套管組合測井找漏技術及應用

張金海，周錦鐘，王中濤，鄭小敏，李寧，李桂山，劉怡辰

套管組合測井找漏技術及應用

張金海1，周錦鐘2，王中濤1，鄭小敏1，李寧1，李桂山1，劉怡辰1

（1. 中國石油集團測井有限公司生產測井中心，陜西 西安 710200；2. 中國石油青海油田勘探開發研究院，甘肅 敦煌 736202）

套管破損或漏失等問題直接影響油氣水井正常生產，國內各大油田先后開展了一系列的套損井治理及檢測工作。其中在套損出水井破損點位置確定過程中，考慮井筒流體不流動時，單一的測試手段難以檢測出流量漏失變化情況，層內剩余油潛力難以被有效挖潛。通過油井臨時改注，采用套管組合測井找漏技術，能準確判斷并識別出水點位置，達到降水出油的效果。以長慶油田套損出水井為實例，通過生產測井組合技術進行套損井出水位置的精確判識，并實施有效綜合治理，從而提高單井產量。該技術目前應用效果較好，具有推廣意義。

套損井；找漏；生產測井；綜合治理

隨著油田開發時間的延長，油水井受固井質量變差、腐蝕等影響[1]，不同程度的套損現象不可避免地發生[2]，在生產過程中受多種因素（如油套管材質、工藝改造等）影響，長期使用的套管容易出現穿孔漏失現象[3]。國內外學者針對工程危害的套損機制、固井技術及防治措施等展開相關研究[4-5]，葉翠蓮[6]等對套管磨損剩余強度做了有限元分析，石巖[7]等對淺層套管漏失井監測與治理進行了相關研究，周生福[8]等對井筒封隔器工具等影響因素和對策進行了相關研究，溫曹軒[9]等、吳宏杰[10]等、謝榮華[11]等、劉子平[12]等通過固井質量及超聲波技術對套管受損性和井筒完整性評價做了相關研究。套損找漏技術在正常生產井中應用較多，在長期關停狀態套損井中應用較少，且該類關停套損井大部分是由于高含水原因導致，原層仍具有豐富的剩余油待挖潛。針對此類關停套損井治理，常用的套管找漏測井手段無法達到測試目的，治理費用也較高。如何有效確定油水井套損部位的精準檢測，是高效治理套損井的前提[13]。

1 技術調研

1.1 技術背景

據統計，長慶油田平均每年新增套損井200余口，目前共有3 100余口套損井（包括正常生產井和已關停井），如圖1所示。

套損出水井的治理問題始終困擾著長慶油田，不僅對油田發展造成危害，使油井產能損失，造成資源閑置浪費，同時也打破了注采平衡關系，嚴重影響區塊的整體開發。因此，開展精細找水綜合評價研究勢在必行。

圖1 長慶油田套損井分布情況圖

1.2 技術研究

長慶油田套損出水井目前面臨兩大難題：一是套損井存在破損位置，但不一定是出水位置，傳統工程機械測井無法準確檢測到套破點是否出水、封隔器卡封找漏由于套管壁腐蝕導致卡封密封性差且存在現場施工有效率和成功率低等問題；二是當套損井井筒壓力井筒和地層壓力地層持平時（圖2b），井筒液面處于靜止狀態，即沒有形成可以使井筒流體流動的負壓時（地層壓力地層大于井筒壓力井筒，圖2a），單一的流量計測井、井溫測井、噪聲測井等均無法檢測出流量漏失變化情況，出水點位置難以確定。

針對以上情況套損井的治理診斷，通過油井臨時改注，使井筒流體流動起來（地層壓力地層小于井筒壓力井筒，圖2c），形成負壓狀態下常規化套破出水井找漏技術，進而有效應用套管組合測井系列，使達到測試目的。該技術可準確判識套破點出水狀況，能為套損井提供精確可靠井筒信息，顯著提升套損井治理診斷效果。

圖2 套破井井筒流體狀態示意圖

2 測井技術系列

生產井套管損壞是國內外油田普遍存在的重大工程問題[14]，國內針對套損井出水研究主要側重“預防”“治理”技術，對診斷技術研究相對不足，診斷技術主要包括井下工具、井下電視、地下管道探頭攝像、工程測井、鉛模印記等[15]。本研究通過在長慶油田的實踐，提出了綜合運用套管組合測井技術判斷套損井出水點的綜合診斷技術，主要運用多臂井徑測井、流量測井、井溫測井、噪聲測井等組合技術尋找出水點位置，優選出不同測井條件下的找漏測井系列，最終形成長慶油田套損井精細出水判識技術體系。

