套管外流动检测技术研究

来源：核心期刊咨询网时间：2013-09-04 11:1112

摘要：摘要:在油田开发的各个不同阶段，经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况，射孔质量，管柱结构；检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置；判断出水层位；评价压裂酸化及封堵效果等。所有这些都需要通过测井来获得。因此，随着测井技术的 发展 ，

　　摘要:在油田开发的各个不同阶段，经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况，射孔质量，管柱结构；检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置；判断出水层位；评价压裂酸化及封堵效果等。所有这些都需要通过测井来获得。因此，随着测井技术的 发展 ，人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究。本文着重对几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨。

　　关键词:套管；流动检测；应用研究

　　1．引言
　　井完钻下套管后，需要把套管和井壁间的环形空间用水泥封固，以防渗透层之间相互串通。由于一口井的水泥封固效果受井深、温度、井眼尺寸、添加剂、污染、水泥类型、水泥浆流动方式等诸多因素影响，某些井段，即使采取最佳方案进行固井作业，也还可能出现串槽。另外，由于固井后射孔、注水井长期高压注水及其他工程施工都可能引起管外水泥环破裂，造成层间串通，对分采和分注产生不良影响。因此，凡是怀疑有窜流的油水井都应及时检查。目前，现场常用的检查窜流的测井方法有 自然 伽玛测井、放射性同位素测井、井温测井、躁声测井等。

　　2．自然伽玛测井探测管外流动
　　套管外长期的液体流动常常会导致放射性物质结垢现象，如果进行自然伽玛测井，在与该井段对应的曲线会出现很明显的放射性异常。因此，在油水井开发前后进行自然伽玛测井，并分析对比前后两次测井曲线，可以检测套管外液体流动。在注水井，可溶性的放射性物质被冲刷和携带搬运，自然伽玛测井可用来区分吸水层和非吸水层。在采油井，出水井段会出现放射性结垢，自然伽玛测井曲线也可用来区分产水层和非出水层。但当存在管外窜槽时，这些放射性异常就不限于射孔井段，套管外产生窜流的井段也会出现放射性异常。而且，这样的井段的计数率比正常的高几倍。即井内凡有水流活动的地层和孔道就会产生放射性物质积垢现象，这就是自然伽玛测井可以检测管外窜流的依据。
　　采取自然伽玛测井法检测管外流动，无论是注入井还是产出井都可以在正常生产条件下进行测井。但为了和套管内结垢加以区别，一般在测井前要加以洗井，减少套管内结垢污染。对怀疑有窜流的油水井，测完自然伽玛曲线后，将该曲线与该井完井时所测原始自然伽玛曲线进行对比，如果在非注入或非采出段，所测曲线与完井时的原始曲线出现较大差异，即出现放射性异常，一般认为该井段存在窜流。

　　3．放射性同位素测井探测管外流动
　　利用往地层内挤入含放射性同位素悬浮载体的液体或活化液体，人为地提高被检查井段的伽玛射线强度，在注入同位素的前后分别进行伽玛测井，将注入前后的伽玛曲线进行对比，就可以检查出窜流的位置。根据找串目的和找串层段长短，放射性同位素测井找串有两种方式：一种是全井段施工定时法测量，另一种是下管柱分层段测量。
　　3．1定时法找串
　　施工时。先测一条伽玛曲线作为 参考 基线，接着将用Zn65或Ag110配成的活化液压入找串层段，按照一定的时间间隔，用自然伽玛仪多次测井。通过分析曲线上自然伽玛异常，查出同位素示踪剂的通道，便可确定串槽的位置。
　　3．2分层段找串
　　对于多层注入的水井，可以下入管柱将各层段分隔开，再用同位素示踪测量找串。先测一条基准伽玛曲线，然后，向目的层挤入放射性同位素活化液，用伽玛仪测量同位素示示踪曲线。凡是活化液进入的层位，在曲线上就会有异常显示，。一次施工，可用多级封隔器卡开几段地层，一次检测若干井段的串通情况。分层段找串施工比较复杂，但效果较好，能准确检查出有无窜槽存在及窜槽位置。
　　上述两种用放射性同位素检测管外流动方式其原理是相同的，只是施工方式不同，其资料解释方法也是相同的，即以先测的一条伽玛曲线为参考基线，再分析挤入放射性同位素后所测曲线的放射性异常情况，从而确定套管外串槽情况。

