套管質(zhì)量檢查測井技術(shù)教材

1、套管質(zhì)量檢查測井技術(shù)套管質(zhì)量檢查測井技術(shù)前 言 隨著油田的開發(fā)，套損現(xiàn)象越來越嚴(yán)重；據(jù)統(tǒng)計隨著油田的開發(fā)，套損現(xiàn)象越來越嚴(yán)重；據(jù)統(tǒng)計,我我油田油田2003年套損井年套損井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，套管損壞有逐年增加的趨口，套管損壞有逐年增加的趨勢。嚴(yán)重的套損不僅導(dǎo)致本井停產(chǎn)，而且也影響到鄰井乃勢。嚴(yán)重的套損不僅導(dǎo)致本井停產(chǎn)，而且也影響到鄰井乃至區(qū)塊的正常開發(fā)，對油田開發(fā)生產(chǎn)造成較大影響，成為至區(qū)塊的正常開發(fā)，對油田開發(fā)生產(chǎn)造成較大影響，成為制約油田挖潛、阻礙油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的重要問題，因此，了制約油田挖潛、阻礙油田持

2、續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的重要問題，因此，了解油水井井下管柱技術(shù)狀況，及時進(jìn)行套損井綜合治理和解油水井井下管柱技術(shù)狀況，及時進(jìn)行套損井綜合治理和預(yù)防是油田后期開發(fā)的重要工作之一。目前我公司對套管預(yù)防是油田后期開發(fā)的重要工作之一。目前我公司對套管質(zhì)量進(jìn)行檢測的測井方法主要有四十臂井徑、十六臂井徑、質(zhì)量進(jìn)行檢測的測井方法主要有四十臂井徑、十六臂井徑、井壁超聲電視和電磁探傷等。井壁超聲電視和電磁探傷等。 腐蝕穿孔腐蝕穿孔破裂破裂斷落斷落斷口周圍有坑槽斷口周圍有坑槽帶帶 40臂井徑測井 4040臂井徑測井是檢查套管腐蝕、破裂、變形臂井徑測井是檢查套管腐蝕、破裂、變形等各種異常情況的一種測井方法。儀器的等各種異常情況的一

3、種測井方法。儀器的4040條井條井徑臂都是獨(dú)立工作的。測井時，每一深度點(diǎn)都有徑臂都是獨(dú)立工作的。測井時，每一深度點(diǎn)都有一個張開最大和最小的井徑臂分別觸發(fā)兩個繼電一個張開最大和最小的井徑臂分別觸發(fā)兩個繼電器，從而記錄下該深度點(diǎn)的最小內(nèi)徑和剩余壁厚器，從而記錄下該深度點(diǎn)的最小內(nèi)徑和剩余壁厚值。連續(xù)測井時，則記錄下沿深度變化的最小內(nèi)值。連續(xù)測井時，則記錄下沿深度變化的最小內(nèi)徑和剩余壁厚曲線。根據(jù)這兩條曲線就可以判斷徑和剩余壁厚曲線。根據(jù)這兩條曲線就可以判斷套管狀況。儀器測量精度為套管狀況。儀器測量精度為0.5mm0.5mm。40臂井徑測井儀實(shí)物圖臂井徑測井儀實(shí)物圖剩余壁厚最小內(nèi)徑剩余壁厚最小內(nèi)徑剩余

4、壁厚最小內(nèi)徑剩余壁厚最小內(nèi)徑 井40臂井徑測井成果圖46 井X-Y井徑測井成果圖46十六臂井徑測井十六臂井徑測井 通過十六個獨(dú)立測量臂與套管接觸，將通過十六個獨(dú)立測量臂與套管接觸，將套管內(nèi)壁的變化轉(zhuǎn)換成電信號并傳送到地面套管內(nèi)壁的變化轉(zhuǎn)換成電信號并傳送到地面采集系統(tǒng)，經(jīng)解釋處理后，可顯示十六條井采集系統(tǒng)，經(jīng)解釋處理后，可顯示十六條井徑曲線和最大井徑、最小井徑及平均井徑曲徑曲線和最大井徑、最小井徑及平均井徑曲線，同時可處理出套管三維立體圖以及內(nèi)壁線，同時可處理出套管三維立體圖以及內(nèi)壁彩色成像效果圖，套管內(nèi)壁狀況在彩色成像效果圖，套管內(nèi)壁狀況在360360o o范圍范圍內(nèi)可視。內(nèi)可視。十六臂井徑測

5、井十六臂井徑測井儀器技術(shù)指標(biāo)儀器技術(shù)指標(biāo)外徑：外徑：70mm長度：長度：2000mm耐溫：耐溫：125（ 150）耐壓：耐壓：60Mpa （ 80Mpa ）測井速度：測井速度：600 m/h 1000 m/h采樣間隔：采樣間隔：1.0cm 、2.0cm 、2.5cm 、5.0cm測量范圍：測量范圍：74mm 188mm分辨率：分辨率：0.46mm16臂井徑測井儀實(shí)物圖16臂井徑測井儀測井圖十六臂井徑測井十六臂井徑測井超聲井壁成像測井 超聲成像測井是用超聲波作為信息載體，通超聲成像測井是用超聲波作為信息載體，通過向井壁發(fā)射超聲波，并接收其反射回波而成像。過向井壁發(fā)射超聲波，并接收其反射回波而成像

