层井段3356.4～2812.0m，2014年10月进行修井时，起出原井油管后，重新下入外径73mm油管至1410.4m时遇阻，多次加压未能通过，判断可能是套管变形导致遇阻，该井套管程序为139.7mm×3364m，套管壁厚为10.54mm，套管内径值为118.62mm，为确认套管情况，在该井0～2400m井段进行了六十臂井径仪套损检测，检测成果如图1所示，检测结果显示该井套管有两处穿孔。其中1376m～1379m处套管，最大内径118.87mm，最小内径116.81mm，此处套损情况为穿孔；在1401m-1404m处套管，最大内径119.63mm，最小内径116.84mm，此处套损情况同样为穿孔。结合现场施工情况分析认为，测井解释结果较为吻合。

图1 套损类型统计图

图2 六十臂成像井径仪测井解释图

(2)确保工程措施效果。B井是一口报废井，该井于1976年在井深2349.27m打水泥塞封堵下部水层后，对祼眼段2298～2349.27m酸化，抽汲排液后，日产水3.4m3。由于该井上部产水层未封堵，存在严重安全隐患，需对该井上部产水层注水泥塞、下桥塞进行封堵，该井套管程序为177.8mm×2296.48m，套管壁厚为10.36mm，为保证水泥塞和桥塞封堵质量，在封堵前处理井筒堵塞之后，下六十臂井径仪对井深0～2200m套管进行套损检测。

检测解释结果显示，该井套管损坏为轻度，没有严重的套损现象，在1770m～2120m井段位于产水层上部靠近产水层的位置套管状况好，适合注水泥塞和坐封桥塞。

图3 套损类型统计图

图4 六十臂成像井径仪测井解释图

根据检测解释结果，注一号水泥塞在井深2100m形成塞面，下第一个桥塞在井深2080m坐封，注第二个水泥塞在1800m形成塞面，下第二个桥塞在1780m坐封，水泥塞及桥塞均试压合格。证明六十臂井径仪对于套管损坏的诊断准确、可靠。

2.2 六十臂井径仪及电磁探伤组合的应用

C井在进行修井时对原井管柱的永久式封隔器进行了磨铣(4672.66～4685.21井段)，重新下入完井管柱前，为保证封隔器坐封合格，需对磨铣段的套管内部进行检测。因此，利用60臂井径仪对该井套管进行检测，该井4441.84～4905.06井段套管内径为152.50mm，检测结果显示该井4648-4690井段套管间，除4680m处存在轻度套损，其余井段套管内部良好，随后在完井过程中参考套损检测解释结果，成功坐封封隔器于4665.76m。

图5 六十臂井径仪解释扩径剖面图

图6 六十臂成像井径仪测井解释图

3 应用成果和结论

图7 电测探伤测井解释图

(1)六十臂井径仪实现了更高效率、高精度的检测，通过同时获取60条检测曲线，在不降低测井速度的条件下，更精确识别套管内壁的腐蚀、磨损、结垢的情况，更准确判断套管弯曲、错断、变径、椭圆变形，其所反映的套损类型及程度清晰、明显、直观。

(2)六十臂井径仪及电磁探伤的测试组合用于定位和评估套管腐蚀、损伤、变形，等具有良好的应用效果，可为油气田提供及时的套管检测数据，便于后期处理。

[1]杨旭,刘书海,李丰，等.套管检测技术研究进展[J].石油机械,2013，(08):17-22.

[2]姚志中.四十臂井径成像测井在普光气田的应用[J].断块油气田,2012，(05):678-680.

[3]张洪,李得信,杨西娟，等.套损检测技术在青海油田的应用[J].测井技术,2012，(01):56-62.

[4]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，(04):54-56.

[5]李刚,朱广亮,王永康，等.多臂井径成像测井技术及在克拉玛依油田的应用[J].新疆石油地质,2011，(02):190-192.

[6]陈福利,柴细元,金勇，等.多臂井径测井检测套损及其评价方法[J].测井技术,2005，(01):79-81.

[7]张向林,刘新茹,郭云.套损检测新技术[J].地球物理学进展,2008，(05):1641-1645.

[8]张予生,吴刚.用三十六臂井径成像测井技术评价套损情况[J].海洋石油,2006，(04):84-87.

[9]关松.油水井套损检测技术分析与评价[J].石油仪器,2010，(02):64-66.

[10]马涌贵,刘强.套损组合检测技术在海外油田的应用[J].国外测井技术,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.

艾志鹏(1990-)，男，助理工程师，现工作于西南油气田公司工程技术研究院，本科学位，从事测井工程技术研究工作。