石油修井行业套损井检测与修复技术.docx

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石油修井行业套损井检测与修复技术

石油修井行业套损井检测与修复技术

一、套损井检测技术

搞好套损井状况的检测是实施套管修复工作的前提和基础，准确、详细了解井下套管损坏的具体情况，对于采取合理、有效的修套措施，达到套管修复的目的至关重要。

当前套损井检测技术的发展趋势为：

由简单机械高科技含量、由定性到定量、由局部到全井、由静态到动态。

1.印模法检测

印模法检测是利用专用管柱或钢丝绳下接印模类打印工具，对套管损坏程度、几何形状等进行打印，然后对印痕进行分析判断，得出套损点的几何形状、尺寸、深度位置。

（1）适用范围：

①套管变形、错断、破裂等套损程度、深度位置的验证；

②井下落物鱼顶几何形状、尺寸和深度位置的核定；

③作业、修井过程中临时需要查明套管技术状况等情况。

（2）特点：

具有不受环境条件和井况的限制，随时可在修井过程中进行，对作业队来说相对方便、快速，且印证结论可在现场得到等特点。

（3）分类

按制造材料分：

铅模、胶模、蜡模和泥模；按印模结构分：

平底、锥形、环形、凹形和筒形印模。

铅模多用平底带水眼式普通型和带护罩型；胶模多用封隔器式筒形侧向打印胶模，用于套管孔筒、破裂等漏失情况的检测。

端部打印：

检测套管变形、错断的最小径向变化、套管损坏程度。

可分为以下两种方法：

管柱硬打印法（常用）：

有不压井和压井两种作业方式；绳缆软打印法（限制）：

虽然施工时间短，速度快，但危险性大，易造成绳缆堆积卡阻。

侧面打印：

套管变形、错断、破裂等套损程度、深度位置的验证；井下落物鱼顶几何形状、尺寸和深度位置的核定；作业、修井过程中临时需要查明套管技术状况等情况。

（4）局限性

虽然迅速、方便和直观，但印模直径选择困难，直径过大，印模打印出来不在变形最明显处，不可靠；直径过小，打印不出印痕或印痕不明显。

2.薄壁管法检测

薄壁管验套是用一定长度壁厚在mm～mm之间的空心管来检验套管弯曲情况的一种方法。

工作原理和施工工艺比较简单。

相对国外和国内某些油田采用测井斜和方位变化来进行检测套管的弯曲变形状况，薄壁管验套具有工艺简单，迅速直观的优点。

3.井温测井

井温测井作为一种常规的测井方法，应用于油田的勘探和开发历史较长，可分为梯度井温测井和微差井温测井。

（1）梯度井温测井：

在套损井检测中并不常用。

TR=TS+GDCDW

式中：

TR--测点温度

TS--表层温度

GDC--平均地温梯度

DW--测点深度

（2）微差井温测井

主要在套损井找漏中应用。

微差井温测井测量的是局部温度异常，反映的是井下某两深度点间的温度差，温度值是深度的“导数”。

微差井温的获得有两种方法：

①运用一个温度传感器采用延时技术，求得温差，即借用梯度井温信号,采用延迟电路获得；

②采用惠更斯桥式电路。

（3）系统参数

工作温度环境：

1℃～150℃

工作环境压力：

60MPa

仪器灵敏度：

100mV/℃

最大工作电流：

20mA

外型尺寸：

Φ22mm×2340mm,Φ38mm×2340mm

（4）测井工艺及解释方法

①关井8～12小时，使井内液体静止；

②用压风机井口加压5～10MPa；

③控制放压0.5～1小时。

（4）典型井例

该井为注水井。

因井口套管外出水，于2000年6月实施全井找漏作业。

资料表明漏失井段为370～480m，经作业验证漏失井段为433.8～462.6m。

卡封后注水正常。

（5）局限性

微差井温测井无法判断套管损坏的类型穿孔套损，还是纵向裂缝套损及程度。

由于井筒内流体的流动引起了温度场的扩散，在测井曲线上显示出的漏失段是一个较长的井段，而不是一点。

在未固井的自由套管段表现的更严重。

4.多臂井径仪测井

多臂井径仪是常用的套管检测方法，主要用于通过检测套管内径变化，反映套管纵向和横向的变形，利用曲线变化的形态确定变形截面的平均内径或最大、最小直径任意方向直径值，根据多条井径曲线判断变形类型。

