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套管井完好性检测技术黄向东 杨 波 袁宏杰(西安思坦仪器股份有限公司 陕西 西安 710065)摘 要:套管井的完好性对于油田的正常生产非常重要,需要一套能全面、准确及高效地对套管井完好性进行监测的技术方案。而套管形变、套管损伤多参数组合测井仪可用于套管井的形变测量,检测金属套管的质量状况,确定(识别)套管的变形、错断、弯曲、孔眼、裂缝与沾污以及套管外部腐蚀或缺损等状况,指示套损部位的方位,提供井身倾斜角度等信息,还可以精确测量套管的横向、纵向裂缝和套管壁厚。在成像软件的支持下,可绘制套管形变的立体成像图和成像解释成果图。0 引言套管井在生产过程中会受到地层压力及腐蚀性介质等的影响,出现不同程度的套变及套损等现象,套变和套损严重时会影响到油井的正常生产。这就需要能准确、高效地检测出套管井的套变及套腐损伤状况,及时采取相应措施,保证油井的正常生产。西安思坦公司研制的套管形变、套管腐蚀损伤多参数组合测井仪一次下井便可测得套管内径、壁厚、腐蚀、套损方位、地层等信息,可全面、快速地对套管井的完好性做出综合评价。该组合测井仪由多臂井径成像测井仪(含多臂井径、相对方位及井斜参数)、电磁探伤测井仪、阵列式电磁测厚仪、连续陀螺测斜仪、伽玛井温仪、伽玛磁定位仪、遥传仪、滚轮扶正器及柔性短节(可选)等组成,如图1所示。根据测井需要可灵活组合。仪器为全防硫设计,所有外露部件均采用防硫材料加工制作。采用金属加防硫胶圈密封技术,可有效阻止硫化氢气体的侵入。1 检测原理多臂井径采用机械探测臂,探测套管内部的直径(半径),通过测量到的直径(半径)直观判断套管的扭曲、错位等套管形变。 图1 套变、套损多参数组合测井仪电磁探伤测井仪属于磁测井系列仪器,其理论基础是电磁感应定律。给发射线圈通以直流电,在螺线管周围产生一个稳定磁场,这个稳恒磁场在油管和套管中便产生感生电流。当断开直流电后,该感生电流在接收线圈中便产生一个随不同时间而衰减的感应电动势。 在单套管柱结构下,其函数表达式为:式中:T1-套管厚度;1-套管磁导率;1-套管电导率; D1-套管外径; tc-井内温度。套管因射孔、腐蚀、机械加工和撞击等原因造成套管磁导率1和电导率1等参数发生改变,幅度值减小,由其计算出的厚度值随之减小。在双套柱结构下,其函数表达式为式中: -感生电动势;T1、T2为油管、套管厚度; 1, 2, 为油管、套管磁导率; 1,2为油管、套管电导率; D1、D2为油管、套管外径; tc-井温;EX为内、外管相对位置几何校正系数。 电磁探伤仪测井技术成功地解决了在油管内探测套管的厚度、腐蚀、变形破裂等问题,可准确指示井下管柱结构、工具位置,并能探测套管以外的铁磁性物质(如套管扶正器、表层套管等)。阵列式电磁测厚仪的传感器部分由17个线圈构成,1个为激发线圈,16个为接收线圈。激发线圈通过交变电流产生一个交变磁场,接收线圈沿圆周均匀分布构成一个接收阵列。紧贴管壁的接收线圈所探测到的信号所用时间和信号幅度受电磁特性和管壁厚度影响。致使接收线圈中的感应信号相位滞后于激发器电流相位,其滞后量与套管的厚度成比例。 陀螺连续测斜仪采用两个双轴动力调谐陀螺,三个石英加速度计,它们在设计上采用捷联式机械编排,因此必须设计具有精密定位基准的惯性体,陀螺和加速度计通过定位面直接安装在惯性体上,组成惯性测量组件,该组件通过一对轴承被支撑在外壳上。惯性体组件由对转控制机构在测量点上的0和180上定位,可以大大提高寻北精度。惯性体组件的旋转轴与井下探管轴重和,通过探管扶正器又可认为与井筒轴线平行。采用四元素法的空间导航算法,计算出仪器在井中的任意姿态,进而可以得到仪器的方位角和倾斜角,工具面角等参数。2 现场测井实例2.1多臂井径成像测井 上图为化297-2扶余东+56-15.1井,在1757m到1760m处为一缩径。2.2 电磁探伤测井上图为扶余东+56-15.1井,在268m到270m处为一缩径。上图为电磁探伤仪在华北油田高温井牛东一井测试曲线图,最高温度达170。2.3 组合测井下图为40臂井径成像仪+阵列式电磁测厚仪+电磁探伤仪在大庆测井公司标准井的组合测井曲线。3 结论与讨论套变、套损多参数组合测井技术成功解决了在油管内探测套管的厚度、腐蚀、变形破裂等问题,可准确指示井下管柱结构、工具位置,并能探测套管以外的铁磁性物质(如套管扶正器、表层套管等)。通过挂接连续陀螺测斜仪,可指示套管损伤的方位。该组合测井仪已在大庆、大港、华北、江苏、辽河及吉林等油田投入使用,测井效果良好,尤其在华北油田的高压、高温井测试中,仪器工作稳定、测试数据准确,得到油田认可。我们相信,该组合测井仪能够在油田的套管井完好性检测中发挥较大作用。参考文献:1 吴奇 石油中国套管井测井技术的进展、需求与展望. 测井技术,2011,35(6):497-501 2 郭海敏 戴家才 陈科贵 生产测井原理与资料解释 北京:石油工业出版社,20

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