套損監測技術在華北油田二連地區的應用

　(中國石油集團測井有限公司華北事業部，河北 廊坊 065007)

?

套損監測技術在華北油田二連地區的應用

[摘要]華北油田二連地區已開發30多年，該地區各斷塊具有沉積類型多、斷層發育、低孔低滲、非均質性強等特點，多年注采使得該地區油水井經常出現以變形為主的套損，另外還存在套管錯斷、漏失、錯位、腐蝕和破裂現象。套損井占油水井比例有逐年上升的趨勢，極大影響了油田產量的提升。通過對油田使用的各種套損檢測方法的分析，針對華北油田二連地區不同區塊的生產測井情況，提出采用超聲成像+電磁探傷、多臂井徑+電磁探傷等組合技術進行套管損傷綜合檢測，應用效果較好。

[關鍵詞]套損類型；套損監測；監測技術；應用效果

華北油田二連地區各區塊經歷30多年的開發已進入開發的中后期，油水井套管損壞已成為影響油田穩產的突出問題。截至2014年底，二連地區阿南、蒙古林等老油田發生套變、套損的井占二連地區油水井總數的5.8%，并且套損、套變井數每年仍以8%～15.2%的比例增加，極大地影響了油田的正常開發和生產[1]。

在華北油田二連地區由于具有斷塊發育、儲層巖性復雜、低孔低滲、非均質性強、地層礦化度變化大的特點，泥巖蠕變、高壓注水、斷層導水、壓裂作業、重復射孔、頻繁修井、套管設計不合理等工程因素都是形成套損不可忽略的因素[2]。另外，在二連地區E區塊由于其地層水礦化度很高(達9.23×104mg/L)，腐蝕是造成油田套損的另一個主要因素。套管狀況的好壞直接關系到油水井的使用壽命，利用先進的監測技術檢測套管的套損位置、類型和程度至關重要。目前，二連地區監測及預防套損的技術主要有超聲成像、多臂井徑、電磁探傷、鷹眼測井等[3]，筆者通過對上述各種套損檢測方法的分析，提出采用超聲成像+電磁探傷、多臂井徑+電磁探傷的組合技術進行套管損傷綜合檢測，彌補了單一技術的不足，形成了有效的互補優勢，為油水井的修復及區域鉆井方案的設計提供了有力支持。

1套損檢測方法

由于各種測井方法的測量原理和測量方式不同，套損檢測的重點也不同，有的適合檢測套管形變，有的反映套管損傷，有的探測套管外壁損傷等。

1.1超聲成像測井

超聲成像測井是用超聲波作為信息載體，通過向井壁發射超聲波，并接收其反射回波而成像。利用超聲波在不同介質反射強弱不同的原理監測套管變形、錯斷以及套管內腐蝕現象。優點是能詳細了解套管損傷形態，圖像顯示直觀，可為后期作業提供詳細信息。缺點是測井條件要求高，受井斜影響大(井斜造成儀器偏心，影響回波幅度和回波時間)，井筒內不能存在氣泡，井壁要求干凈，受結垢、結蠟影響大。

在正常情況下，套管井中的井徑曲線數值是穩定的，若套管井徑突然變化，回波幅度圖像顏色變化較大，則可能發生了套管腐蝕變形，通過超聲成像的縱剖面，可直觀顯示套管扭曲變形情況。如圖1所示，在B1井1499.2～1502.0m段，井眼發生明顯變化，在其井筒縱向剖面上套管向內扭曲。

圖1　B1井套管扭曲變形

1.2多臂井徑測井

多臂井徑一般提供套管內徑變化、壁厚、橢圓以及射孔層位，隨著井徑臂的增加，測量精度也會逐漸提高。多臂井徑儀主要應用于檢查套管的內壁腐蝕、損傷、變形情況，提供管柱剩余壁厚數值及效果評價。優點是測井精度高，可提供準確的套管剩余壁厚，對套管變形、損傷情況反映直觀。缺點是受套管結垢、結蠟、異物等因素影響不能真實反映套管壁厚；測量段井斜超過30°時，井筒內儀器受偏心影響較大，測量半徑絕對值偏差也會變大，所以該技術一般選擇在井斜較小的井中進行作業效果更佳。

圖2中16臂井徑在1090.0m處顯示套管發生了蝕變。圖3反映了在1365.0～1374.0m井段常規條件下產生的各類變形，包括套管扭曲、套管結垢、套管內壁局部腐蝕穿孔等。

圖2　16臂井徑顯示套管變形

圖3　40臂井徑顯示套管局部結垢、腐蝕穿孔及變形

1.3電磁探傷測井

電磁探傷測井是基于電磁感應原理，探測井內管柱鐵磁物質的缺失，由此判斷套管的損傷情況。它的最大特點是可以定性判斷油、套管外壁的損傷，還可在雙層管柱情況下探測第2層套管的損傷情況。圖4中，電磁探傷測井技術清晰反映出1127.0、1138.0及1147.5m處套管外壁存在的損傷，而其他測井方法則無法準確判斷。

圖4　套管外壁穿孔損傷

2套管損傷綜合檢測技術

實踐證明，套損類型具有一定的區域特性。如在華北油田二連地區H區塊，該地區在1500.0～1600.0m井段部分地層地應力影響明顯，往往顯示套管扭曲變形或橢圓變形；在N區塊1350.0m以下檢測資料反映井內結垢現象嚴重，而在1350.0m以上井段經常出現套管腐蝕甚至局部穿孔現象；部分區域受水質影響嚴重，套管容易出現腐蝕等。各類套損成因不同，單一測井方法受測量原理和測量方式的影響，很難全面描述。因此，對于油水井的套損檢測應根據研究區塊的特點和具體井況制定測井方案。