工作原理：

当套管内径改变使微井径电桥阻值改变，通过放大并由地面仪表记录，并转人成相应的井径值，即可得到随井深不同的井径变化曲线。

（1）系统参数

以常用的40臂井径仪为例，技术指标如下：

仪器直径：

92mm（3.63″）

仪器长度：

144mm（56.75″）

仪器耐温：

175℃（350℉）

仪器耐压：

68MPa（10000PSi）

测量范围：

102～165mm（4″~61/2″）

仪器精度：

±0.05″（±1.27mm）

分辨率：

0.03″（0.76mm）

井液要求：

清水

（2）测试工艺

40臂井径测井是监测套管状况的一种方法，一般在压井状态下进行。

测井时，MAC与磁性定位仪（用来校正深度）组合，输出最小剰余壁厚（RMW）曲线和最小井径（MID）曲线。

最小剩余臂厚：

是在套管原始外半径与张开程度最大的臂所测得的值之差；最小井径：

是张开程度最小的臂测得值的一倍。

MAC测井资料解释一般可分为如下：

RMW》W（原始壁厚），说明套管内壁有粘结物；

MID》D（原始井径），说明套管內壁四周已腐蚀；

RMW《W，MID=D，说明套管內壁腐蚀或孔眼；

RMW〈W，MID〈D，若RMW和MID呈现弧形曲线，说明套管变形不圆；若不然，说明套管內壁既冲腐蚀又有粘结物。

（3）局限性

多臂井径仪虽然能较准确地测得全井套变部位及井径的变化，但该仪器对开套管严重错断的井不适用，即有时虽然能下去，但其所得的结果不易分析。

对套管有裂缝及管壁的腐蚀仅能作定性分析。

5.超声波电视测井

可获取直观图像，套管井中、在井下不透明的泥浆中检查套管射孔后孔洞的分布及套管上是否有裂纹、断裂，可用于套管腐蚀、套管破损、套管变形、爆炸整形、套管接箍和射孔的检测。

工作原理：

由于井内流体（泥浆、油气水混合物等）对可见光通常是不透明的，因此，通常在井下不采用光学电视系统，而采用可通过泥浆传播的声波信号来探测井壁表面的情况，然后将声波信号变成电信号，再通过电视成像系统将其变成肉眼可见的图像。

