注入井系统找漏方法研究及应用

郭彦琴

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163458)

0 引 言

注入井漏失是国内外各个油田开发中普遍存在的问题，尤其是油田开发中后期，受注采不平衡、断层、腐蚀等因素影响，注入井管柱漏失、套管成片损坏 (错断、套漏、变形等)大量出现，严重影响了油田的开发效果。刘地渊等[1]指出目前常用找漏技术包括井温法、电磁探伤法、井径法、同位素法以及超声法等多种测井技术，但是这些技术都存在一定的缺陷。他们采用涡轮流量计法在濮城油田成功进行了找漏，但是涡轮流量计的启动排量、无法实现全集流、容易砂卡等缺陷决定了涡轮流量计找漏法具有一定的局限性。井温法找漏是目前油田应用较为广泛的一种找漏技术，但它很难准确定位漏失点。李晨[2]对比了同位素、示踪相关和脉冲中子氧活化测井资料在注水井找漏中的应用效果，但并没给出相关找漏技术的适用条件。人们并没有系统总结注入井漏失类型的类型和特点，注入井找漏仍旧存在一定的盲目型。因此，急需一套系统的找漏方法指导油田开发各个环节注入井找漏。本文对注入井漏失做了科学的分类、总结了其漏失特点，制定了注入井漏失初查和细查方案，并加以应用。

1 注入井漏失分类及特点

注入井按漏失深度可分为地表漏失、浅层漏失和深层漏失三大类。地表漏失是由浅层油套管产生的漏失，注入井及其临井往往有异常漏点显示，因而不宜采用测井仪器找漏。浅层漏失注入液往往通过漏点进入油套环形空间或水泥环缝隙，继续进入浅层地表水层或者通过保护封隔器进入配注层段。浅层漏失由于井筒内温度与注入液温度差别小使井温找漏法常常失效，而井筒内死油等杂质也使各类流量计法找漏失效。深层漏失又可以细分为油、套管漏失和工具漏失。油套管漏失采用各类组合测井方法可以容易判断，工具漏失需要结合因素综合判断。注入井漏失按注入量又可分为高注入量井漏失和低注入量井漏失，目前石油行业上并没有明显的高低注入量界限划分。高注入井漏失相对容易找漏，低注入量井漏失因漏失小、油管内杂质较多各类流量计法和声波法找漏法往往不适用。

2 注入井常见找漏工艺原理及适用性分析

2.1 井温法

井温测井的测试对象是井筒内流体温度场。当注入量不变时，短时间内一口正常注入井井筒内流动温度梯度与深度基本成线性关系。当井筒内有场外流体流入时，原始温度场受到扰动破坏而形成井温异常。因此，井温测井只适用于检查套管外向井筒内漏失，而不适用于检查正常注入井的油管或工具向油套环形空间的漏失。温度传感器具有一定的时滞性，测试的漏失深度并不准确。

2.2 噪声法

井筒内流体通过阻流位置时将压力势能转换为流体的动能，噪声测井仪换能器能够将流体的动能转换为噪声。噪声测井是一种依靠井下换能器接收流体噪声，通过对噪声幅度及频率判断流体的流动位置和流体类型的测井方法，流体动能越小产生的噪声频率越小。因此，噪声测井不适合低漏失井找漏测试。此外，地面噪声源，如电缆振动、施工、发电机等噪声都可对噪声测井产生一定的影响。

2.3 放射性同位素法

放射性同位素测井找漏的基本原理是依靠伽玛传感器跟踪探测放射性同位素随井内流体流动过程监测测试井漏点的。放射性同位素测井按同位素载体形态可细分为固体示踪剂法(吸附放射性同位素的微球)、液体示踪剂法(示踪相关测井)、激发源法(脉冲中子氧活化测井、中子寿命测井)。同位素微球法受微球在注水井中的沉降速度、粒径、沾污及混合均匀程度等对找漏结果具有一定的影响。液体示踪计法和激发源法需要对疑漏井段进行定点测试，不适用于连续测试。受放射性源弥散影响液体示踪剂找漏和激发源法找漏测井时机往往很难把握，计算的流量也容易受油管及油套环形空间面积突变影响。

