測井技術在套損井修復及報廢中的應用

耿青

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司,黑龍江大慶163453)

0 引 言

油水井隨著服役時間的不斷延長,地下套管受工程和地質等因素影響,不可避免出現套管損壞現象。套損井出現后,若不及時修復,就會給油田帶來嚴重危害:①套損井所控制儲量無法動用,造成資源閑置浪費;②套損井就像一顆“毒瘤”,其繼續存在將影響井網的注采關系,造成成片套損;③套損形勢繼續惡化,治理難度會越來越大,注采關系的不平衡無法得到解決,會嚴重影響區塊的整體開發[1]。

近年來,大慶油田每年新增套損井數1 000口左右,而修井工作量在2 000口以上。從套管檢測資料和修井數據統計看,套損井類型以套管變形和錯斷為主,約占套損井總數的80%。修井技術不斷發展,針對不同通徑套損井形成了以沖脹、磨銑和逆向鍛銑為核心的系列整形打通道技術和以密封加固為主要手段的修復技術。對于沒有利用價值或無法修復的井通常采用水泥漿封堵報廢[2]。在套管檢測技術的輔助下,整體修復率保持在85%以上。

在套損井修復需求驅動下,近年來逐步發展形成了較為完善的工程測井技術系列:機械井徑測井系列、聲波測井系列、方位測井系列、電磁測井系列以及可見光電視測井系列[3]。這些檢測資料服務于套損井修復或報廢的全過程:修井前指導修復方案制定,修井中期校準工具深度、調整原修復方案,修井后評價修復效果,以及難于修復井報廢等[4]。隨著錯斷、丟魚等疑難問題不斷增加,常規檢測技術已不能滿足修井的需要,需要進一步完善和發展[5]。

1 利用測井資料指導修復方案制定

如果套損井起出原井油管過程中,管柱能夠正常起出,需要井徑測井、打鉛印等技術檢測套損情況,主要包括套損點深度位置、套損段通徑等,為制定下一步修復措施提供指導。根據多臂井徑測井等檢測結果,對于套損通徑在Φ110 mm以上、套管鋼級為J55的套管變形井段,通常采用沖脹整形技術修復;對于套損通徑在Φ70～110 mm的套管變形和錯斷井段,通常采用旋轉磨銑技術修復;對于套損通徑在Φ70 mm以下的套管錯斷井段,通常采用縱向銼磨銑和逆向鍛銑等技術修復。北A井,多臂井徑資料顯示套變井段為870～872 m,通徑114 mm(見圖1),于是修井方案確定為沖脹整形修復,補貼管選5 m,補貼段定為869～874 m。

圖1 北A井套管修復前(左)、后(右)多臂井徑測井成果

如果套損嚴重,起原井油管過程中,管柱拔不動,通常使用測試電纜連接不同外徑尺寸的加重桿檢測油管的通過性。如果油管通過性較好,可通過電磁探傷等測井方式,明確套變夾持油管的深度位置[6]。圖2給出了喇A井電磁探傷測井曲線,發現806～813 m井段測井曲線異常,解釋為套管嚴重變形并夾持油管。采用燃爆切割方式在套變點以下切割油管,再運用整形打通道技術,將套損井段處理至一定內通徑。如果油管通過性差,則在套變點以上切割油管,然后采用下擊或引領磨銑等方式將油管魚頭處理至套損井段以下,再運用整形打通道技術將套損井段處理至一定內通徑。

圖2 喇A井電磁探傷測井曲線

對于套損嚴重、難于修復的井,要實施報廢,報廢前進行測井取證,如還有修復的可能,則繼續修復;確實無法修復,根據取證資料制定封堵等報廢措施[7]。南A井是1口套管變形和錯斷的多點套損井,前期采用下擊油管、筆尖銑錐銼磨銑斷口、銑錐短接磨銑變形部位等工藝成功恢復套管內通徑至Φ120 mm,之后選用16臂井徑測井,測井成果見圖3。結果顯示,該井從749～790 m井段之間有5處套損(見表1)。分析認為,該井已無利用價值,決定對該井進行報廢。

