套管外流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究

1、套管外流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究 摘要:在油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)不同階段，經(jīng)常需要了解油水井中套管的損傷、腐蝕及內(nèi)徑變化情況，射孔質(zhì)量，管柱結(jié)構(gòu)；檢查套管外水泥膠結(jié)質(zhì)量和管外竄通位置；判斷出水層位；評(píng)價(jià)壓裂酸化及封堵效果等。所有這些都需要通過(guò)測(cè)井來(lái)獲得。因此，隨著測(cè)井技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)套管外流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了越來(lái)越深的研究。本文著重對(duì)幾種現(xiàn)場(chǎng)常用的套管外流動(dòng)檢測(cè)測(cè)井方法及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了探討。 關(guān)鍵詞:套管；流動(dòng)檢測(cè)；應(yīng)用研究 1引言 井完鉆下套管后，需要把套管和井壁間的環(huán)形空間用水泥封固，以防滲透層之間相互串通。由于一口井的水泥封固效果受井深、溫度、井眼尺寸、添加劑、污染、水泥類(lèi)型、水泥漿流動(dòng)方式等諸多因素影響

2、，某些井段，即使采取最佳方案進(jìn)行固井作業(yè)，也還可能出現(xiàn)串槽。另外，由于固井后射孔、注水井長(zhǎng)期高壓注水及其他工程施工都可能引起管外水泥環(huán)破裂，造成層間串通，對(duì)分采和分注產(chǎn)生不良影響。因此，凡是懷疑有竄流的油水井都應(yīng)及時(shí)檢查。目前，現(xiàn)場(chǎng)常用的檢查竄流的測(cè)井方法有自然伽瑪測(cè)井、放射性同位素測(cè)井、井溫測(cè)井、躁聲測(cè)井等。 2自然伽瑪測(cè)井探測(cè)管外流動(dòng) 套管外長(zhǎng)期的液體流動(dòng)常常會(huì)導(dǎo)致放射性物質(zhì)結(jié)垢現(xiàn)象，如果進(jìn)行自然伽瑪測(cè)井，在與該井段對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)很明顯的放射性異常。因此，在油水井開(kāi)發(fā)前后進(jìn)行自然伽瑪測(cè)井，并分析對(duì)比前后兩次測(cè)井曲線(xiàn)，可以檢測(cè)套管外液體流動(dòng)。在注水井，可溶性的放射性物質(zhì)被沖刷和攜帶搬運(yùn)，自

3、然伽瑪測(cè)井可用來(lái)區(qū)分吸水層和非吸水層。在采油井，出水井段會(huì)出現(xiàn)放射性結(jié)垢，自然伽瑪測(cè)井曲線(xiàn)也可用來(lái)區(qū)分產(chǎn)水層和非出水層。但當(dāng)存在管外竄槽時(shí)，這些放射性異常就不限于射孔井段，套管外產(chǎn)生竄流的井段也會(huì)出現(xiàn)放射性異常。而且，這樣的井段的計(jì)數(shù)率比正常的高幾倍。即井內(nèi)凡有水流活動(dòng)的地層和孔道就會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)積垢現(xiàn)象，這就是自然伽瑪測(cè)井可以檢測(cè)管外竄流的依據(jù)。 采取自然伽瑪測(cè)井法檢測(cè)管外流動(dòng)，無(wú)論是注入井還是產(chǎn)出井都可以在正常生產(chǎn)條件下進(jìn)行測(cè)井。但為了和套管內(nèi)結(jié)垢加以區(qū)別，一般在測(cè)井前要加以洗井，減少套管內(nèi)結(jié)垢污染。對(duì)懷疑有竄流的油水井，測(cè)完自然伽瑪曲線(xiàn)后，將該曲線(xiàn)與該井完井時(shí)所測(cè)原始自然伽瑪曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)

4、比，如果在非注入或非采出段，所測(cè)曲線(xiàn)與完井時(shí)的原始曲線(xiàn)出現(xiàn)較大差異，即出現(xiàn)放射性異常，一般認(rèn)為該井段存在竄流。 3放射性同位素測(cè)井探測(cè)管外流動(dòng) 利用往地層內(nèi)擠入含放射性同位素懸浮載體的液體或活化液體，人為地提高被檢查井段的伽瑪射線(xiàn)強(qiáng)度，在注入同位素的前后分別進(jìn)行伽瑪測(cè)井，將注入前后的伽瑪曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，就可以檢查出竄流的位置。根據(jù)找串目的和找串層段長(zhǎng)短，放射性同位素測(cè)井找串有兩種方式：一種是全井段施工定時(shí)法測(cè)量，另一種是下管柱分層段測(cè)量。 31定時(shí)法找串 施工時(shí)。先測(cè)一條伽瑪曲線(xiàn)作為參考基線(xiàn)，接著將用Zn65或Ag110配成的活化液壓入找串層段，按照一定的時(shí)間間隔，用自然伽瑪儀多次測(cè)井。通過(guò)分析

5、曲線(xiàn)上自然伽瑪異常，查出同位素示蹤劑的通道，便可確定串槽的位置。 32分層段找串 對(duì)于多層注入的水井，可以下入管柱將各層段分隔開(kāi)，再用同位素示蹤測(cè)量找串。先測(cè)一條基準(zhǔn)伽瑪曲線(xiàn)，然后，向目的層擠入放射性同位素活化液，用伽瑪儀測(cè)量同位素示示蹤曲線(xiàn)。凡是活化液進(jìn)入的層位，在曲線(xiàn)上就會(huì)有異常顯示，。一次施工，可用多級(jí)封隔器卡開(kāi)幾段地層，一次檢測(cè)若干井段的串通情況。分層段找串施工比較復(fù)雜，但效果較好，能準(zhǔn)確檢查出有無(wú)竄槽存在及竄槽位置。 上述兩種用放射性同位素檢測(cè)管外流動(dòng)方式其原理是相同的，只是施工方式不同，其資料解釋方法也是相同的，即以先測(cè)的一條伽瑪曲線(xiàn)為參考基線(xiàn)，再分析擠入放射性同位素后所測(cè)曲線(xiàn)的放

