四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用

劉洪亮，王成榮，杜建平，張斌，羅雄民

（1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司吐哈事業(yè)部，新疆鄯善838102；2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)浙江油田公司蘇北勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，浙江杭州310023；3.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西西安710077）

四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用

劉洪亮1，王成榮1，杜建平2，張斌3，羅雄民3

（1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司吐哈事業(yè)部，新疆鄯善838102；2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)浙江油田公司蘇北勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，浙江杭州310023；3.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西西安710077）

分析了目前國(guó)內(nèi)外油田套管監(jiān)測(cè)技術(shù)。針對(duì)吐哈油田套管損壞、套管變形的套損主要形式，引進(jìn)了四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)，對(duì)該組合測(cè)井技術(shù)在吐哈油田適應(yīng)性進(jìn)行了研究。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例表明，四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況，確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯(cuò)斷等損傷情況，準(zhǔn)確定量解釋內(nèi)層套管內(nèi)壁變化狀況，同時(shí)記錄井溫曲線，有助于識(shí)別管柱破損和竄漏情況。為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌。

工程測(cè)井；損檢測(cè)；四十臂井徑；電磁探傷；組合測(cè)井

fect detection，combination logging

0 引 言

油田經(jīng)過(guò)一定程度的開(kāi)發(fā)后油、水井均不同程度地出現(xiàn)了套管損壞現(xiàn)象。套管損壞的原因多種多樣，如油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中射孔對(duì)套管的影響，固井封固質(zhì)量不好加速套管的損壞，以及地層水或注入水對(duì)套管的腐蝕、完井采油及增產(chǎn)措施（壓裂、酸化）對(duì)套管的影響等。套管損壞不僅影響受損井的生產(chǎn)，也影響鄰井乃至區(qū)塊的正常開(kāi)發(fā)，對(duì)整個(gè)油田的穩(wěn)產(chǎn)造成極大威脅。準(zhǔn)確掌握套管損壞狀況，對(duì)于研究其損壞機(jī)理及采取保護(hù)和修補(bǔ)措施具有十分重要的意義。為及時(shí)監(jiān)測(cè)套管的狀況，為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌，吐哈油田引進(jìn)了四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)。

1 吐哈油田套損概況

目前國(guó)內(nèi)外把套管損壞一般分為3種類型：套管變形、套管錯(cuò)斷和套管破裂（穿孔）。從國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，套管損壞以變形為主。其中，國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明套管變形約占總損壞井?dāng)?shù)的65%；套管錯(cuò)斷約占總損壞井?dāng)?shù)的15%；套管破裂和漏失約占損壞井?dāng)?shù)的20%。對(duì)套管損壞的原因，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者進(jìn)行了大量研究，主要有：①油層壓實(shí)、地面沉降導(dǎo)致套管損壞；②泥巖吸水蠕變?cè)斐商坠軗p壞；③斷層活躍加劇造成套管損壞；④巖層滑動(dòng)引起套管損壞；⑤鹽巖蠕變?cè)斐商坠軗p壞；⑥地層出砂造成套管損壞；⑦腐蝕造成套管損壞；⑧高溫導(dǎo)致套管損壞；⑨射孔造成套管損壞；⑩井眼傾斜對(duì)套管損壞；○11固井質(zhì)量差引起套管損壞。

到目前為止吐哈油田已經(jīng)有203口套損井［1］，其中丘陵油田套損井?dāng)?shù)（93口）最多，套損井占總井?dāng)?shù)45.8%，遠(yuǎn)超過(guò)全國(guó)平均水平，屬于套損相當(dāng)嚴(yán)重的油田。鄯善油田的套損井（72口）占總井?dāng)?shù)35.5%，大大高于全國(guó)平均水平。溫米油田套損井（24口）占總井?dāng)?shù)的11.8%，接近全國(guó)平均水平。吐魯番油田出現(xiàn)了14口套損井，其套損問(wèn)題也應(yīng)該提早引起重視。203口套損井中有109口屬于水井，其他94口屬于油井。水井出現(xiàn)套損的幾率稍大于油井出現(xiàn)套損的幾率；丘陵油田水井出現(xiàn)套損的概率明顯高于油井出現(xiàn)的幾率。這與丘陵油田長(zhǎng)期采用高壓注水和大壓差生產(chǎn)有很大關(guān)系。

圖1給出了吐哈油田套損類型統(tǒng)計(jì)分布圖。圖1中，吐哈油田大多數(shù)套損井屬于套管變形。丘陵、鄯善和溫米油田套管變形井占總套損井的比例高于90%，主要是因?yàn)槟鄮r吸水發(fā)生膨脹導(dǎo)致的套管變形。套損點(diǎn)對(duì)應(yīng)巖層主要為泥巖，套損部位主要集中在油層段及其頂部以上30m以內(nèi)。

針對(duì)吐哈油田套管變形等套損形式的特點(diǎn)，選擇了適合吐哈油田套損檢測(cè)四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)作為油田主要的套損檢測(cè)手段。