2.4 流量计法

按照工作原理流量计找漏测井可分为涡轮流量计法、超声波流量计法、电磁流量计法。涡轮流量计是依靠流体流经涡轮传感器壳体时带动涡轮叶片转动实现流量测试的。在一定的条件下，转速与流速成正比。由于涡轮需要克服摩擦力和流体阻力之后才能旋转，因此涡轮流量计具有一定的启动排量。涡轮流量计不适用于低注入量井找漏，而且受流体中杂质影响测试精确度并不高。

超声波流量计是通过超声换能器测量超声波束沿测量管道方向固定长度的流体单元的传播时间差来推算流体流量的。超声波流量计定点测试精度较高，连续性测试精度较低，定点测试时仪器的居中程度对结果也有一定的影响，当流量较低时超声波流量计分辨率较差。

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律测量管道中导电流体流量的。不管流体的性质如何，只要其具有微弱的导电性即可测量。导电流体流经传感器的励磁磁场时产生感应电动势，感应电动势大小与流量成正比。电磁流量计测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，测量精度高。在注水井内电磁流量计集流程度对测试结果有一定程度的影响。

2.5 微量元素示踪法

当多口注水井井组近地表发生漏失时不易使用各类测井方法找漏，笔者将微量元素法归类为注入井找漏方法之一。微量元素法找漏的基本原理是逐次在单一注水井来水源头中投加地层含量极低的水溶性微量元素示踪剂段塞，从周围漏点中取样分析微量元素含量确定漏失来源的实现找漏的。元素法找漏对注水井近地表有漏失点具有较大优势。

3 注入井系统找漏方法

目前石油行业并没有一套系统的找漏方法，找漏过程存在一定的盲目性，找漏效率很低。传统注入井找漏理念为有漏才找漏，这种做法实际为事后补救措施而已。笔者制定了一套注水井系统找漏方案，通过二步走法成功实现了注入井找漏测试。

3.1 注入井找漏初查法

3.1.1 微量元素法

如果注入井地表管线或井口附近油套管漏失，测井找漏方法将无法使用。王珊[3]等建立的基于微量元素示踪对比法是实现近地表油套管和管线找漏的较好方法。因此，应建立区域井组注入水和地表水离子矿化度库，并定期检测地表水矿化度，若地表水矿化度与注入水矿化度库一致，那么井组可能存在浅层管柱漏失，需要进一步核实。

3.1.2 套压测试法

如果套管压力、油管压力持平，那么井下管柱一定存在漏失。因此，应定期对注入井进行套管压力测试。对于油套压持平注水井，王现彬[4]提出的注入井套管投源找漏法是一种较好方法。他采用手摇液压泵经注入井套压测试孔注入放射性液体示踪剂，通过反向注水将液体示踪剂打入油套环形空间，利用测井仪在油管内追踪液体示踪剂，依据计算的水流速度计算流量，并根据流量大小判断注入井油套管漏失位置。

3.1.3 电磁探伤测井普查法

根据区域断层和地应力分布特征建立井下管柱状况长期监测井点是预防和检测注入井漏失的有效手段。电磁探伤测井技术是在正常注入井中进行油套管损坏普查的较好方法。电磁探伤测井仪利用低频涡流检测技术，检测管柱壁厚、破裂、变形等损坏状况。并辅以测量自然伽玛、井温等参数，可以综合分析井下管柱的工作状态。对于出现井下管柱状况异常的井需要利用其他组合测井方法进一步实现找漏。此外，如果监测井进行作业，应该采用那么多臂井径测井对注入井套管进行普查。

3.2 注入井找漏细查法

初查漏失的注水井需要采用组合测井进行细查，从而制定补救措施。生产测井上，对于一口或多口注水井找漏时单纯采用上述测井方法收效甚微，往往需要多种组合测井方法。

笔者统计了常见注入井找漏工艺，进行了对比，见表1。注入井漏失可划分高注入量井漏失和低注入量井漏失。对于高注入量井漏失首先应进行井温测井，再依据温度异常进一步选择选择噪声测试或流量测试，如果选择放射性同位素还需要放射性同位素示踪进一步核实漏点。对于低注入量宜采用注入剖面五参数组合测井法找漏。

