测井技术在套损井修复及报废中的应用

耿青

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453)

0 引 言

油水井随着服役时间的不断延长,地下套管受工程和地质等因素影响,不可避免出现套管损坏现象。套损井出现后,若不及时修复,就会给油田带来严重危害:①套损井所控制储量无法动用,造成资源闲置浪费;②套损井就像一颗“毒瘤”,其继续存在将影响井网的注采关系,造成成片套损;③套损形势继续恶化,治理难度会越来越大,注采关系的不平衡无法得到解决,会严重影响区块的整体开发[1]。

近年来,大庆油田每年新增套损井数1 000口左右,而修井工作量在2 000口以上。从套管检测资料和修井数据统计看,套损井类型以套管变形和错断为主,约占套损井总数的80%。修井技术不断发展,针对不同通径套损井形成了以冲胀、磨铣和逆向锻铣为核心的系列整形打通道技术和以密封加固为主要手段的修复技术。对于没有利用价值或无法修复的井通常采用水泥浆封堵报废[2]。在套管检测技术的辅助下,整体修复率保持在85%以上。

在套损井修复需求驱动下,近年来逐步发展形成了较为完善的工程测井技术系列:机械井径测井系列、声波测井系列、方位测井系列、电磁测井系列以及可见光电视测井系列[3]。这些检测资料服务于套损井修复或报废的全过程:修井前指导修复方案制定,修井中期校准工具深度、调整原修复方案,修井后评价修复效果,以及难于修复井报废等[4]。随着错断、丢鱼等疑难问题不断增加,常规检测技术已不能满足修井的需要,需要进一步完善和发展[5]。

1 利用测井资料指导修复方案制定

如果套损井起出原井油管过程中,管柱能够正常起出,需要井径测井、打铅印等技术检测套损情况,主要包括套损点深度位置、套损段通径等,为制定下一步修复措施提供指导。根据多臂井径测井等检测结果,对于套损通径在Φ110 mm以上、套管钢级为J55的套管变形井段,通常采用冲胀整形技术修复;对于套损通径在Φ70～110 mm的套管变形和错断井段,通常采用旋转磨铣技术修复;对于套损通径在Φ70 mm以下的套管错断井段,通常采用纵向锉磨铣和逆向锻铣等技术修复。北A井,多臂井径资料显示套变井段为870～872 m,通径114 mm(见图1),于是修井方案确定为冲胀整形修复,补贴管选5 m,补贴段定为869～874 m。

图1 北A井套管修复前(左)、后(右)多臂井径测井成果

如果套损严重,起原井油管过程中,管柱拔不动,通常使用测试电缆连接不同外径尺寸的加重杆检测油管的通过性。如果油管通过性较好,可通过电磁探伤等测井方式,明确套变夹持油管的深度位置[6]。图2给出了喇A井电磁探伤测井曲线,发现806～813 m井段测井曲线异常,解释为套管严重变形并夹持油管。采用燃爆切割方式在套变点以下切割油管,再运用整形打通道技术,将套损井段处理至一定内通径。如果油管通过性差,则在套变点以上切割油管,然后采用下击或引领磨铣等方式将油管鱼头处理至套损井段以下,再运用整形打通道技术将套损井段处理至一定内通径。

图2 喇A井电磁探伤测井曲线

对于套损严重、难于修复的井,要实施报废,报废前进行测井取证,如还有修复的可能,则继续修复;确实无法修复,根据取证资料制定封堵等报废措施[7]。南A井是1口套管变形和错断的多点套损井,前期采用下击油管、笔尖铣锥锉磨铣断口、铣锥短接磨铣变形部位等工艺成功恢复套管内通径至Φ120 mm,之后选用16臂井径测井,测井成果见图3。结果显示,该井从749～790 m井段之间有5处套损(见表1)。分析认为,该井已无利用价值,决定对该井进行报废。

图3 南A井多臂井径测井成果

2 利用测井资料校准修复中工具深度

在套损井修复中,对套管损坏部位实施补贴是较为常用的工艺,加固前后等各工作环节均需要检测技术提供支持。特别是下加固管过程中,施工队伍采用逐根丈量油管再相加的方法计算下入深度,由于累计误差、管柱伸长等原因,深度控制不准确。

表1 南A井测井解释结果

磁性定位测井技术1 000 m深度误差可控制在0.2 m以内。图4给出了葡A井磁性定位曲线与实际管柱深度对比情况,修井工程师在修井过程中,根据测井结果及时调整管柱下入深度,可有效避免套损井段漏封。

图4 葡A井磁性定位测井曲线与实际管柱对比

3 利用测井资料评价套损井修复效果

采用整形打通道技术或封堵报废技术治理套损井后,需要对套损井段的修后效果进行验证。主要检测修后套管内通径、套损段位置以及密封效果等。北A井修井后多臂井径测井成果见图1(右),检测补贴段为870～875 m,深度与方案稍有偏差,但覆盖了损坏井段,补贴段内壁平整,达到了修井目的。

对于套损情况较为复杂的井,通过修复工作节点套管检测资料进一步判断损坏程度,验证修井管柱结构的合理性,及时作出调整,避免施工情况进一步复杂。升深A井是大庆油田升平储气库的1口已报废老井,根据建库要求,需对管内水泥塞和油管清理至1 500 m,下入完井管柱,作为监测井。其难点是油管贴套管内壁,P110/13Cr油管较J55套管硬度大,磨铣过程中易开窗。当处理至33.2 m处发现落物壁厚异常,及时对落物材质进行成分检测,结合多臂井径成像测井结果(见图5),发现23～33 m井段套管开窗。为防止套管再次开窗,及时将以套捞为主的施工方案改变为扶正磨铣方案,恢复正常施工。

图5 升深A井多臂井径成像测井成果

4 测井技术在大修领域应用展望

常规测井技术受限于套损井段通径的大小,仪器无法通过套损井段,无法探测到套变点附近及以下井况。因此,需要研究能够在测井仪器不通过套变点而能够检测到套变点状况的测井技术,以及在套管完全错断、下断口套管丢失后能够检测到丢失套管错开距离和方位的检测技术,以提高打通道的成功率。对国内外技术调研情况显示,前视声波成像探测和电磁追踪探测技术,可用于探测断口附近套管技术状况和追踪丢失套管[8]。

前视声波成像探测的技术原理是由多个阵源组成的相控阵探头,通过激发阵源,干涉形成偏转合成波束,实现阵源下方探测,使套管损伤部位及套损点之下的套管影像得以更清晰、直观的显现,为下一步套管整形和打通道提供可靠依据,前视声波成像探测技术原理见图6。电磁追踪探测的技术原理是通过区分地磁场和套管产生的磁干扰特征,使用磁测数据计算井眼之间的相对位置,再结合定向找通道和定向报废技术实现下断口套管丢失井彻底报废。现场迫切希望这些技术能早日投入应用,进一步提高疑难套损井修复成功率。

图6 前视声波成像探测技术原理图

5 结 论

(1)应用套管检测技术,可有效指导修井方案制定、校准修中工具深度、检查修井效果,并为报废决策提供参考依据,测井技术与修井技术的有机结合,保证了套损井修井措施的针对性和修井成功率。

(2)针对严重错断井、丢鱼井等疑难井修井,急需发展完善前视声波成像、电磁追踪探测等测井新技术,实现不过变点探测变点以下状况、追踪丢失套管,提高疑难套损井修井成功率和时效。