6、。儀器的超聲換能器儀器的超聲換能器( (探頭探頭) )由電機(jī)帶動繞井軸旋轉(zhuǎn)，由電機(jī)帶動繞井軸旋轉(zhuǎn)，對井壁進(jìn)行掃描。儀器探頭每秒鐘旋轉(zhuǎn)對井壁進(jìn)行掃描。儀器探頭每秒鐘旋轉(zhuǎn)5 5周，每周周，每周發(fā)射并接收發(fā)射并接收512512次超聲波信號，通過對超聲波信號次超聲波信號，通過對超聲波信號進(jìn)行處理，形成回波幅度和回波時間圖象。由于進(jìn)行處理，形成回波幅度和回波時間圖象。由于回波幅度反映井壁的物理特性，回波時間反應(yīng)井回波幅度反映井壁的物理特性，回波時間反應(yīng)井眼形態(tài)，因此根據(jù)超聲電視圖象就可直觀地判斷眼形態(tài)，因此根據(jù)超聲電視圖象就可直觀地判斷套管狀況套管狀況。超聲井壁成像測井+ +2mm2mm 耐溫：耐溫：1

7、251250 0C C 耐壓：耐壓：60MPa60MPa 分辨率：縱向裂縫：分辨率：縱向裂縫：2mm2mm 孔眼直徑：孔眼直徑：8mm8mm超聲換能器超聲換能器掃描跡線掃描跡線入射波入射波與反射波與反射波方位線圈方位線圈上提上提每秒鐘每秒鐘5 5圈圈井壁井壁超聲成像測井的數(shù)據(jù)采集 井下超聲成像測井需要有足夠均勻井下超聲成像測井需要有足夠均勻和密集的數(shù)據(jù)采樣間隔，以保證測井?dāng)?shù)和密集的數(shù)據(jù)采樣間隔，以保證測井?dāng)?shù)據(jù)能夠較好的覆蓋探測范圍，從而達(dá)到據(jù)能夠較好的覆蓋探測范圍，從而達(dá)到較高的探測精度。井下儀測井時，換能較高的探測精度。井下儀測井時，換能器在井中一邊勻速旋轉(zhuǎn)一邊勻速上移，器在井中一邊勻速旋轉(zhuǎn)

8、一邊勻速上移，很顯然，換能器聲束在井壁上的掃描線很顯然，換能器聲束在井壁上的掃描線將是一條螺旋線將是一條螺旋線 。超聲成像測井儀采樣示意圖超聲成像測井儀采樣示意圖超聲成像測井采樣間隔超聲成像測井采樣間隔 當(dāng)井眼直徑當(dāng)井眼直徑d d為為124mm124mm、測井速度、測井速度V V為每為每小時小時9090米、換能器每秒旋轉(zhuǎn)速度米、換能器每秒旋轉(zhuǎn)速度n n為為5 5周、每周、每周發(fā)射聲脈沖的次數(shù)周發(fā)射聲脈沖的次數(shù)f fr r為為512512時，井下成像時，井下成像測井的縱向采樣間隔測井的縱向采樣間隔S SZ Z和周向采樣間隔和周向采樣間隔S S分分別為別為: : mmnuSz5mmfdSr76.

9、0 電磁探傷儀的物理基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)原理即法拉弟電磁電磁探傷儀的物理基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)原理即法拉弟電磁感應(yīng)定律。給繞線螺線管通以直流電，在螺線管周圍產(chǎn)生感應(yīng)定律。給繞線螺線管通以直流電，在螺線管周圍產(chǎn)生一個恒定磁場，當(dāng)斷開直流電后在螺線管周圍產(chǎn)生一個同一個恒定磁場，當(dāng)斷開直流電后在螺線管周圍產(chǎn)生一個同原磁場方向相反的磁場，該磁場在線圈中便產(chǎn)生一個隨時原磁場方向相反的磁場，該磁場在線圈中便產(chǎn)生一個隨時間而衰減的感應(yīng)電動勢即：間而衰減的感應(yīng)電動勢即：dtdBs 其中：其中：為感應(yīng)電動勢；為感應(yīng)電動勢；s線圈面積（線圈面積（S=S1NK），），S1為為單一線圈面積、單一線圈面積、N為線圈匝數(shù)、為線圈匝數(shù)、

10、K為磁常數(shù)；為磁常數(shù)； B為磁通量為磁通量。 電磁探傷測井原理1 1、單層管柱結(jié)構(gòu)，感應(yīng)電動勢、單層管柱結(jié)構(gòu)，感應(yīng)電動勢函數(shù)表達(dá)式為函數(shù)表達(dá)式為 1 = f(T, , ,D,t) 式中：式中：T-T-套管厚度套管厚度 -套管磁導(dǎo)率套管磁導(dǎo)率 -套管電導(dǎo)套管電導(dǎo)率率 D-D-套管外徑套管外徑 t-t-溫度。溫度。2 2、雙層管柱（如有油管和套管）結(jié)構(gòu)時、雙層管柱（如有油管和套管）結(jié)構(gòu)時 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、套管磁導(dǎo)率油管、套管磁導(dǎo)率 1，2 油管、套管電導(dǎo)率油管、套管電導(dǎo)率 D1，D2 油管、套管直徑

