套管质量检查测井技术教材

1、套管质量检查测井技术套管质量检查测井技术前 言 随着油田的开发，套损现象越来越严重；据统计随着油田的开发，套损现象越来越严重；据统计,我我油田油田2003年套损井年套损井45口，口，2004年年63口，口，2005年年75口，口，2006年年113口，口，2007年年122口，套管损坏有逐年增加的趋口，套管损坏有逐年增加的趋势。严重的套损不仅导致本井停产，而且也影响到邻井乃势。严重的套损不仅导致本井停产，而且也影响到邻井乃至区块的正常开发，对油田开发生产造成较大影响，成为至区块的正常开发，对油田开发生产造成较大影响，成为制约油田挖潜、阻碍油田持续稳产的重要问题，因此，了制约油田挖潜、阻碍油田持

2、续稳产的重要问题，因此，了解油水井井下管柱技术状况，及时进行套损井综合治理和解油水井井下管柱技术状况，及时进行套损井综合治理和预防是油田后期开发的重要工作之一。目前我公司对套管预防是油田后期开发的重要工作之一。目前我公司对套管质量进行检测的测井方法主要有四十臂井径、十六臂井径、质量进行检测的测井方法主要有四十臂井径、十六臂井径、井壁超声电视和电磁探伤等。井壁超声电视和电磁探伤等。 腐蚀穿孔腐蚀穿孔破裂破裂断落断落断口周围有坑槽断口周围有坑槽带带 40臂井径测井 4040臂井径测井是检查套管腐蚀、破裂、变形臂井径测井是检查套管腐蚀、破裂、变形等各种异常情况的一种测井方法。仪器的等各种异常情况的一

3、种测井方法。仪器的4040条井条井径臂都是独立工作的。测井时，每一深度点都有径臂都是独立工作的。测井时，每一深度点都有一个张开最大和最小的井径臂分别触发两个继电一个张开最大和最小的井径臂分别触发两个继电器，从而记录下该深度点的最小内径和剩余壁厚器，从而记录下该深度点的最小内径和剩余壁厚值。连续测井时，则记录下沿深度变化的最小内值。连续测井时，则记录下沿深度变化的最小内径和剩余壁厚曲线。根据这两条曲线就可以判断径和剩余壁厚曲线。根据这两条曲线就可以判断套管状况。仪器测量精度为套管状况。仪器测量精度为0.5mm0.5mm。40臂井径测井仪实物图臂井径测井仪实物图剩余壁厚最小内径剩余壁厚最小内径剩余

4、壁厚最小内径剩余壁厚最小内径 井40臂井径测井成果图46 井X-Y井径测井成果图46十六臂井径测井十六臂井径测井 通过十六个独立测量臂与套管接触，将通过十六个独立测量臂与套管接触，将套管内壁的变化转换成电信号并传送到地面套管内壁的变化转换成电信号并传送到地面采集系统，经解释处理后，可显示十六条井采集系统，经解释处理后，可显示十六条井径曲线和最大井径、最小井径及平均井径曲径曲线和最大井径、最小井径及平均井径曲线，同时可处理出套管三维立体图以及内壁线，同时可处理出套管三维立体图以及内壁彩色成像效果图，套管内壁状况在彩色成像效果图，套管内壁状况在360360o o范围范围内可视。内可视。十六臂井径测

5、井十六臂井径测井仪器技术指标仪器技术指标外径：外径：70mm长度：长度：2000mm耐温：耐温：125（ 150）耐压：耐压：60Mpa （ 80Mpa ）测井速度：测井速度：600 m/h 1000 m/h采样间隔：采样间隔：1.0cm 、2.0cm 、2.5cm 、5.0cm测量范围：测量范围：74mm 188mm分辨率：分辨率：0.46mm16臂井径测井仪实物图16臂井径测井仪测井图十六臂井径测井十六臂井径测井超声井壁成像测井 超声成像测井是用超声波作为信息载体，通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。过向井壁发射超声波，并接收其反射回波而成像