2.1 機械井徑測井

機械井徑測井主要運用多臂井徑儀MIT和MTT完成，通過測量臂和電磁效應來研究套管內徑和壁厚的變化情況。

MIT測井儀[16]的測量臂與套管內壁接觸，將套管內壁的變化轉化為井徑測量臂的徑向位移，再通過井徑儀內部的機械設計及傳遞，變為推桿的垂直位移，并帶動線性電位器的滑動鍵垂直位移或是通過鋼絲繩和滑輪組帶動拉桿電位器變化，通過機械設計使電位差或頻率的變化與井徑的變化成一種線性關系，通過相關軟件輸出三維視圖，可直觀套管內壁結垢及損傷情況。MTT是根據套管缺陷引起的電磁效應研究套管狀況，使用電磁學的方法測量井下管柱壁厚。

其次，方位井徑測井也可檢查套管損傷部位，主要是通過井徑儀測量井徑臂方位，得到套管變形井段的變形程度和變形方位[17]。

2.2 流量測井

流量測井系列主要包括同位素測井、渦輪流量計測井、氧活化測井等。

放射性同位素測井將放射性同位素以一定的方式吸附或結合于固相載體的物質上，再與水配置成一定濃度的活化懸浮液注入井內，井壁上附著的載體帶有放射性同位素，測井儀探測器通過檢測這些同位素釋放的信號，以某種差值的形式反映給地面系統，這種差值的大小就反映了地層的吸水能 力[18]。

渦輪流量計在流量測井中應用較多，是一種速度式流量計。利用懸置于流體中帶葉片的轉子或葉輪感受流體的平均流速而推導出被測流體的瞬時流量和累計流量，轉子響應與流速關系[19]。

氧活化測井主要通過井下中子發生器產生 14 Mev的高能中子來活化水中的氧，被活化后的氧原子處于不穩定狀態，釋放出具有強穿透能力的高能快中子和伽馬射線，可穿過油管、套管甚至水泥環，通過對伽瑪射線時間譜的測量來反映油管內、環套空間、套管外含氧物質的流動狀況，通過管子參數進一步算出水流量。

2.3 井溫測井

井溫測井主要是通過溫度曲線的異常來反映地層流體或井筒流體溫度變化情況。其原理是在原始狀態下，地層溫度與深度的關系基本成線性變化，斜率即為地溫梯度。當井筒內有流體變化時，原始地層溫度受到干擾而形成井溫異常。

2.4 噪聲測井

其原理為井內液體或氣體運動時，由于摩擦作用可以產生具有特征頻譜的聲音[20]。當井眼內湍流通過阻流位置時將產生壓力降，流體的動能在阻流部位轉換成熱能和聲能，因此在阻流位置附近可探測到噪聲。噪聲強度的大小隨著流體流速變化而變化，通常，流速變化可以發生在流體產出口、泄漏口、注水位置、竄槽或套管縮徑等處。噪聲測井儀通過對井筒內流體流動而產生的自然聲場的測量，并研究其頻率和幅度特征，同時結合井筒管柱、射孔位置等相關信息，就可以確定地質參數和井筒的工程狀況。

噪聲和井溫測井組合找漏是利用井筒內套管或油管泄漏處流體所產生的溫度異常進行綜合技術分析，找到泄漏點的可疑位置，然后利用噪聲測井對可疑點進行點測，噪聲測井儀接收流體在泄漏點流動時產生的噪聲，通過曲線的分析解釋，得到泄漏點的準確位置。

通過以上測井系列的介紹，如何進行有效組合，形成合理的設計方案體系，以最少的成本投資獲取最高的利益收獲，是業界關注的重點問題。

3 實例分析

X井是長慶油田采油十一廠的一口采油井，該井于2011年7月完鉆，2011年12月投產延10層，射孔段為1 977-1 979 m（測試過程中遇阻，射孔段未測到），投產初期日產液4 m3，日產油1.7 t，含水57.9%；2017年12月含水率突然升至100%，含鹽量由80 000 mg·L-1降至8 000 mg·L-1左右，井筒動液面從1 400 m上升至4 00 m左右，初步懷疑套破導致高含水；2018年4月在1 864 m處下Y221-114封隔器進行隔采，隔采未見效，2018年9月該井因高含水停井，停井前該井日產液5.6 m3，日產油0 t，含水100%，井口壓力21 MPa，累產油2 700 t，該井生產數據如圖3所示。