井下声波电视测井仪是基于脉冲回波法的成像测井系统。

（1）系统参数

仪器长度1200mm

仪器外径92mm

仪器重量90kg

测量范围51/2″～95/8″

仪器耐温150℃

仪器耐压60MPa

测量精度可分辨1mm以上的裂缝

换能器工作频率15MHz

换能器转速7.13rad/s

（2）测井工艺

以2-4-92井为例进行说明：

测井目的：

了解套管技术状况。

本井概况：

作业前电泵生产，电缆曾击穿过。

全井套管试压不合格，应用封隔器验串最终验证套管漏位置为996.17～1078.71m

解释结果：

（3）局限性

超声波电视测井以其清晰、形象的图像资料，高分辨率的测井曲线，准确的深度数据及计算机处理提供的井眼横截面圆图和立体柱状图等多种信息，具有明显的优越性。

但也存在如下的缺陷和影响因素：

①其原理决定了它只能检测套管内壁的腐蚀而不能检测套管外表面的腐蚀情况；

②在钻井液密度大于1.25g/㎝3时，声波在钻井液中的衰减影响了测量精度，甚至因只能收到非常微弱的回波而不能测井；

③若液体含有气泡（天然气等），则因气泡对声波传播产生的散射作用致使该测井方法失败，故对出气井，不能适用；

④成像质量还与波束对井壁的入射角大小有关，当井下仪器相对井轴偏心或井眼椭圆度很大时，被井壁反射的波束偏离换能器中心，接收的回波很弱，影响了成像质量。

6.井下电视测井

井下电视测井是利用微型电视摄像机的光源，获得充满空气和液体井眼的高分辨实时图像，以连续的模式记录在标准录像带上，然后使用图像处理软件在计算机上处理。

井下电视最初在20世纪70年代用于水井中，其后随着技术的发展，目前新型的光纤井下电视采用了最新的镜头技术和光纤电缆，在套管井中可检测管柱，观察井中落物或其它问题，并可估算射孔孔眼中的油、气和水的产出情况。

2004年，胜利采油研究院引进了目前国际上最先进的光纤井下电视测试系统。

光纤井下电视系统由以下部分组成：

井下光源及摄像系统、测井光纤、液压绞车及马丁戴克、地面信号转换部分、监视及记录系统、配套工具、专用车辆。

（1）系统参数

①视频部分系统参数

分辨率：

水平500线，垂直350线，单色像素

更新速度：

实时（60Hz—EIA或50Hz—CCIR）

视角：

水中：

55°空中：

73°无盲点

录像制式：

NTSC或PAL制式

照明灯：

100W卤素灯

②测井电缆部分参数

电缆类别：

铠装光缆

电缆外径：

7／32in（5．6mm）（1in=25．4ram）

最大长度：

5500m

③井下仪器技术参数

井下仪器外径/mm：

43（标准）54（高温）

长度（含加重杆）/mm：

2890（标准）3560（高温）

质量/㎏：

14（标准）30（高温）

耐压/MPa：

69（标准）69（高温）

工作温度/℃：

120（标准）150（高温）

（2）测试工艺

由于该测试系统为可见光测试系统，因此需要井内介质的清晰度达到一定程度才能得到清晰的图像。

①环检测工艺该工艺通常在测试前通过其他的检测方式已经知道套损点和鱼顶的大概位置，只需将洗井管柱尾部下至目标区上部0.5m～1.0m位置，井口安装洗井三通，通过正循环清水，达到清洁鱼顶、套损点检测区域的目的，最后实施检测。

适用井况：

鱼顶及鱼腔的检测；遇卡、遇阻、漏失位置的检测。

②注检测工艺该工艺通常在测试前，不明确问题井段的具体位置，只知道大概范围，需要将挤注管柱尾部下至目标区上部位置，管术上部安装悬挂器、洗井三通，通过加压正挤清水，将井内不透明液体压回地层，达到清洁检测区域的目的，最后实施检测。

适用井况：

低压、高渗透地层井眼的检测；产气量较大的井眼检测；漏失井段的测试。

③合检测工艺该工艺通常在测试前，将管柱尾部下至目标区下部位置，悬挂器坐井口、接洗井三通，首先打开套管闸门正循环清水，将管柱上部彻底清洗干净后，上提管柱至目标井段上部，再加压正注清水，将管柱下部井内不透明流体压回地层，达到清洁检测区域的目的。

