套損檢測技術在氣井的應用

艾志鵬 何婷婷 黃琦

(中國石油西南油氣田公司工程技術研究院， 四川 成都 610000)

套損檢測技術在氣井的應用

艾志鵬 何婷婷 黃琦

(中國石油西南油氣田公司工程技術研究院， 四川 成都 610000)

文中提出根據氣井套管損壞的實際情況，為保證一些工程措施質量而采用多臂井徑儀對氣井開展套管檢測，論述了六十臂井徑儀的技術指標、特點和能力，并給出應用情況。研究和應用情況表明，六十臂井徑儀能夠準確判斷套管彎曲、錯段、變徑、變形等情況，所反映的套損類型及程度清晰、明顯、直觀，實現了對套損的準確檢測和定位，對套損情況診斷，對過程措施的順利施工具有指導意義。

六十臂井徑儀；氣井；套管損壞；應用成果

0 引言

氣井的套管，可能因井底溫度高、井中流體腐蝕、大規模壓裂、酸化等因素引起損壞和變形，從而影響生產或后期工程措施實施。采用井徑成像測井儀組合可實現快速、準確的查明和預報套管損壞的類型、程度，及時發現問題，研究和分析套管損壞原因，便于采取下一步保護和修補措施，已成為套損評價的主要手段。楊旭等結合國內外套損檢測技術新進展，論述了套損檢測技術的發展方向[1]，姚志中提出了四十臂井徑儀測試資料解釋方法及在普光氣田應用情況[2]，張洪等對四十臂井徑儀+MTT和MID-K電磁探傷測井儀的的測井原理及應用效果進行了分析[3]。目前廣泛應用的主要是二十四臂和四十臂井徑成像測井儀，本文根據氣井的實際情況，結合套損檢測實例，對六十臂井徑成像儀及電磁探傷測試組合的測井原理和檢測工藝進行了探討。

1 六十臂成像井徑儀及電磁探傷組合技術簡介

1.1 六十臂成像井徑儀測井技術

(1)測井原理

六十臂井徑儀采用單芯電纜傳輸，其在一周平面上均勻有安裝獨立測量臂，測量時測量臂張開靠在套管內壁上，每個測量臂的數據進行單獨檢測，測量臂上提運動過程中，內徑改變量通過曲軸傳遞—連軸臂—運動塊—至測筒內壓力桿軸上，進行相應的連續運動，同時信號進行連續記錄，直到測井結束。連續記錄的信號被轉變成輸出信號，輸出信號被轉化為電壓信號和數字信號[4]。

儀器同時帶有定位儀，可以確定井斜角和方位角。儀器攜帶的溫度傳感器為軟件溫度校正提供數據，隨著溫度的改變，傳感器參數連續改變。完整的測井數據或者編制成編碼通過電纜傳輸到地面記錄系統和顯示系統，或記錄到存儲模塊里。在地面電腦人工操作下，完成對信號的編譯和解碼，最終計算出套管內徑的變化量，達到測試目的[5]。

(2)儀器參數及特點

①儀器外徑102mm，連接長度1537mm，最大工作溫度175℃，最大工作壓力105MPa，測量范圍4in-10in，測量速度600m/h。工作溫度和壓力指標高，性能穩定，適用性強；

②在不降低檢測速度情況下，六十臂因其具有更小的臂間距，可實現對于套管內壁的孔、洞、縫精細的檢測。

③多臂井徑儀能與電磁探傷儀直接掛接， 實現一次下井同時測得套管內外壁損傷情況。

(3)資料解釋

六十臂井徑儀能夠準確的測量出套管損壞、變形的角度、方位以及套管損壞截面形態[6]。檢測結果經過解釋處理軟件可提供管壁的灰度圖、曲線參數、剖面圖，還可生成三維實體圖和三維色調圖，精確的描述套管內壁，資料解釋主要分為以下幾步：

①60臂井徑儀形成60條井徑曲線，可查看任意深度套管的最大、最小、平均直徑，計算套管模型內徑，判斷該深度套損情況[7]；

②利用解釋處理軟件，生成管壁的灰度圖和立體網格圖，灰度圖通過顏色來區分套損情況，立體網格圖則模擬套管實際情況[8]。

③生成套管剖面圖，將其與標準套管參數進行對比，用于識別擴徑、縮徑等，根據套損位置及損傷狀況，結合套損解釋分類參數，進行套損分類[9]。

④模擬生成三維實體圖，可查看指定深度的三維實體圖，模擬套管的腐蝕、磨損、變形、結垢、裂縫、穿孔，可選取任意一段套管進行旋轉放大，從而直觀的展示套管損壞情況。

1.2 電磁探傷測井原理

磁測厚儀發射器產生交流電磁場，發射出的電磁信號穿過油管，沿著油管外表面傳播，經過一小段距離，然后再次進入油管，被 12 個緊貼油管內壁的接收傳感器接受，電磁信號從發射器到被傳感器接收所用的時間由發射器發出的電磁信號特性和管壁厚度決定。儀器自己帶有一個方位傳感器，這樣，在測井時即使儀器串發生旋轉，它也能重新定向出井壁的高邊[10]。