2 國(guó)內(nèi)外油田套管監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外用于套管檢測(cè)的測(cè)井儀器種類較多，微井徑儀器、X－Y井徑、十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等井徑系列是常規(guī)的檢測(cè)手段［2－6］。同時(shí)還有管子分析儀（PAT）、電磁測(cè)厚儀（ETT）等磁方法測(cè)井儀器；四十臂、六十臂、井下聲波電視等成像測(cè)井儀、鷹眼電視測(cè)井等方法。

圖1 吐哈油田套損類型統(tǒng)計(jì)分布圖

X－Y井徑利用4只測(cè)臂測(cè)量互相垂直的2條井徑曲線，可對(duì)套管的變形、破損、射孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，但對(duì)套管的腐蝕狀況卻無(wú)法檢測(cè)，無(wú)法定量解釋。十八臂、三十六臂、四十臂、六十臂等常規(guī)井徑系列利用多臂一次下井可錄取最大內(nèi)徑、最小內(nèi)徑、剩余壁厚3個(gè)參數(shù)，可對(duì)套管的變形、腐蝕、破損、射孔質(zhì)量等進(jìn)行檢測(cè)并定量解釋，但由于該類儀器只輸出最大、最小內(nèi)徑信號(hào)，只能評(píng)價(jià)井周點(diǎn)的信息，不能評(píng)價(jià)整個(gè)井周的情況。管子分析儀（PAT）、電磁測(cè)厚儀（ETT）等利用磁性可以對(duì)套管的破損、射孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法對(duì)套管的變形、腐蝕進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法定量解釋，但組合四十臂等多臂成像測(cè)井儀可對(duì)套管外部損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)。四十臂、六十臂成像測(cè)井儀可以提供最大、最小、平均井徑值，直觀的40條或60條獨(dú)立的測(cè)井曲線、井溫、井壁立體圖、成像圖、截面圖，檢測(cè)套管的質(zhì)量狀況，確定套管的變形、錯(cuò)斷、彎曲、孔眼、裂縫、腐蝕及粘污等狀況，定量解釋精確，圖像直觀，但無(wú)法單獨(dú)對(duì)套管外部損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)。井下聲波電視利用超聲成像原理，測(cè)量超聲波在套管壁反射后的回波幅度，可以對(duì)套管的變形、破損、腐蝕、粘污、錯(cuò)斷、射孔質(zhì)量等進(jìn)行檢測(cè)，并可以定量解釋，圖像直觀、準(zhǔn)確，但是井壁不干凈和井下流體的擾動(dòng)會(huì)影響資料質(zhì)量，并且測(cè)試價(jià)格較貴。鷹眼電視測(cè)井是一種新型的套管監(jiān)測(cè)方法，可像胃鏡一樣對(duì)套管內(nèi)壁進(jìn)行掃描，能直觀了解套管變形、錯(cuò)斷和內(nèi)腐蝕，檢測(cè)射孔、射孔層位產(chǎn)液、井壁結(jié)垢情況、井下落物和魚(yú)頂形狀等，但受井液和套管壁上漬垢、結(jié)蠟及井壁附著物的影響較大，測(cè)井前需要徹底洗井和刮井壁，并且測(cè)試價(jià)格較貴。

3 四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)

3.1 四十臂井徑成像測(cè)井技術(shù)

四十臂井徑成像測(cè)井儀（見(jiàn)圖2）測(cè)井時(shí)電機(jī)拖動(dòng)井徑儀的測(cè)臂、扶正臂打開(kāi)與收攏，扶正臂保障儀器在管柱內(nèi)居中，測(cè)臂沿套管內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，每支測(cè)臂對(duì)應(yīng)一支無(wú)觸點(diǎn)位移傳感器，測(cè)量時(shí)，油、套管內(nèi)壁徑向變化產(chǎn)生的位移量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為軸向位移量，井下電路將其編碼處理發(fā)送到地面，地面系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲(chǔ)、打??；成像解釋軟件將數(shù)據(jù)還原成像。可用來(lái)檢查油、套管的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況，為補(bǔ)井、修井施工提供技術(shù)數(shù)據(jù)，為有效安裝井下工具施工定位提供技術(shù)指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

圖2 四十臂井徑成像測(cè)井儀

3.2 電磁探傷測(cè)井技術(shù)

EMDS－42電磁探傷測(cè)井儀（見(jiàn)圖3）的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，在鋼套管或油管內(nèi)安裝的探頭中發(fā)射線圈產(chǎn)生可變的電磁場(chǎng)。該電磁場(chǎng)在導(dǎo)管中激發(fā)渦流，可以通過(guò)探頭中的接收線圈研究渦流的基準(zhǔn)磁場(chǎng)。刻蝕金屬中鋼管壁裂紋和腐蝕侵蝕的增長(zhǎng)，阻礙渦流的傳播，并改變渦流磁場(chǎng)的幅度。

圖3 電磁探傷測(cè)井儀

電磁探傷測(cè)井儀EMDS－42可用來(lái)確定單層或雙層管柱的壁厚，通過(guò)壁厚計(jì)算分別確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯(cuò)斷等損傷情況，方便實(shí)現(xiàn)了過(guò)油管對(duì)套管進(jìn)行損傷檢測(cè)，不需要關(guān)井提出油管，不影響油氣井的生產(chǎn)，從而大大降低了作業(yè)費(fèi)用，提高了作業(yè)時(shí)效。同時(shí)記錄井溫曲線，識(shí)別管柱破損和竄漏情況。