最后实施检测。

适用井况：

侧钻井眼的检测；较长井段的检测；渗透率较低或漏失量较少的井眼测试。

二、套损井修复技术

1.打通道技术

套损井修复中一个重要工序是“打通道”，只有修出了通道，打捞、封堵、套管补贴、下小套管固井等一系列的技术才可实施。

目前主要有套管缩径整形、非坍塌错断井打通道、坍塌错断井打通道、弯曲坍塌套损井打通道等配套技术。

（1）套管缩径整形技术

对于套管弯曲变形不大的，可采用整形工具如梨形整形器、辊子整形器、铣锥进行机械整形工艺修复。

套管变形量超过套管内径的12%时，采用爆炸整形工艺修复，利用火药燃爆瞬间产生的巨大能量，使套管向外扩张膨胀。

（2）非坍塌错断井打通道技术

依靠钻具旋转和加载到磨铣工具上部的钻具重量，使磨铣工具在旋转过程中侧面或端面的硬质合金磨铣损坏的套管，适用于通径大于Ф90mm的错断井修复。

（3）坍塌错断井打通道技术

坍塌错断井是指上部套管错断，下部套管被套管外的流砂、砾石充填，且套管外地层塌落，套管错断上端口成自由悬挂状态，与下端口不在同一轴线上。

通过采用扶正上部套损段，封固坍塌层，钻塞打通道处理井眼，再次精铣通道，进行套管补接。

目前该技术已成功修复20多口坍塌错断套损井。

这类井套管中间错断，错断面上下都严重弯曲，往往找不到下部井眼，修复过程中及易造成磨铣工具断脱和套管开窗的现象，是难度最大、技术含量要求最高的打通道技术。

通过钻具的扶正、钻具的稳定性及导引等关键技术的研究，已经成功修复GD26-NB24、GD22-N515两口井。

2.堵漏技术

挤水泥堵漏是最常用的一项堵漏工艺，首先要确定准确的漏失位置、漏失压力和漏失量，在挤水泥堵漏前，必须在漏失井段以下丢手封隔器并填一段工程砂或注一悬空水泥塞，然后再采取挤水泥封漏或同时挤水泥和添加堵剂。

根据不同的井深和漏失量大体采用以下几种方法：

（1）漏失点较深，漏失量较大（500L/min），将钻具下至漏失点以上100m，挤注水玻璃和水泥，让其在破漏管处混合后快速凝固堵塞失量大的裂缝和溶洞，达到改变水泥浆在破漏管处的运动状态，使水泥浆较均匀进入小漏失量的裂缝和溶洞，防止水泥浆窜流以提高封堵效果。

（2）漏失点在水泥返高以上，漏失量较小，并与管外连通的井，一般在井下钻具到漏失点50m以上，安好井口正挤水泥堵漏。

（3）对漏失量较大，挤入压力低，管外亏空较大的可以采取先填砂后挤水泥到漏失井段，容易收到明显效果。

目前胜利油田的技术水平为：

丰富了TC－1型触变水泥堵剂、ND系列炮眼封堵剂、GSY高水膨胀剂等多类型堵漏剂；实现了触变性水泥套管堵漏施工堵冲一体化；引用Y531压裂封隔器，实现了长井段、多层封堵和选层封堵。

3.套管补贴技术

（1）波纹管补贴工艺技术

目前技术水平可以满足破损孔洞最大直径不超过75mm，裂缝长×宽不超过600mm×12mm的套管的补贴施工。

补贴长度可一次达到50～100m。

补贴后的套管内径比原来减少6.5mm～7mm，耐温500℃、耐压30MPa、悬挂力600kN。

（2）套管双端密封支撑体加固技术

该技术采用厚壁的加固管，两端采用软金属进行密封，通过液压或爆炸的动力，将软金属固定在套管壁上，同时起到密封和挂接的作用。

主要有以下作用：

①预防再次变形、错断。

②保持套管井眼有一基本通道，以维持生产。

③防止高压水进入地层重新损坏套管。

4.小套管固井技术

利用套管悬挂装置将小套管下入需加固的井段，座封丢手（或井口悬挂）后，注入灰浆封固小套管与原套管的环空，钻塞后重新形成通道，适用于套管开窗井、老井加深、套管长井段损坏的井。

5.膨胀管技术

利用膨胀锥的机械推拉力使膨胀套管变形，超过弹性屈服强度，达到塑性变形区。

膨胀后内径增加10～15%，屈服和破裂强度和膨胀前一样。

该技术已经在通61-侧162、王14-侧20两口井上进行了现场试验，均取得成功。

6.取换套技术

目前的取套换套技术水平在裸眼内换套深度达到974m，裸眼内套铣深度达到1,009m，技术套管内换套深度为2,140m，水泥返高以下换套深度290m。

7.错断井扶正、补接技术

（1）施工工艺

①扶正、对中错断套管上下部分；

②挤水泥，固定错断套管部位

③下铣锥，铣掉套管中凝固的水泥，恢复套管内径；

④利用已成熟的小套管固井技术加固错断部位。