2.1超聲成像+電磁探傷組合

超聲成像測井可以直觀地反映套管的腐蝕變形情況，電磁探傷測井可以反映套管是否存在損傷，2種測井方法的結合可有效反映套管的損傷，對全面修復套管起到關鍵作用。Hxx井應用超聲成像+電磁探傷組合精確檢測套管損傷的位置、形狀，電磁探傷曲線在310.7～311.7m有明顯異常，該段套管損傷嚴重，超聲成像顯示310.85～311.62m已經穿孔(見圖5)。

圖5　超聲成像+電磁探傷組合判斷套管損傷

2.2多臂井徑+電磁探傷組合

40臂井徑成像+電磁探傷組合是華北油田二連地區套損檢測的常規組合，它不僅可以檢測套管內外壁的損傷，對套管結垢現象實施評價，確認套管變形狀況，而且可以對套管壁厚、平均井徑、最小井徑、最大井徑、套管外壁損傷井段及變形井段進行總體評價。

如圖6所示，40臂井徑成像測井顯示縮徑，僅憑多臂井徑不能確定是結垢造成的縮徑，但結合電磁探傷測井縱向探頭測量曲線無明顯變化，橫向探頭所測曲線有相位差變化，說明套管無損傷變形，縮徑由內壁結垢所致。上述結垢和縮徑現象在華北油田二連地區呈區域性分布，套損監測設計時應考慮區域特征，采用組合測井方式全面反映井內套管質量。

圖7顯示了套管外壁損傷的評價。N22-40井測量井段為單層套管，808.0～818.0m附近電磁探傷曲線反映套管有明顯的損傷，而40臂井徑無明顯異常反映，由此判斷該處套管為套管外壁損傷。該井固井時水泥返高位置在820.0m處，與套管外壁發生腐蝕井段匹配，從側面證實了該組合的準確性。

2.3其他檢測技術組合

在實際工作中，套管破損一般伴隨著漏失，在二連地區經常采用找漏測井結合套管質量檢測的方式，一次性解決油水井問題。特別是目前套損檢測方法對套管接箍位置損傷的判別存在困難，采用找漏測井綜合評價可以解決該問題。

圖6　40臂井徑+電磁探傷組合判斷套管內壁結垢

華北油田二連地區J區塊由于在目的層段有大段膏巖，受地層應力和地層水腐蝕雙重影響，套管腐蝕、變形非常嚴重，根據該情況提出了流量示蹤測井與40臂井徑相結合的方法，在找到漏失井段的同時對該井的套管質量進行檢測，并推測套管的使用壽命(見圖8)。

圖8　流量示蹤+40臂井徑組合解決接箍損傷

3綜合檢測技術的選擇

華北油田二連地區的套損檢測技術有很多種，各類技術的使用都要結合不同的實際情況來選擇。另外，在選擇測井技術時，還應遵循以下原則。

1)根據工程要求及測量目的選擇相應的測量項目。對精度要求不高的、在油管內或過油管測量的井，X-Y井徑測井即能滿足要求。X-Y井徑自身精度不高，但能大致判斷變形位置和井段，由于儀器直徑較小，因而在精度要求不高或在小井眼、油管內或過油管的井可采用其作為油套管初步損傷探測工具。另外，還可用于其他測井項目測井前的通井，判斷大致變形井段，規避其他大直徑儀器在測井過程中的風險。

精度要求較高的井應根據要求采用其他測井技術完成，油管內、過油管測量的井，或需要了解多層管柱損傷情況的井，需采用電磁探傷測井來完成。井內管柱起出的井，可根據該井的需求或視具體井況選擇電磁探傷、40臂井徑或超聲成像測井技術。由于電磁探傷測井和40臂井徑測井技術均受接箍干擾影響較大，因而對套管接箍附近的損傷最好通過超聲成像技術進行探測，或通過與流量示蹤測井組合方式解決該問題。

2)根據工程項目要求，提出相關測井施工要求，以便滿足各類測井的施工條件。X-Y井徑、電磁探傷測井適用于井口帶壓條件下的測量，16臂井徑、40獨立臂井徑成像測井、超聲成像測井需在井內油管起出情況下測量。對井口帶壓、井眼直徑小或油管內探測手段只能依靠X-Y井徑或電磁探傷測井技術。

3)各種技術均有其局限性，單一的測井技術無法全面測量井內套管的情況。特別是電磁探傷測井，其優點可以探測套管內、外壁損傷情況，但對套管變形的判斷和具體壁厚的判斷受其測井方法局限和儀器居中的影響，只能進行定性判斷，需要其他方法配合才能達到準確分析研究的效果。

4結語

針對華北油田二連地區不同區塊的生產測井情況，應采用多種套損檢測技術組合的方式進行測量，組合方式主要有超聲成像+電磁探傷、多臂井徑+電磁探傷的組合等。上述組合技術在華北油田二連地區已經見到了較好的應用效果。

[參考文獻]

[1]吳曉東，李遠超，馬煥英，等.二連油田阿11斷塊油水井套損原因分析及治理對策研究[J].石油鉆探技術，2005，33(1)：9～11.

[2]關松.油水井套損監測技術分析與評價[J].石油儀器， 2010，24(2)：64～66.

[3]張向林，劉新茹，郭云.套管檢測新技術[J].地球物理學進展，2008，23(5)：1641～1645.

[編輯]龔丹

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)5-0036-06

[中圖分類號]P631.84

[作者簡介]毋學平(1965-)，女，碩士，高級工程師，長期從事油氣田勘探開發測井解釋技術工作，muxueping@126.com。

[收稿日期]2015-08-15

[引著格式]毋學平，寧衛東，田文新，等.套損監測技術在華北油田二連地區的應用[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(5):36～41.