圖3 X井延10層生產數據圖（措施前）

從該井生產數據分析可知，受水淹影響本井產能下降迅速，認為原層仍有較大復產潛力。

2019年3月20日對該井實施工程測井（MIT+MTT），結果顯示1 400-1 480 m井段存在明顯套損現象，如圖4所示，成像結果如圖5所示。

從圖4、圖5可知，X井在1 400-1 480 m井段存在多處套損現象，具體出水點位置目前還無法判斷。

由于該井停井時間較長，井筒液面長期處于平衡狀態，即井筒流體處于類似靜止狀態，常規的流量、井溫和噪聲測井在此條件下無法進行測量，為此，將該井臨時轉注，使井筒壓力與地層壓力形成負壓狀態，進而使流體流動起來，達到測試條件。

2019年4月3日對該井進行井溫測井（日注量為7 m3·d-1，考慮井口壓力較大（21 MPa，且泄壓較快，無法加大注入量，未考慮氧活化測井），從井溫測井曲線上看（如圖6），該井僅在1 444-1 448.3 m井段井溫和微差曲線變化明顯，且在1 447.2 m附近變化幅度達到峰值，呈“負異?！?，說明該位置存在熱交換，可能存在套破現象。

圖4 X井1 400-1 480 m井段MIT+MTT測井成果圖

圖5 X井1 400-1 480 m井段套損成像圖

為進一步驗證該結論，2019年4月8日對該井進行噪聲測井，從噪聲測井曲線上看（如圖7），該井僅在1 447.2 m附近噪聲信號最強，進一步確定 1 447.2 m為該井的出水泄漏點。

圖6 X井1 430-1 460 m井段井溫測井解釋成果圖

圖7 X井1439-1452m井段噪聲解釋成果圖

措施單位根據以上測試結果，最終確定X井 1 447.2m為該井的出水點位置，通過工藝措施后，該井含水、動液面下降，回復正常生產產能，生產數據如圖8所示。

從以上測試技術可看出，常規的測試思路無法滿足特殊情況下相關測試要求，且單一的測試手段難以獲取準確的解釋成果，需通過多種測試方式相結合，才能達到最終測試目的。

圖8 X井延10層生產數據圖(措施后)

4 測井系列方案設計

通過多井次的測試實例應用（測試應用效果見表1），總結不同測試條件下的測井系列組合（如表2），形成圖9套損井出水判識方案設計體系。

圖9 套損井出水判識方案體系

表1 套損井出水判識測井技術應用效果表

表2 套損井出水判識測井技術系列表

5 結 論

1）套損井存在破損位置，不一定是出水位置，傳統工程機械測井無法檢測到套破點是否出水、封隔器卡封找漏由于套管壁腐蝕導致卡封密封性差且存在現場施工有效率和成功率低等問題；其次當井筒流體不流動時，單一的生產測試手段難以檢測出流量漏失變化情況，需改變常規測試思路，使滿足測試條件。采用生產測井組合技術可準確判識套破點出水狀況，能為套損井提供精確可靠井筒信息，顯著提升套損出水井治理診斷效果。

2）受井筒或地層等因素影響，需靈活采用不同的生產測井技術，形成合理的設計方案體系。

3）生產測井組合技術在套損井尋找套破出水點位置中應用需求廣泛，在長停套損出水井中應用效果較好，具有推廣意義。

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Leakage Detection Technology With Casing Combination Logging and Its Application

1,2,1,1,1,1,1

（1. Production logging Center of PetroChina Logging Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710200, China;2. PetroChina Qinghai Oil Field Exploration and Development Research Institute, Dunhuang Gansu 736202, China）

Casing damage and leakage directly affect the normal production of oil and gas wells, a series of casing damage well treatment and detection have been carried out in domestic oilfields. About determining aspects of effluent points of casing damaged wells, it is difficult to detect the change of flow leakage by a single test method when wellbore fluid does not flow, the remaining oil in the formation is inefficient tapped the potential. How to accurately find out the positions of effluent points and reduce water cut of oil wells is very important. Through turning the way of thinking that changing oil well to water injection, it can accurately determine and identify the positions of effluent points by using production logging combination technology. Combined technological means to plug these effluent points, the effect of precipitation and oil production can be realized. The examples of casing damaged well are showed in some oil areas of Changqing Oil field. Accurate identification of effluent point positions can be gotten about casing damaged wells by production logging combination technology,and they can be also comprehensively and effectively managed, making oil well productivity improved. The application effect of this technology is remarkable at present, logging series and designs are finally formed, also it has the significance of popularization.

Casing damage well; Leakage detection; Production logging; Comprehensive control

2021-03-11

張金海（1986-），男，湖北省大冶市人，工程師，碩士研究生，2014年畢業于長江大學地球探測與信息專業，研究方向：油藏區域評價。

TE358.3

A

1004-0935（2021）10-1532-05