可打捞测漏仪的研制及试验

吴晓花，徐开放，周 波，张 葳，魏天星，杨成清

1中国石油塔里木油田分公司 2新疆格瑞迪斯石油技术股份有限公司 3中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂

0 引言

井漏是指工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液以及其他流体)在压差作用下直接进入地层的一种井下复杂情况[1]。井漏问题始终是钻井作业现场的难点问题之一，也是制约安全、快速钻井的重要因素[2- 4]。目前钻井现场找漏方法，一般可分为随钻观测和停钻观测两大类[5]。随钻观测方法主要有机械钻速观测法、岩心或砂样观测法。随钻观测法因漏点判断不准，导致下步堵漏作业困难，堵漏成功率低。停钻观测方法主要是用测井仪器找漏点，仪器测量法虽然可靠但因费用以及仪器承压和电缆下放仪器到裸眼段存在卡工具风险而受到限制。钻井现场急需一种方便经济、直观、准确测漏的方法。流量计测漏[6- 7]正是在这种情势下应运而生。

1 流量计测漏漏点判断方法

鉴于井漏主要特点是有流体流动，通过下放流量计监测不同井深处流体流动及其变化就可判断漏点位置。流量计测漏时测点和漏点位置关系见图1。当测点在漏点以下时，测不到漏速；当测点在漏点以上时，则能测到漏速。

图1 测点与漏点位置关系

对于某一钻头尺寸的裸眼漏失，可认为裸眼尺寸是一定的，则所测不同井深处的流速或流量，可分析判断漏点位置。根据所测漏速变化判断是一个漏点还是多个漏点，并通过测点步长调整，确定漏点位置精度。Q为流量：当QB=QC>0，QA=0时，说明漏点在A和B之间；QC>QB>0，QA=0时，说明漏点在A和B以及B和C之间；QC>QB，且流量变化时，说明B～C这一段都漏失；QA>0时，说明漏点在井底。

2 测漏仪主要指标及研制

2.1 主要指标

根据法拉第电磁感应定律，当导体做切割磁力线运动时，导体上能感应出与速度成正比的电势，由此定律可推导出已知管径内流体的体积流量。

(1)

式中：Q—体积流量，m3/s；

B—磁场强度，由流量计内置参数确定，T；

Ue—感应电势，流体流动时在一定范围管径内实测值，V；

D—所测管道内径，m。

测得感应电势Ue，则可标定到该管径内的流速或流量(因油基钻井液导电性差，而该方法要求所测流体具有较好的导电性，故本方法不适用于油基钻井液)。根据该原理专门研制的可打捞储存式测漏仪，主要特点是承压能力高、存储容量大、流量测量精度高且范围广。其主要性能指标见表1。

表1 测漏仪主要指标

2.2 测漏仪研制

鉴于电缆下放测漏仪在裸眼井段存在卡工具风险，且大斜度井和水平井段或复杂井段无法下放，设计了可用于钻杆下放仪器的专用接头及配件见图2，解决测漏仪连接到钻杆的问题，同时保护仪器。因为电缆作业一般会比起钻更节省时间，整个测漏仪器串尺寸设计成可通过打捞快速起至地面。对于井况好的井，测漏仪也可直接用电缆下放实现快速测漏。

(1)测漏接头。采用无磁材料，避免监测时信号干扰。接头内设计悬挂腔等。

(2)打捞头。用钻杆测漏完后，可通过在钻杆内下电缆将测漏仪打捞出来，用原测漏钻杆进行堵漏，实现一趟钻测漏堵漏一体化作业。

(3)测漏辅件。①过流托环：保证过流，同时悬挂仪器串；②导向筒：打捞后再次下放时测漏仪能自动进入到设计位置。

图2 测漏仪结构示意图

3 室内评价试验

模拟井筒内径为300 mm，高为5.52 m，室内评价试验装置见图3。将仪器串放置到测漏接头内部后，固定到模拟井筒内。

图3 室内评价试验装置图

向模拟井筒注满水，开排水口水龙头，待放出40 L水后关水龙头，重新注水，其试验记录见表2。

连接到专用测漏软件后，显示数据曲线如图4所示。由图4试验可知：

(1)监测数据真实反应了水龙头放水试验过程。

(2)漏速过慢时，如开水龙头1/4时，对应漏速0.3 m3/h时监测效果不理想。

(3)水龙头开1/2，即漏速达0.8 m3/h时，可以明显监测到漏失。

4 现场试验

某井钻至5 578 m，控压排污时发生失返性漏失。测漏时液面距井口70～80 m。该井测漏存在以下难点：

表2 室内评价试验数据记录表

图4 室内评价试验曲线

(1)前期划眼困难，无法用电缆测井方式测漏。

(2)裸眼段长，井深2 458～5578 m时存在卡工具风险。

(3)钻井液密度达1.95 g/cm3，结合当前井深，对测漏仪器抗压要求高。

鉴于以上原因，本次测漏选用抗温150 ℃，抗压110 MPa储存式测漏仪，采用钻杆下放方式，根据现场实钻情况和仪器承压能力，选取几个关键点进行测量。测漏时，从环空灌浆，排量10 L/s，仪器静止时间约3 min，结果见表3。

由表3可知，井深3 516 m以上漏速相对稳定，说明这一段没有漏点；井深3 516～4 004 m时漏速28 L/s下降至13 L/s，漏速变小说明该井段有漏点；仍有约13 L/s的漏失，说明4 004 m以下还有漏点；井深4 004～5 098 m，漏速保持在约13 L/s，说明该井段没有漏点；井深5 098 m以下有漏点。

表3 现场测漏试验数据记录表

综上述分析，本井存在两个漏失段：3 516～4 004 m；5 098 m以下至井底(因5 098 m以下未实测，不能确定更精确位置)。

测定漏失段后，根据前期实钻情况以及地质资料，认为3 516～3 560 m漏失可能性较大。现场对3 480 m以下进行打水泥封堵成功，印证了本次测漏结果和实际相符。

5 结论及建议

(1)可打捞测漏仪可用钻杆下放、也可用电缆下放进行测漏。设计的专用测漏接头，解决了仪器入井安全以及和钻杆连接的问题。钻杆下放测漏方法，解决了复杂井况或大斜度井、水平井时电缆无法下放测漏的难题。

(2)通过导向筒和打捞头等设计组合，测漏后可打捞出测漏仪，再用原管柱进行堵漏，实现了测漏堵漏一体化作业。当需要复测时，也可用电缆再次下放仪器测漏。

(3)通过室内评价，Ø300 mm的管内，漏速0.8 m3/h就可测到漏点，满足现场钻井测漏漏速要求。

(4)现场试验表明，对于钻井液密度1.95 g/cm3，压力达100 MPa的井况，仪器能正常测漏，满足大部分钻井测漏压力要求。

(5)因本测漏方法须仪器出地面后才能判断漏点，存在滞后性。建议测前确定测点时，对重点段要加密监测；测后根据地质资料、实钻资料等，进一步确定漏失位置。