3.3 吐哈油田適應(yīng)性分析

四十臂井徑成像測(cè)井儀是內(nèi)壁接觸式測(cè)量，通過(guò)內(nèi)壁狀況評(píng)價(jià)套管變化，定量解釋準(zhǔn)確，精度較高。電磁探傷測(cè)井儀是非接觸式測(cè)量，通過(guò)套管鋼材厚度變化，評(píng)價(jià)內(nèi)外壁所發(fā)生的變化。將2種測(cè)井儀組合的四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況。

吐哈油田套損主要形式是套管變形，油井套管內(nèi)壁一般比較臟，粘附物多。四十臂井徑成像測(cè)井儀可以較好檢測(cè)套管變形；電磁探傷測(cè)井儀可以較好檢測(cè)套管內(nèi)壁粘附物，單獨(dú)使用可以用于套損檢測(cè)，但發(fā)揮不了其各自的優(yōu)勢(shì)。將兩者組合使用能綜合、全面、準(zhǔn)確、精細(xì)地評(píng)價(jià)吐哈油田套損情況，解決困擾油田多年套損檢測(cè)評(píng)價(jià)不夠完善的難題，也可為吐哈油田套管損壞機(jī)理研究提供豐富的資料，為油田可采用的套管保護(hù)方法提供有利的分析依據(jù)。

4 油田套損檢測(cè)實(shí)例

4.1 變形、錯(cuò)位和腐蝕檢測(cè)

陵×井是吐哈油田1口投產(chǎn)較長(zhǎng)的生產(chǎn)井，2011年8月22日進(jìn)行四十臂井徑成像測(cè)井，2011年8月25日進(jìn)行電磁探傷測(cè)井。測(cè)試資料顯示（見(jiàn)圖4）：2 650.5～2 662m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示明顯變形特征，電磁探傷測(cè)井顯示曲線有異常，但臂厚變化不大，2種資料綜合反映該井段套管存在變形；2 662～2 665m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示明顯錯(cuò)位特征，電磁探傷測(cè)井顯示曲線有較大異常，金屬增加壁厚變大，2種資料綜合反映該井段套管存在錯(cuò)位；2 665～2 669m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示井徑變大，電磁探傷測(cè)井顯示曲線有異常，金屬缺失壁厚變小，2種測(cè)井資料綜合反映該井段套管存在腐蝕現(xiàn)象。

4.2 粘附物檢測(cè)

紅南×井2011年8月16日進(jìn)行四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井。測(cè)試資料顯示（見(jiàn)圖5）：1 740～1 800m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示最大、最小、平均及40個(gè)單臂井徑均變小，電磁探傷測(cè)井顯示曲線無(wú)明顯異常，無(wú)金屬缺失壁厚變化不大，2種測(cè)井資料綜合反映該井段套管存在粘附物。

4.3 變徑穿孔檢測(cè)

鄯×井2011年11月10日進(jìn)行四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井。測(cè)試資料顯示（見(jiàn)圖6）：2 577～2 580m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示最大井徑變大、最小井徑變小，成像資料顯示穿孔現(xiàn)象，電磁探傷測(cè)井顯示曲線有明顯異常，尤其2 578m附近存在嚴(yán)重的金屬缺失，壁厚變薄，2種測(cè)井資料綜合反映該井段套管存在套管變形穿孔現(xiàn)象。2 585～2 591m井段四十臂井徑成像測(cè)井顯示最大井徑變大、最小井徑變小、成像資料顯示變形、穿孔現(xiàn)象，電磁探傷測(cè)井顯示曲線有明顯異常，尤其2 587m附近存在金屬增加，壁厚變大，2種測(cè)井資料綜合反映該井段套管存在套管嚴(yán)重變形現(xiàn)象但未穿孔。

圖6 鄯×井四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井成果圖

5 結(jié) 論

（1）四十臂井徑成像及電磁探傷組合測(cè)井技術(shù)可以綜合反映套管變化狀況，不但能確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕、破損、錯(cuò)斷等損傷情況，而且能準(zhǔn)確定量解釋內(nèi)層套管內(nèi)壁變化狀況，同時(shí)記錄井溫曲線，可幫助我們識(shí)別管柱破損和竄漏情況。

（2）該項(xiàng)技術(shù)完善了吐哈油田套損檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)系列，更及時(shí)地為油田提供監(jiān)測(cè)套管狀況，為油井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的套管全貌，解決了困擾油田多年套損檢測(cè)評(píng)價(jià)不夠完善的難題。

［1］ 凌建軍，畢國(guó)強(qiáng)，俞江山，等.吐哈油田套管損壞機(jī)理分析及套管保護(hù)技術(shù)［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，27（5）：666－667.

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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 本文編輯 余迎）

1004－1338（2012）04－0416－05

劉洪亮，男，1968年生，高級(jí)工程師，從事測(cè)井管理、解釋、研究工作。