6、。仪器的超声换能器仪器的超声换能器( (探头探头) )由电机带动绕井轴旋转，由电机带动绕井轴旋转，对井壁进行扫描。仪器探头每秒钟旋转对井壁进行扫描。仪器探头每秒钟旋转5 5周，每周周，每周发射并接收发射并接收512512次超声波信号，通过对超声波信号次超声波信号，通过对超声波信号进行处理，形成回波幅度和回波时间图象。由于进行处理，形成回波幅度和回波时间图象。由于回波幅度反映井壁的物理特性，回波时间反应井回波幅度反映井壁的物理特性，回波时间反应井眼形态，因此根据超声电视图象就可直观地判断眼形态，因此根据超声电视图象就可直观地判断套管状况套管状况。超声井壁成像测井+ +2mm2mm 耐温：耐温：1

7、251250 0C C 耐压：耐压：60MPa60MPa 分辨率：纵向裂缝：分辨率：纵向裂缝：2mm2mm 孔眼直径：孔眼直径：8mm8mm超声换能器超声换能器扫描迹线扫描迹线入射波入射波与反射波与反射波方位线圈方位线圈上提上提每秒钟每秒钟5 5圈圈井壁井壁超声成像测井的数据采集 井下超声成像测井需要有足够均匀井下超声成像测井需要有足够均匀和密集的数据采样间隔，以保证测井数和密集的数据采样间隔，以保证测井数据能够较好的覆盖探测范围，从而达到据能够较好的覆盖探测范围，从而达到较高的探测精度。井下仪测井时，换能较高的探测精度。井下仪测井时，换能器在井中一边匀速旋转一边匀速上移，器在井中一边匀速旋转

8、一边匀速上移，很显然，换能器声束在井壁上的扫描线很显然，换能器声束在井壁上的扫描线将是一条螺旋线将是一条螺旋线 。超声成像测井仪采样示意图超声成像测井仪采样示意图超声成像测井采样间隔超声成像测井采样间隔 当井眼直径当井眼直径d d为为124mm124mm、测井速度、测井速度V V为每为每小时小时9090米、换能器每秒旋转速度米、换能器每秒旋转速度n n为为5 5周、每周、每周发射声脉冲的次数周发射声脉冲的次数f fr r为为512512时，井下成像时，井下成像测井的纵向采样间隔测井的纵向采样间隔S SZ Z和周向采样间隔和周向采样间隔S S分分别为别为: : mmnuSz5mmfdSr76.

9、0 电磁探伤仪的物理基础是电磁感应原理即法拉弟电磁电磁探伤仪的物理基础是电磁感应原理即法拉弟电磁感应定律。给绕线螺线管通以直流电，在螺线管周围产生感应定律。给绕线螺线管通以直流电，在螺线管周围产生一个恒定磁场，当断开直流电后在螺线管周围产生一个同一个恒定磁场，当断开直流电后在螺线管周围产生一个同原磁场方向相反的磁场，该磁场在线圈中便产生一个随时原磁场方向相反的磁场，该磁场在线圈中便产生一个随时间而衰减的感应电动势即：间而衰减的感应电动势即：dtdBs 其中：其中：为感应电动势；为感应电动势；s线圈面积（线圈面积（S=S1NK），），S1为为单一线圈面积、单一线圈面积、N为线圈匝数、为线圈匝数、

10、K为磁常数；为磁常数； B为磁通量为磁通量。 电磁探伤测井原理1 1、单层管柱结构，感应电动势、单层管柱结构，感应电动势函数表达式为函数表达式为 1 = f(T, , ,D,t) 式中：式中：T-T-套管厚度套管厚度 -套管磁导率套管磁导率 -套管电导套管电导率率 D-D-套管外径套管外径 t-t-温度。温度。2 2、双层管柱（如有油管和套管）结构时、双层管柱（如有油管和套管）结构时 2 = f（T1T21212D1D2tEX） 式中：式中： T1，T2 油管、套管厚度油管、套管厚度 1，2 油管、套管磁导率油管、套管磁导率 1，2 油管、套管电导率油管、套管电导率 D1，D2 油管、套管直径