2 井徑儀檢測的應用

儀器經過室內模擬實驗后，立即開展了現場實際應用。2014年至2016年完成套損檢測18井次，成功率達到90%以上。

2.1 六十臂井徑儀的應用

(1)檢測套損情況。A井于2005年射孔完井，井深3370m，產層井段3356.4～2812.0m，2014年10月進行修井時，起出原井油管后，重新下入外徑73mm油管至1410.4m時遇阻，多次加壓未能通過，判斷可能是套管變形導致遇阻，該井套管程序為139.7mm×3364m，套管壁厚為10.54mm，套管內徑值為118.62mm，為確認套管情況，在該井0～2400m井段進行了六十臂井徑儀套損檢測，檢測成果如圖1所示，檢測結果顯示該井套管有兩處穿孔。其中1376m～1379m處套管，最大內徑118.87mm，最小內徑116.81mm，此處套損情況為穿孔；在1401m-1404m處套管，最大內徑119.63mm，最小內徑116.84mm，此處套損情況同樣為穿孔。結合現場施工情況分析認為，測井解釋結果較為吻合。

圖1 套損類型統計圖

圖2 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

(2)確保工程措施效果。B井是一口報廢井，該井于1976年在井深2349.27m打水泥塞封堵下部水層后，對祼眼段2298～2349.27m酸化，抽汲排液后，日產水3.4m3。由于該井上部產水層未封堵，存在嚴重安全隱患，需對該井上部產水層注水泥塞、下橋塞進行封堵，該井套管程序為177.8mm×2296.48m，套管壁厚為10.36mm，為保證水泥塞和橋塞封堵質量，在封堵前處理井筒堵塞之后，下六十臂井徑儀對井深0～2200m套管進行套損檢測。

檢測解釋結果顯示，該井套管損壞為輕度，沒有嚴重的套損現象，在1770m～2120m井段位于產水層上部靠近產水層的位置套管狀況好，適合注水泥塞和坐封橋塞。

圖3 套損類型統計圖

圖4 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

根據檢測解釋結果，注一號水泥塞在井深2100m形成塞面，下第一個橋塞在井深2080m坐封，注第二個水泥塞在1800m形成塞面，下第二個橋塞在1780m坐封，水泥塞及橋塞均試壓合格。證明六十臂井徑儀對于套管損壞的診斷準確、可靠。

2.2 六十臂井徑儀及電磁探傷組合的應用

C井在進行修井時對原井管柱的永久式封隔器進行了磨銑(4672.66～4685.21井段)，重新下入完井管柱前，為保證封隔器坐封合格，需對磨銑段的套管內部進行檢測。因此，利用60臂井徑儀對該井套管進行檢測，該井4441.84～4905.06井段套管內徑為152.50mm，檢測結果顯示該井4648-4690井段套管間，除4680m處存在輕度套損，其余井段套管內部良好，隨后在完井過程中參考套損檢測解釋結果，成功坐封封隔器于4665.76m。

圖5 六十臂井徑儀解釋擴徑剖面圖

圖6 六十臂成像井徑儀測井解釋圖

3 應用成果和結論

圖7 電測探傷測井解釋圖

(1)六十臂井徑儀實現了更高效率、高精度的檢測，通過同時獲取60條檢測曲線，在不降低測井速度的條件下，更精確識別套管內壁的腐蝕、磨損、結垢的情況，更準確判斷套管彎曲、錯斷、變徑、橢圓變形，其所反映的套損類型及程度清晰、明顯、直觀。

(2)六十臂井徑儀及電磁探傷的測試組合用于定位和評估套管腐蝕、損傷、變形，等具有良好的應用效果，可為油氣田提供及時的套管檢測數據，便于后期處理。

[1]楊旭,劉書海,李豐，等.套管檢測技術研究進展[J].石油機械,2013，(08):17-22.

[2]姚志中.四十臂井徑成像測井在普光氣田的應用[J].斷塊油氣田,2012，(05):678-680.

[3]張洪,李得信,楊西娟，等.套損檢測技術在青海油田的應用[J].測井技術,2012，(01):56-62.

[4]朱君.多臂井徑測井技術在油田套損檢測領域的應用[J].國外測井技術,2008，(04):54-56.

[5]李剛,朱廣亮,王永康，等.多臂井徑成像測井技術及在克拉瑪依油田的應用[J].新疆石油地質,2011，(02):190-192.

[6]陳福利,柴細元,金勇，等.多臂井徑測井檢測套損及其評價方法[J].測井技術,2005，(01):79-81.

[7]張向林,劉新茹,郭云.套損檢測新技術[J].地球物理學進展,2008，(05):1641-1645.

[8]張予生,吳剛.用三十六臂井徑成像測井技術評價套損情況[J].海洋石油,2006，(04):84-87.

[9]關松.油水井套損檢測技術分析與評價[J].石油儀器,2010，(02):64-66.

[10]馬涌貴,劉強.套損組合檢測技術在海外油田的應用[J].國外測井技術,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.

艾志鵬(1990-)，男，助理工程師，現工作于西南油氣田公司工程技術研究院，本科學位，從事測井工程技術研究工作。