套损监测技术在华北油田二连地区的应用

2016-04-27中国石油集团测井有限公司华北事业部河北廊坊065007

长江大学学报(自科版) 2016年5期

　(中国石油集团测井有限公司华北事业部，河北廊坊 065007)

套损监测技术在华北油田二连地区的应用

[摘要]华北油田二连地区已开发30多年，该地区各断块具有沉积类型多、断层发育、低孔低渗、非均质性强等特点，多年注采使得该地区油水井经常出现以变形为主的套损，另外还存在套管错断、漏失、错位、腐蚀和破裂现象。套损井占油水井比例有逐年上升的趋势，极大影响了油田产量的提升。通过对油田使用的各种套损检测方法的分析，针对华北油田二连地区不同区块的生产测井情况，提出采用超声成像+电磁探伤、多臂井径+电磁探伤等组合技术进行套管损伤综合检测，应用效果较好。

[关键词]套损类型；套损监测；监测技术；应用效果

华北油田二连地区各区块经历30多年的开发已进入开发的中后期，油水井套管损坏已成为影响油田稳产的突出问题。截至2014年底，二连地区阿南、蒙古林等老油田发生套变、套损的井占二连地区油水井总数的5.8%，并且套损、套变井数每年仍以8%～15.2%的比例增加，极大地影响了油田的正常开发和生产[1]。

在华北油田二连地区由于具有断块发育、储层岩性复杂、低孔低渗、非均质性强、地层矿化度变化大的特点，泥岩蠕变、高压注水、断层导水、压裂作业、重复射孔、频繁修井、套管设计不合理等工程因素都是形成套损不可忽略的因素[2]。另外，在二连地区E区块由于其地层水矿化度很高(达9.23×104mg/L)，腐蚀是造成油田套损的另一个主要因素。套管状况的好坏直接关系到油水井的使用寿命，利用先进的监测技术检测套管的套损位置、类型和程度至关重要。目前，二连地区监测及预防套损的技术主要有超声成像、多臂井径、电磁探伤、鹰眼测井等[3]，笔者通过对上述各种套损检测方法的分析，提出采用超声成像+电磁探伤、多臂井径+电磁探伤的组合技术进行套管损伤综合检测，弥补了单一技术的不足，形成了有效的互补优势，为油水井的修复及区域钻井方案的设计提供了有力支持。

1套损检测方法

由于各种测井方法的测量原理和测量方式不同，套损检测的重点也不同，有的适合检测套管形变，有的反映套管损伤，有的探测套管外壁损伤等。

1.1超声成像测井

超声成像测井是用超声波作为信息载体，通过向井壁发射超声波，并接收其反射回波而成像。利用超声波在不同介质反射强弱不同的原理监测套管变形、错断以及套管内腐蚀现象。优点是能详细了解套管损伤形态，图像显示直观，可为后期作业提供详细信息。缺点是测井条件要求高，受井斜影响大(井斜造成仪器偏心，影响回波幅度和回波时间)，井筒内不能存在气泡，井壁要求干净，受结垢、结蜡影响大。

在正常情况下，套管井中的井径曲线数值是稳定的，若套管井径突然变化，回波幅度图像颜色变化较大，则可能发生了套管腐蚀变形，通过超声成像的纵剖面，可直观显示套管扭曲变形情况。如图1所示，在B1井1499.2～1502.0m段，井眼发生明显变化，在其井筒纵向剖面上套管向内扭曲。

图1　B1井套管扭曲变形

1.2多臂井径测井

多臂井径一般提供套管内径变化、壁厚、椭圆以及射孔层位，随着井径臂的增加，测量精度也会逐渐提高。多臂井径仪主要应用于检查套管的内壁腐蚀、损伤、变形情况，提供管柱剩余壁厚数值及效果评价。优点是测井精度高，可提供准确的套管剩余壁厚，对套管变形、损伤情况反映直观。缺点是受套管结垢、结蜡、异物等因素影响不能真实反映套管壁厚；测量段井斜超过30°时，井筒内仪器受偏心影响较大，测量半径绝对值偏差也会变大，所以该技术一般选择在井斜较小的井中进行作业效果更佳。

图2中16臂井径在1090.0m处显示套管发生了蚀变。图3反映了在1365.0～1374.0m井段常规条件下产生的各类变形，包括套管扭曲、套管结垢、套管内壁局部腐蚀穿孔等。

图2　16臂井径显示套管变形

图3　40臂井径显示套管局部结垢、腐蚀穿孔及变形

1.3电磁探伤测井

电磁探伤测井是基于电磁感应原理，探测井内管柱铁磁物质的缺失，由此判断套管的损伤情况。它的最大特点是可以定性判断油、套管外壁的损伤，还可在双层管柱情况下探测第2层套管的损伤情况。图4中，电磁探伤测井技术清晰反映出1127.0、1138.0及1147.5m处套管外壁存在的损伤，而其他测井方法则无法准确判断。

图4　套管外壁穿孔损伤

2套管损伤综合检测技术

实践证明，套损类型具有一定的区域特性。如在华北油田二连地区H区块，该地区在1500.0～1600.0m井段部分地层地应力影响明显，往往显示套管扭曲变形或椭圆变形；在N区块1350.0m以下检测资料反映井内结垢现象严重，而在1350.0m以上井段经常出现套管腐蚀甚至局部穿孔现象；部分区域受水质影响严重，套管容易出现腐蚀等。各类套损成因不同，单一测井方法受测量原理和测量方式的影响，很难全面描述。因此，对于油水井的套损检测应根据研究区块的特点和具体井况制定测井方案。