11、油管、套管直径 t 温度温度 Ex 介质几何形状和几何位置的校正系数。介质几何形状和几何位置的校正系数。 电 磁 探 伤 测 井 原 理 在正常情况下，钢管磁导率在正常情况下，钢管磁导率、电导率、电导率、外径、外径D D和井和井内温度内温度t t都已知，只有钢管壁厚都已知，只有钢管壁厚T T未知。因此，测得感应未知。因此，测得感应电动势电动势11、22时，就可以得到内、外管壁厚度时，就可以得到内、外管壁厚度T1T1、T2 T2 即方程（即方程（1 1）、（）、（2 2）的联立解）的联立解 此时计算出的管壁厚度，计算出的管壁厚度，是损坏部位的均匀壁厚（视厚度）。是损坏部位的均匀壁厚（视厚度）。

12、如果钢管有损伤，那么如果钢管有损伤，那么、等参数就会变化，感应等参数就会变化，感应电动势即相应地随之变化，测得的感应电动势的变化反电动势即相应地随之变化，测得的感应电动势的变化反映了套管的损坏情况映了套管的损坏情况, ,这就是这就是“探伤探伤”的原理。（该仪器的原理。（该仪器带有温度探头，可以辅助判断流体的窜漏）带有温度探头，可以辅助判断流体的窜漏）电 磁 探 伤 测 井 原 理上扶正器上扶正器伽马探头伽马探头下扶正器下扶正器井温探头井温探头长轴探头长轴探头A横向探头横向探头B短轴探头短轴探头C电电磁磁探探伤伤仪仪器器结结构构示示意意图图 长度：长度：2100mm 外径：外径：42mm 适应管

13、柱直径：适应管柱直径：63342mm 耐温：耐温：120C 适应管柱厚度：适应管柱厚度： 3 12mm 耐压：耐压：80 MPa 测量精度：单套测量精度：单套0.5mm0.5mm，双套内管，双套内管0.5mm0.5mm，外管，外管1.5mm1.5mm 纵向裂缝分辨率：内层管柱纵向裂缝分辨率：内层管柱75mm75mm；外层管柱；外层管柱200mm200mm。 横向裂缝分辨率：管柱周长的横向裂缝分辨率：管柱周长的1/31/3（内层管柱）（内层管柱） 仪仪 器器 的的 技技 术术 指指 标标电磁探伤模拟测井实验电磁探伤模拟测井实验TEXPUUA1UUB1 UUC1电磁探伤模拟测井实验电磁探伤模拟测井

14、实验TEXPTEXPUUB1UUB1UUC1UUC1UUA1UUA1电磁探伤模拟测井实验电磁探伤模拟测井实验TEXPTEXPUUB1UUB1UUC1UUC1UUA1UUA1 缝高缝高 缝宽缝宽 75mm 1mm75mm 1mm 100mm 2mm100mm 2mm 75mm 2mm75mm 2mm 在在137米处，米处，B电极曲线和电极曲线和C电电极曲线有明显的负极曲线有明显的负异常，在异常，在A电极曲电极曲线上显示双峰，在线上显示双峰，在噪声曲线和壁厚曲噪声曲线和壁厚曲线上也有异常显示，线上也有异常显示，可以推 断 出 ， 在可以推 断 出 ， 在137米处套管错断。米处套管错断。1013电磁探伤成果图电磁探伤成果图电磁探伤实例电磁探伤实例 1417.01418米套管有米套管有损伤。损伤。在在1430米的接米的接箍上下的套管都箍上下的套管都有损伤。有损伤。 油管深度油管深度102.0米。米。38-25-18 表层套管深表层套管深度度115.4米。米。该井是侧钻井，该井是侧钻井，未射孔而井口有未射孔而井口有油气产出，经电油气产出，经电磁探伤测井，没磁探伤测井，没有发现套管有异有发现套管有异常损伤，用井温常损伤，用井温曲线判断，流体曲线判断