圖3 南A井多臂井徑測井成果

2 利用測井資料校準修復中工具深度

在套損井修復中,對套管損壞部位實施補貼是較為常用的工藝,加固前后等各工作環節均需要檢測技術提供支持。特別是下加固管過程中,施工隊伍采用逐根丈量油管再相加的方法計算下入深度,由于累計誤差、管柱伸長等原因,深度控制不準確。

表1 南A井測井解釋結果

磁性定位測井技術1 000 m深度誤差可控制在0.2 m以內。圖4給出了葡A井磁性定位曲線與實際管柱深度對比情況,修井工程師在修井過程中,根據測井結果及時調整管柱下入深度,可有效避免套損井段漏封。

圖4 葡A井磁性定位測井曲線與實際管柱對比

3 利用測井資料評價套損井修復效果

采用整形打通道技術或封堵報廢技術治理套損井后,需要對套損井段的修后效果進行驗證。主要檢測修后套管內通徑、套損段位置以及密封效果等。北A井修井后多臂井徑測井成果見圖1(右),檢測補貼段為870～875 m,深度與方案稍有偏差,但覆蓋了損壞井段,補貼段內壁平整,達到了修井目的。

對于套損情況較為復雜的井,通過修復工作節點套管檢測資料進一步判斷損壞程度,驗證修井管柱結構的合理性,及時作出調整,避免施工情況進一步復雜。升深A井是大慶油田升平儲氣庫的1口已報廢老井,根據建庫要求,需對管內水泥塞和油管清理至1 500 m,下入完井管柱,作為監測井。其難點是油管貼套管內壁,P110/13Cr油管較J55套管硬度大,磨銑過程中易開窗。當處理至33.2 m處發現落物壁厚異常,及時對落物材質進行成分檢測,結合多臂井徑成像測井結果(見圖5),發現23～33 m井段套管開窗。為防止套管再次開窗,及時將以套撈為主的施工方案改變為扶正磨銑方案,恢復正常施工。

圖5 升深A井多臂井徑成像測井成果

4 測井技術在大修領域應用展望

常規測井技術受限于套損井段通徑的大小,儀器無法通過套損井段,無法探測到套變點附近及以下井況。因此,需要研究能夠在測井儀器不通過套變點而能夠檢測到套變點狀況的測井技術,以及在套管完全錯斷、下斷口套管丟失后能夠檢測到丟失套管錯開距離和方位的檢測技術,以提高打通道的成功率。對國內外技術調研情況顯示,前視聲波成像探測和電磁追蹤探測技術,可用于探測斷口附近套管技術狀況和追蹤丟失套管[8]。

前視聲波成像探測的技術原理是由多個陣源組成的相控陣探頭,通過激發陣源,干涉形成偏轉合成波束,實現陣源下方探測,使套管損傷部位及套損點之下的套管影像得以更清晰、直觀的顯現,為下一步套管整形和打通道提供可靠依據,前視聲波成像探測技術原理見圖6。電磁追蹤探測的技術原理是通過區分地磁場和套管產生的磁干擾特征,使用磁測數據計算井眼之間的相對位置,再結合定向找通道和定向報廢技術實現下斷口套管丟失井徹底報廢。現場迫切希望這些技術能早日投入應用,進一步提高疑難套損井修復成功率。

圖6 前視聲波成像探測技術原理圖

5 結 論

(1)應用套管檢測技術,可有效指導修井方案制定、校準修中工具深度、檢查修井效果,并為報廢決策提供參考依據,測井技術與修井技術的有機結合,保證了套損井修井措施的針對性和修井成功率。

(2)針對嚴重錯斷井、丟魚井等疑難井修井,急需發展完善前視聲波成像、電磁追蹤探測等測井新技術,實現不過變點探測變點以下狀況、追蹤丟失套管,提高疑難套損井修井成功率和時效。