检测套管损伤及套管外地层出水技术探讨

摘 要：油气井的套管受地层应力、机械损伤、电化腐蚀等诸多因素的影响会发生变形、腐蚀、穿孔等现象，直接损害油气水井的稳定生产，套损检查及漏点检测在油气田的开发过程中占有非常重要的位置。本文介绍了一种充分利用现有生产测井仪器资源，能一次下井完成套管质量检查，找出漏点位置或管外出水层位的测井方法。

关键词：生产测井；套损检查；窜槽；扇区水泥胶结；40臂井径成像；电磁探伤

目前国内像大庆、胜利、辽河等许多油田相继进入后期开发阶段，多数油气水生产井已经作业多年，普遍存在不同程度的套管p伤和地层窜漏现象，而在塔里木克拉、四川罗家寨、龙岗等地区的部分生产井由于地层异常高压或固井质量不好等原因而导致管柱泄漏、环空带压、地层窜槽，致使油气井含水上升、产能下降、注水井不能按照设计方案有效驱替油气，乃至影响生产的安全进行，因而进行套管质量检查以确定生产井工作状态并检测出套管外地层出水位置就显得尤为重要。

一、原有方法评价

（1） 同位素示踪

同位素测井受沾污影响较重，使得测井结果多解性较强，而且对环境影响较大。

（2） 流量测井可以找漏，但不能反映管外流体窜槽。

（3） 单独多臂井径测井受仪器所限，对于套管内壁损坏较轻但外壁损伤严重的情况效果不佳。

（4） 注硼中子寿命测井效果易受窜槽部位高压水层的影响而降低准确率，而且对套管质量没有检查能力。

（5） 国内外其它较成熟的井径系列、声波成像系列、井下电视成像测井等都有各自的局限性，难以获得理想的测试效果。

二、测井方法原理

1. 扇区水泥胶结（SBT）测井

① 扇区水泥胶结测井仪固有功能利用

扇区水泥胶结测井是目前检测固井质量最有效的测井仪器之一，它采用了2英尺源距的8对发―收换能器阵列来测定套管周围8个45°区块的声幅；同时提供标准3英尺幅度和5英尺全波检测。由于采用较短源距减少了声波传输衰减，测量结果基本不受快速地层的影响；声波能量的定向发射突出水泥与地层界面的效应，不受井内流体特别是重泥浆和含气液的影响，可以沿着套管整个圆周纵向、横向测量水泥胶结情况，准确判断出窜槽、水泥环的局部缺失等固井质量问题， 准确评价第一界面存在的槽道、孔洞的位置、大小及分布情况。声波变密度VDL曲线可以定性分析反映第一界面、第二界面胶结质量 。测量结果以灰度图的形式直观地显示套管和水泥环的胶结情况。八扇区胶结成像图在管外有水泥胶结呈黑色，反之呈白色。 声幅曲线 、变密度图在管外有水泥胶结并胶结良好时，声幅数值低、套管波信号弱，地层波信号强；反之，若管外无水泥胶结或水泥胶结不理想，则声幅高，套管波强，地层波弱。

② VDL测井资料的功能扩展

声波变密度测井仪所测资料中的VDL全波列信号在过去的实际应用中一般被用作定性分析第一、第二界面水泥胶结质量的好坏，但是随着技术的不断进步使得一些以前不能实现的分析方法正在逐步成为现实。对于地层中的高压出水层位，VDL全波列信息中的地层波信号也有着相应的反应。出水层位的存在势必会影响到相应地层波的幅度和时间数值，经过认真分析完全可以分辨出此种异常并加以利用，最终将地层波幅度信息剥离出来并拟合成地层波幅度曲线，就可以很好的辨识出水层位。

2. 40臂井径成像测井

40臂井径成像测井仪属于机械式井径测井仪器，仪器的传感器采用的是非接触式位移传感器，测量精度以及灵敏度都比较高，测井时可以同时测得40条单臂井径曲线、相对方位曲线以及自然伽马和井温曲线，仪器每个臂的直接测量值为套管半径值。地面系统通过深度自动校正，把40条测量臂的数据绘制成三维成像图，直观反映套管的变形、错断、弯曲、内壁腐蚀等信息。该仪器对套管内部井径的测量效果非常优秀，有着较高的准确率。测量精度可达到1L。

东辛采油厂一口井作业时发现在2334米-2338米井段套管内径减小，阻碍工具通过，遂进行井径成像测井。确认该井套管在上述井段因受外力作用发生扭曲，致使套管产生局部缩径、局部扩径，2331.3米-2333.6米有轻微损伤，图示清晰、直观，测量精度也有较好的表现。但由上图亦可以看出，该种仪器真正获得的仅仅是套管内壁数据，其余的成像分析都是基于套管壁厚固定计算而得到的，如果套管外壁发生严重损伤而内壁却无大碍的情况下，40臂井径成像测井是不能做出真实评价的。

3. 电磁探伤测井

目前国内多家测井公司都装备了俄罗斯生产的电磁探伤测井仪，该种仪器属于磁性壁厚测井仪的一种，其最大的特点是可透过钢套管探测管外的损坏、裂缝 、错断、变形、腐蚀、等情况。测量过程中任何一种类型的泥浆或者套管壁上的石蜡、水泥块的沉积物都不会影响测量结果。但是其缺点是探测精度较低，分辨率达到30L，我们将其作为一种测厚仪器即可。重点是利用其对套管壁剩余壁厚的测量功能，而不是井径仪的计算数值。

电磁探伤测井仪在河口的一口井中的实测中，该井套管在1357.4米处某单根套管的中间断裂，下段套管向下坠落近2米，其间已无铁磁物质剩余，探伤仪A、B、C三个探测器的各条曲线所显示的剩余壁厚同时归零，很好的反映了套管的电磁特性。由此井资料可知电磁探伤仪可透过内层钢管探测外层钢管的壁厚和损坏、裂缝 、错断、变形、腐蚀、漏失、射孔井段、内外管的厚度等状况，可发现裂缝型缺陷、破裂缺陷、管壁腐蚀和机械磨损井段、爆炸射孔段和筛管以及接箍处脱接等复杂情形。

三、结论

（1）扇区水泥胶结、40臂井径成像、电磁探伤组合测井克服了单独采用一种测井方法进行套管质量检查的片面性。

（2）能以单根套管未处理单元对全井段套管损伤进行统计分析。

（3）能对单层套管的厚度及腐蚀程度进行相对定量描述，并能定性评价套管的穿孔、腐蚀、断裂位置。

（4）能对套管外窜槽、水泥缺失做出评价。

（5）能够相对判断地层出水层位位置。

参考文献：

[1] 宋汐瑾，党瑞荣，董昭等.套管井电磁探伤测井技术及套管影响规律研究[J].测井技术，2010，（2）：143-145.

[2] 郑友志，佘朝毅，刘伟等.井温、噪声组合找漏测井在龙岗气井中的应用[J].测井技术，2010，（1）：60-63.