油田废弃井探测定位技术研究

柳言国，刘 超，王遂平，孙振华，陈 凯，杨为刚，谭晓琳，尹春峰

(中国石化胜利油田分公司技术检测中心，山东东营 257000)

胜利技术检测中心腐蚀与防护研究所利用多种管道探测、检测技术，解决了油田废弃井的现场快速、准确定位的难题。2017年完成1 236口废弃井探测定位工作，开挖验证(部分)定位准确率达91.5%，为油田永久封堵废弃井，消除油区废弃井泄漏安全隐患，降低安全环保风险提供了强有力的技术支撑。

1 废弃井探测工作的背景与意义

油田各种关停、废弃油水井逐年增长，现存废弃井总量巨大。到2015年底有各类尚未永久封堵的油水气等废弃井7 000余口，其中有2 000余口废弃井由于城市改扩建或基础资料不完善等原因，无法确定井口位置，加之当前废弃井探测既无“标准或规范”又无“技术或设备”，因此上述“位置不明的废弃井”的定位工作成为亟待解决却又无从下手的难题;另外，还有1 000余口位置基本明确的废弃井，由于位于水域、道路、深埋等复杂条件下，需要精确定位，降低开挖施工费用，避免盲目开挖带来的工农、市政赔偿。

近几年，由于油田开采工艺不断变化，油田底层能量发生明显改变，部分老旧废弃井又恢复了地层压力与产油能力，未永久封存的废弃井已逐渐成为油区内的严重安全隐患，部分废弃井甚至已经发生了泄漏、渗漏问题。

2 废弃井探测工作技术研究与探索

2.1 废弃井探测可行性分析

通过废弃井结构与封井方式调研，废弃井主体结构为钢质管状，竖直埋于地下，长度可达数千米，管状结构顶端位置距离地表通常约1～2 m。从结构分析，废弃井主要会对周围环境产生电磁信号，因此适用电磁检测技术予以识别。此外，废弃井与集输管道结构类似(只是敷设方向不同)，理论上管道检测或探测技术对废弃井应有一定信号响应。目前常用的电磁法管道检测技术有以下几种。

2.1.1 地下金属探测技术

该技术利用电磁感应的原理，有交流电通过的线圈产生迅速变化的磁场。这个磁场在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。以此来寻找地下金属物，根据废弃井金属信号的响应，确定废弃井位置。

2.1.2 金属磁记忆检测技术

在地球磁场环境中，铁磁性材料处于交变应力作用下或是腐蚀应力作用下会发生不断磁化与退磁现象，周而复始的加强后，在应力集中或缺陷处会产生漏磁场，这些漏磁场会导致附近的大地磁场产生扭曲变形而形成异常信号。根据废弃井影响地表地磁原理，来确定废弃井位置。

图1 金属磁记忆检测原理

2.1.3 瞬变电磁检测技术

基于瞬变电磁原理的仪器检测埋地金属管道时，仪器首先在发射线框周围建立一次磁场。这个随时间陡变的磁场在管体中激励起随时间变化的“衰变涡流”，从而在周围空间产生与一次磁场方向相同的二次“衰变磁场”，二次磁场穿过接收回线中的磁通量随时间变化，在接收回线中激励起被测电动势，归一化的脉冲瞬变响应可以反映被测管段金属管体的金属壁厚蚀失量。根据对废弃井金属量(总质量)的响应，来确定废弃井位置。

2.1.4 探地雷达检测技术

探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。

根据废弃井与周围土壤存在明显界电性差异，通过分析反射电磁波可以确定废弃井位置。

图2 瞬变电磁检测原理

2.1.5 PCM 管道探测技术

依据等效电流衰减程度，分段评价防腐层老化性能的技术，其检测结果反映了防腐层的绝缘电阻性能，适合于埋地管道外防护层基线检测、评价，或者是破损点的粗略定位，在检测防腐层的同时还能探明管道走向与埋深，初步排查阴极保护系统搭接问题点。根据对废弃井磁场异常有响应，从而确定废弃井位置。

2.2 筛选技术现场试验情况

应用金属探测技术、磁应力检测技术、瞬变电磁检测技术、探地雷达检测技术、PCM管道探测技术等5种技术，对胜采、东辛11口常规无法定位的废弃井进行试验性探测，并经开挖验证，有7口实现准确定位，探测准确率达到63.6%。进一步试验验证了金属探测技术、磁应力检测技术、瞬变电磁检测技术等3种检测技术，对废弃井检测有较好的信号响应，探地雷达检测技术、PCM管道探测技术可以一定程度上辅助排除金属管道等干扰信号。

2.3 组合探测方案更有效

通过试验初步确定了各种技术对于废弃井的特征信号，根据废弃井口的金属频率特性、井口的几何特性、金属质量特征以及应力特征信号，创造性地提出了废弃井组合探测技术，并制定了标准化的探测流程，使废弃井检出率提升至70%以上。

3 废弃井探测实践

3.1 探测工作概况

按照要求对胜利分公司井口不落实的废弃井开展了集中查找落实工作，目标是完成1 236口废弃井的探测定位工作，探测准确率达到80%以上。

截止2017年10月31日完成全部探测工作，实际定位探测废弃井1 201口，对其中各采油厂的341口废弃井进行了开挖验证，312处井口定位准确，准确率达91.5%，圆满完成计划工作任务。

3.2 废弃井探测工作发现的问题

a)部分废弃井已泄漏，经探测确定井口位置，消除安全隐患，避免安全事故发生。例如:GLL27－8，大名铝门窗加工厂厂房内，油已沿墙壁流出。GLL27－12，胜动集团厂区内，有油溢出。

b)部分废弃井被雨水冲击后漏出地面，经探测确定井口位置，告知使用单位，消除安全隐患，避免安全事故发生。

c)部分废弃井位于事故后果严重区域，经探测确定井口位置，告知使用单位，消除安全隐患，避免安全事故发生。例如:GDN22N1，位于民房院落内，义138位于藕池内。

4 实施后的效果

a)废弃井准确定位，最大限度降低由于废弃井泄漏而引起的经济损失、能源浪费和环境污染，具有显著的经济及社会效益。

废弃井一旦发生泄漏，极有可能造成可燃油气介质泄漏甚至喷发，污染周边环境，造成地方财产损失。胜利油田现有各类尚未永久封堵的油水气等废弃井7 000余口，探测发现废弃井泄漏风险比例约为5%，按照80%废弃井探测准确率，废弃井环境污染赔偿及财产损失赔偿按平均10万/口计算，本项工作全部完成后在避免废弃井环境污染赔偿及财产损失赔偿方面具有2 800万元的潜在经济效益。

b)废弃井准确定位，可以最大限度降低开挖施工费用，避免盲目开挖带来的工农、市政赔偿。

c)废弃井准确定位，为油田永久封堵废弃井，消除油区安全隐患，降低安全环保风险提供了强有力的技术支撑。

废弃井安全隐患巨大，随着《中华人民共和国环境保护法》的实施，油田乃至中石化对废弃井进行隐患治理。废弃井探测准确定位，为油田永久封堵废弃井，消除油区安全隐患，降低安全环保风险提供了强有力的技术支撑。

d)废弃井准确定位，具有良好而广阔的市场前景。

当前，各油田均存在部分废弃井口不落实的问题，此项工作的开展，为消除安全隐患，最大限度地降低由于废弃井泄漏而引起的经济损失、能源浪费和环境污染，具有显著的经济及社会效益。