6、射性異常情況，從而確定套管外串槽情況。 4井溫測(cè)井探測(cè)管外流動(dòng) 地球是一個(gè)散熱體，地球中心的溫度最高，隨著遠(yuǎn)離地心，溫度下降。在未被擾動(dòng)的情況下，地層某一點(diǎn)的溫度與其深度成線(xiàn)性關(guān)系，其斜率即地溫梯度基本上是一個(gè)常數(shù)。對(duì)于一個(gè)局部地區(qū)，在正常條件下其溫度場(chǎng)分布一般是穩(wěn)定的，地溫梯度曲線(xiàn)為一直線(xiàn)。在測(cè)井過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)地溫梯度有明顯的異常變化，則可判斷井下發(fā)生了異常情況。目前，常用的井溫測(cè)井儀是多參數(shù)組合測(cè)井儀，它一次下井最多可錄取磁定位、伽瑪、地層壓力、溫度和流量五個(gè)參數(shù)。多參數(shù)組合測(cè)井儀采用遙傳方式，波特率為5.729kbps。遙測(cè)筒向井下儀器發(fā)送地址，井下儀器收到本儀器地址后，向遙測(cè)筒發(fā)送數(shù)據(jù)

7、，遙測(cè)筒再把地址和數(shù)據(jù)合并后向上發(fā)送給地面數(shù)控系統(tǒng)。下面就4個(gè)短節(jié)分別介紹其工作原理，遙測(cè)筒磁定位短節(jié)：用來(lái)測(cè)量套管或油管接箍。當(dāng)儀器的磁定位線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)套管或油管接箍時(shí)，因其周?chē)沤橘|(zhì)的變化，引起經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈磁力線(xiàn)的變化，因此線(xiàn)圈兩端將輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大壓頻轉(zhuǎn)換后，送入定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。伽瑪短節(jié)：地層中伽瑪射線(xiàn)的強(qiáng)度經(jīng)碘化鈉晶體和光電倍增管轉(zhuǎn)換成與伽瑪射線(xiàn)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)射極跟蹤比較，整形后送入定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。壓力溫度短節(jié)：壓力傳感器采用恒壓驅(qū)動(dòng)裝置，其輸出的與壓力成正比的壓力差動(dòng)電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大送入壓頻轉(zhuǎn)換電路，產(chǎn)生與壓力城正比的脈沖頻率信號(hào)，送入定時(shí)計(jì)數(shù)

8、器計(jì)數(shù)。 溫度傳感器采用鉑電阻（PT1000）溫度傳感器。由電阻電壓轉(zhuǎn)換電路和壓頻轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器的溫度/電阻變化轉(zhuǎn)化為溫度/頻率變化，此頻率送入定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。超聲波流量計(jì)短節(jié)：采用超聲波測(cè)量電路測(cè)量超聲波在流體中順逆流傳波動(dòng)速度差，進(jìn)而得到流體流速，通過(guò)標(biāo)定過(guò)程可得到流體流速與管道流量之間的定量關(guān)系，從而可在實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量管道流體的流量。 遙測(cè)筒磁定位短節(jié)+伽瑪短節(jié)+溫度壓力短節(jié)+超聲波流量計(jì)短節(jié)組合使用，這一測(cè)井工藝要求測(cè)量井筒在靜止、加壓和產(chǎn)液三種狀態(tài)下的參數(shù)曲線(xiàn)。靜止曲線(xiàn)和產(chǎn)液曲線(xiàn)采用下測(cè)方式，獲取套管接箍、伽瑪、壓力和溫度曲線(xiàn)，加壓曲線(xiàn)采用上測(cè)方式，地面通過(guò)水泥車(chē)往井筒內(nèi)穩(wěn)定注水

9、，獲取套管接箍、伽瑪、壓力、溫度和流量曲線(xiàn)。 當(dāng)套管外存在水泥環(huán)串槽，造成層間竄流時(shí)，由于竄流的液體和原地層溫度不同，從而在井溫曲線(xiàn)上會(huì)記錄到異常，因此，對(duì)懷疑有串槽的油水井，進(jìn)行溫度測(cè)井，通過(guò)分析溫度曲線(xiàn)的異常情況，可以探測(cè)管外流動(dòng)。 5躁聲測(cè)井探測(cè)管外流動(dòng) 躁聲測(cè)井是一種無(wú)發(fā)射聲源的聲測(cè)井方法，其麥克風(fēng)式的探頭可以探測(cè)到來(lái)自井腔周?chē)魏畏较虻穆暷埽瑹o(wú)論是管外的還是管內(nèi)的。對(duì)一口已關(guān)井的油水井，如果存在串槽，即管外有流動(dòng)液體時(shí)，由于摩擦、阻流等因素的影響，液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能和聲能，這時(shí)可進(jìn)行躁聲測(cè)井。躁聲的幅度和管外液體流量、管外液體流動(dòng)壓差成正比，因此，通過(guò)分析躁聲測(cè)井曲線(xiàn)異常情況，就可以探測(cè)管外竄流。 采取躁聲測(cè)井探測(cè)管外流動(dòng)時(shí)，應(yīng)消除其它產(chǎn)生聲音的因素的影響。一般要關(guān)井定點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，防止電纜運(yùn)動(dòng)、管內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)