11、油管、套管直徑 t 溫度溫度 Ex 介質(zhì)幾何形狀和幾何位置的校正系數(shù)。介質(zhì)幾何形狀和幾何位置的校正系數(shù)。 電 磁 探 傷 測 井 原 理 在正常情況下，鋼管磁導(dǎo)率在正常情況下，鋼管磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、電導(dǎo)率、外徑、外徑D D和井和井內(nèi)溫度內(nèi)溫度t t都已知，只有鋼管壁厚都已知，只有鋼管壁厚T T未知。因此，測得感應(yīng)未知。因此，測得感應(yīng)電動勢電動勢11、22時，就可以得到內(nèi)、外管壁厚度時，就可以得到內(nèi)、外管壁厚度T1T1、T2 T2 即方程（即方程（1 1）、（）、（2 2）的聯(lián)立解）的聯(lián)立解 此時計算出的管壁厚度，計算出的管壁厚度，是損壞部位的均勻壁厚（視厚度）。是損壞部位的均勻壁厚（視厚度）。

12、如果鋼管有損傷，那么如果鋼管有損傷，那么、等參數(shù)就會變化，感應(yīng)等參數(shù)就會變化，感應(yīng)電動勢即相應(yīng)地隨之變化，測得的感應(yīng)電動勢的變化反電動勢即相應(yīng)地隨之變化，測得的感應(yīng)電動勢的變化反映了套管的損壞情況映了套管的損壞情況, ,這就是這就是“探傷探傷”的原理。（該儀器的原理。（該儀器帶有溫度探頭，可以輔助判斷流體的竄漏）帶有溫度探頭，可以輔助判斷流體的竄漏）電 磁 探 傷 測 井 原 理上扶正器上扶正器伽馬探頭伽馬探頭下扶正器下扶正器井溫探頭井溫探頭長軸探頭長軸探頭A橫向探頭橫向探頭B短軸探頭短軸探頭C電電磁磁探探傷傷儀儀器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖 長度：長度：2100mm 外徑：外徑：42mm 適應(yīng)管

13、柱直徑：適應(yīng)管柱直徑：63342mm 耐溫：耐溫：120C 適應(yīng)管柱厚度：適應(yīng)管柱厚度： 3 12mm 耐壓：耐壓：80 MPa 測量精度：單套測量精度：單套0.5mm0.5mm，雙套內(nèi)管，雙套內(nèi)管0.5mm0.5mm，外管，外管1.5mm1.5mm 縱向裂縫分辨率：內(nèi)層管柱縱向裂縫分辨率：內(nèi)層管柱75mm75mm；外層管柱；外層管柱200mm200mm。 橫向裂縫分辨率：管柱周長的橫向裂縫分辨率：管柱周長的1/31/3（內(nèi)層管柱）（內(nèi)層管柱） 儀儀 器器 的的 技技 術(shù)術(shù) 指指 標(biāo)標(biāo)電磁探傷模擬測井實(shí)驗電磁探傷模擬測井實(shí)驗TEXPUUA1UUB1 UUC1電磁探傷模擬測井實(shí)驗電磁探傷模擬測井

14、實(shí)驗TEXPTEXPUUB1UUB1UUC1UUC1UUA1UUA1電磁探傷模擬測井實(shí)驗電磁探傷模擬測井實(shí)驗TEXPTEXPUUB1UUB1UUC1UUC1UUA1UUA1 縫高縫高 縫寬縫寬 75mm 1mm75mm 1mm 100mm 2mm100mm 2mm 75mm 2mm75mm 2mm 在在137米處，米處，B電極曲線和電極曲線和C電電極曲線有明顯的負(fù)極曲線有明顯的負(fù)異常，在異常，在A電極曲電極曲線上顯示雙峰，在線上顯示雙峰，在噪聲曲線和壁厚曲噪聲曲線和壁厚曲線上也有異常顯示，線上也有異常顯示，可以推 斷 出 ， 在可以推 斷 出 ， 在137米處套管錯斷。米處套管錯斷。1013電磁探傷成果圖電磁探傷成果圖電磁探傷實(shí)例電磁探傷實(shí)例 1417.01418米套管有米套管有損傷。損傷。在在1430米的接米的接箍上下的套管都箍上下的套管都有損傷。有損傷。 油管深度油管深度102.0米。米。38-25-18 表層套管深表層套管深度度115.4米。米。該井是側(cè)鉆井，該井是側(cè)鉆井，未射孔而井口有未射孔而井口有油氣產(chǎn)出，經(jīng)電油氣產(chǎn)出，經(jīng)電磁探傷測井，沒磁探傷測井，沒有發(fā)現(xiàn)套管有異有發(fā)現(xiàn)套管有異常損傷，用井溫常損傷，用井溫曲線判斷，流體曲線判斷