2.1超声成像+电磁探伤组合

超声成像测井可以直观地反映套管的腐蚀变形情况，电磁探伤测井可以反映套管是否存在损伤，2种测井方法的结合可有效反映套管的损伤，对全面修复套管起到关键作用。Hxx井应用超声成像+电磁探伤组合精确检测套管损伤的位置、形状，电磁探伤曲线在310.7～311.7m有明显异常，该段套管损伤严重，超声成像显示310.85～311.62m已经穿孔(见图5)。

图5　超声成像+电磁探伤组合判断套管损伤

2.2多臂井径+电磁探伤组合

40臂井径成像+电磁探伤组合是华北油田二连地区套损检测的常规组合，它不仅可以检测套管内外壁的损伤，对套管结垢现象实施评价，确认套管变形状况，而且可以对套管壁厚、平均井径、最小井径、最大井径、套管外壁损伤井段及变形井段进行总体评价。

如图6所示，40臂井径成像测井显示缩径，仅凭多臂井径不能确定是结垢造成的缩径，但结合电磁探伤测井纵向探头测量曲线无明显变化，横向探头所测曲线有相位差变化，说明套管无损伤变形，缩径由内壁结垢所致。上述结垢和缩径现象在华北油田二连地区呈区域性分布，套损监测设计时应考虑区域特征，采用组合测井方式全面反映井内套管质量。

图7显示了套管外壁损伤的评价。N22-40井测量井段为单层套管，808.0～818.0m附近电磁探伤曲线反映套管有明显的损伤，而40臂井径无明显异常反映，由此判断该处套管为套管外壁损伤。该井固井时水泥返高位置在820.0m处，与套管外壁发生腐蚀井段匹配，从侧面证实了该组合的准确性。

2.3其他检测技术组合

在实际工作中，套管破损一般伴随着漏失，在二连地区经常采用找漏测井结合套管质量检测的方式，一次性解决油水井问题。特别是目前套损检测方法对套管接箍位置损伤的判别存在困难，采用找漏测井综合评价可以解决该问题。

图6　40臂井径+电磁探伤组合判断套管内壁结垢

华北油田二连地区J区块由于在目的层段有大段膏岩，受地层应力和地层水腐蚀双重影响，套管腐蚀、变形非常严重，根据该情况提出了流量示踪测井与40臂井径相结合的方法，在找到漏失井段的同时对该井的套管质量进行检测，并推测套管的使用寿命(见图8)。

图8　流量示踪+40臂井径组合解决接箍损伤

3综合检测技术的选择

华北油田二连地区的套损检测技术有很多种，各类技术的使用都要结合不同的实际情况来选择。另外，在选择测井技术时，还应遵循以下原则。

1)根据工程要求及测量目的选择相应的测量项目。对精度要求不高的、在油管内或过油管测量的井，X-Y井径测井即能满足要求。X-Y井径自身精度不高，但能大致判断变形位置和井段，由于仪器直径较小，因而在精度要求不高或在小井眼、油管内或过油管的井可采用其作为油套管初步损伤探测工具。另外，还可用于其他测井项目测井前的通井，判断大致变形井段，规避其他大直径仪器在测井过程中的风险。

精度要求较高的井应根据要求采用其他测井技术完成，油管内、过油管测量的井，或需要了解多层管柱损伤情况的井，需采用电磁探伤测井来完成。井内管柱起出的井，可根据该井的需求或视具体井况选择电磁探伤、40臂井径或超声成像测井技术。由于电磁探伤测井和40臂井径测井技术均受接箍干扰影响较大，因而对套管接箍附近的损伤最好通过超声成像技术进行探测，或通过与流量示踪测井组合方式解决该问题。

2)根据工程项目要求，提出相关测井施工要求，以便满足各类测井的施工条件。X-Y井径、电磁探伤测井适用于井口带压条件下的测量，16臂井径、40独立臂井径成像测井、超声成像测井需在井内油管起出情况下测量。对井口带压、井眼直径小或油管内探测手段只能依靠X-Y井径或电磁探伤测井技术。

3)各种技术均有其局限性，单一的测井技术无法全面测量井内套管的情况。特别是电磁探伤测井，其优点可以探测套管内、外壁损伤情况，但对套管变形的判断和具体壁厚的判断受其测井方法局限和仪器居中的影响，只能进行定性判断，需要其他方法配合才能达到准确分析研究的效果。

4结语

针对华北油田二连地区不同区块的生产测井情况，应采用多种套损检测技术组合的方式进行测量，组合方式主要有超声成像+电磁探伤、多臂井径+电磁探伤的组合等。上述组合技术在华北油田二连地区已经见到了较好的应用效果。

[参考文献]

[1]吴晓东，李远超，马焕英，等.二连油田阿11断块油水井套损原因分析及治理对策研究[J].石油钻探技术，2005，33(1)：9～11.

[2]关松.油水井套损监测技术分析与评价[J].石油仪器， 2010，24(2)：64～66.

[3]张向林，刘新茹，郭云.套管检测新技术[J].地球物理学进展，2008，23(5)：1641～1645.

[编辑]龚丹

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2016)5-0036-06

[中图分类号]P631.84