表1 各类找漏工艺对比

4 现场应用

目前，朝阳沟和榆树林油田共有水井2 612口，平均每年进行作业维修的有203口井，且逐年呈上升趋势。

4.1 组合测井仪器在找漏过程中的综合应用

漏失初查时发现树86-葡62井正常注入时套压19.6 MPa、套压19.6 MPa，可以该井一定存在漏失。注入压力为0.8 MPa，套压仍为0.8 MPa，注入量16 m3/d。该井封隔器深度1 402.6 m，配水器深度1 413.5 m，注水层位1 418.6～1 423.2 m，地面管线无漏失。考虑到涡轮流量计、超声波流量计启动排量影响，我们制定了示踪相关与电磁流量组合测井仪找漏方案。井温曲线在遇阻井段以上无明显异常，如图1所示，图中曲线自左至右依次为伽马曲线、微差井温曲线、井温曲线、磁性定位曲线、压力曲线。在配水器附近恢复地温，说明注水层位不吸水，初步判断该井套管漏失。

从表2可以明显看出油管无漏失，水全部进入配水器，证实了该井为套漏。

图1 示踪相关与电磁流量组合测井井温测井曲线图

表2 树86-葡62井示踪相关与电磁流量测井结果

为确定漏点位置，在配水器上方释放示踪剂，然后对示踪剂进行跟踪测量，配水器下方无示踪剂显示，可以判断套漏点在配水器上方，且封隔器不密封，一直跟踪到920 m处有同位素显示，判断漏点在 920 m之上。由于示踪剂受井段长度限制，跟踪到900 m左右示踪剂已完全扩散，无法探测。在配水器上方50 m处释放固体微球同位素示踪剂，使其充分混合均匀。图2中自左至右依次为伽马曲线、微差井温曲线、井温曲线、压力曲线、磁性定位曲线，所示同位素测井曲线显示在13 m处有异常点，可以判断该井的漏失点在13 m处。

图2 13 m处同位素异常点测井图

4.2 微量元素示踪找漏应用

葡南油田葡164-36、葡扶166-372、葡163-37及葡扶162-S352井先后出现了地表漏失点，2015年～2016年挖取注水和回油管线、作业验串、大修后找漏失败，2017年采取微量元素示踪剂找漏，漏失区域多口采油井进行过大规模缝网压裂和CO2吞吐实验。按照王珊[3]等微量元素示踪剂找漏方法，建立了葡南油田漏失井区微量元素统计表，见表3，地表水溴化钠含量约2.58 mg/L。采用单一注水井加大注水后，在井口注入溴化钠示踪剂，在周围采油井及地表进行溴化钠含量测试，依据井位分布关系设计了注入示踪剂井3口；第一批取样井为12口井，第二批增加3口取样井；地面漏点取样3口井。

表3 葡南油田4口疑漏失井微量元素统计

当葡164-36井注入溴化钠后与其连通的葡165-37井见示踪剂溴化钠，2017年8月20日示踪剂浓度为9.62 mg/L，地表漏失点溴化钠浓度增加到9.84～10.12 mg/L。而漏失区域内其他注水井加入溴化钠示踪剂后，只是连通的产油井溴化钠浓度增加，漏失处地表溴化钠浓度并未增加。由此认为，葡南油田4处地表漏失为葡164-36井近地表套管漏失造成，并由地表水层流向临井其他3处。

5 结 论

1)各类测井找漏方法都有其适应范围，采取组合测井找漏是一种必然趋势。

2)注入井系统找漏方法建立了完备的找漏方案，找漏时应按照初查和细查两部走，建立常规监测井点有助于漏失井的提早发现和治理。

3)双示踪与电磁流量组合测井找漏方法在能够克服常规流量计启动排量低、固体同位素微球沾污等影响，在低注入井中找漏效果较好。

4)采用微量元素法找漏时要同时统计井内及地表微量元素含量，逐一单井注入微量元素有助于提高找漏效率。