　　4．井温测井探测管外流动
　　地球是一个散热体，地球中心的温度最高，随着远离地心，温度下降。在未被扰动的情况下，地层某一点的温度与其深度成线性关系，其斜率即地温梯度基本上是一个常数。对于一个局部地区，在正常条件下其温度场分布一般是稳定的，地温梯度曲线为一直线。在测井过程中如果发现地温梯度有明显的异常变化，则可判断井下发生了异常情况。目前，常用的井温测井仪是多参数组合测井仪，它一次下井最多可录取磁定位、伽玛、地层压力、温度和流量五个参数。多参数组合测井仪采用遥传方式，波特率为5.729kbps。遥测筒向井下仪器发送地址，井下仪器收到本仪器地址后，向遥测筒发送数据，遥测筒再把地址和数据合并后向上发送给地面数控系统。下面就4个短节分别介绍其工作原理，遥测筒磁定位短节：用来测量套管或油管接箍。当仪器的磁定位线圈经过套管或油管接箍时，因其周围磁介质的变化，引起经过线圈磁力线的变化，因此线圈两端将输出感应电动势信号，此信号经放大压频转换后，送入定时计数器进行计数。伽玛短节：地层中伽玛射线的强度经碘化钠晶体和光电倍增管转换成与伽玛射线强度相对应的电压脉冲信号，此信号经射极跟踪比较，整形后送入定时计数器计数。压力温度短节：压力传感器采用恒压驱动装置，其输出的与压力成正比的压力差动电压信号，经放大电路放大送入压频转换电路，产生与压力城正比的脉冲频率信号，送入定时计数器计数。 温度传感器采用铂电阻（PT1000）温度传感器。由电阻－电压转换电路和压频转换器将温度传感器的温度/电阻变化转化为温度/频率变化，此频率送入定时计数器计数。超声波流量计短节：采用超声波测量电路测量超声波在流体中顺逆流传波动速度差，进而得到流体流速，通过标定过程可得到流体流速与管道流量之间的定量关系，从而可在实际应用中测量管道流体的流量。
　　遥测筒磁定位短节+伽玛短节+温度压力短节+超声波流量计短节组合使用，这一测井工艺要求测量井筒在静止、加压和产液三种状态下的参数曲线。静止曲线和产液曲线采用下测方式，获取套管接箍、伽玛、压力和温度曲线，加压曲线采用上测方式，地面通过水泥车往井筒内稳定注水，获取套管接箍、伽玛、压力、温度和流量曲线。
　　当套管外存在水泥环串槽，造成层间窜流时，由于窜流的液体和原地层温度不同，从而在井温曲线上会记录到异常，因此，对怀疑有串槽的油水井，进行温度测井，通过分析温度曲线的异常情况，可以探测管外流动。

　　5．躁声测井探测管外流动
　　躁声测井是一种无发射声源的声测井方法，其麦克风式的探头可以探测到来自井腔周围任何方向的声能，无论是管外的还是管内的。对一口已关井的油水井，如果存在串槽，即管外有流动液体时，由于摩擦、阻流等因素的影响，液体的动能转换为热能和声能，这时可进行躁声测井。躁声的幅度和管外液体流量、管外液体流动压差成正比，因此，通过分析躁声测井曲线异常情况，就可以探测管外窜流。
　　采取躁声测井探测管外流动时，应消除其它产生声音的因素的影响。一般要关井定点长时间测量，防止电缆运动、管内流动产生躁声。在排除其它声源因素的情况下，躁声测井曲线出现异常的井段，可认为存在管外窜流。

　　6．结论
　　虽然 自然 伽玛测井、放射性同位素测井、井温测井、躁声测井都能探测管外流动，但是它们各自存在其局限性，因此，在检测管外窜槽时，一般采用组合测井、多种曲线综合解释进行判断。

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