不动管柱水井套管找漏测试技术在生产中的应用

不动管柱水井套管找漏测试技术在生产中的应用

魏继荣

胜利油田油藏动态监测中心胜采监测大队 山东东营 257000

摘要：胜利油田石油开发已有50多年的历史，井内套管由于长时间受到液体腐蚀以及地应力等物理、化学方面影响，会出现各类原因不同的套损、套破、套漏，极易影响井网配注，造成停产停注，储量失控，若是浅层套管漏失还会形成地面返水，造成环保污染，同时治理费用高，难度大，对“绿色企业创建”带来负面影响。因此采取合适的测试方法及时发现套管漏失井，对油公司各管理区来说是非常迫切的和必要的。本文探讨的是如何利用现有测试技术，在不动管柱的情况下，就能够准确分析判断水井套管是否漏失，经过多井例试验，效果突出，指导意义极大，既有效避免管理区因误判造成生产成本的不良投入，还帮助管理区解决实际生产问题，节省作业费用和占井时间，创造效益巨大。

关键字： 水井 不动管柱 套管找漏工艺 浅层

一、水井套管找漏技术应用背景

胜利油田开发已有50多年的历史，井内套管由于长时间受到液体腐蚀以及地应力等物理、化学方面影响，会出现各类原因不同的套漏，极易影响井网配注，造成停产停注，储量失控。

二、目前判断水井套管漏失的方法

1.目前判断套管漏失井的方法

目前判断套管漏失井的方法有三种，间接观察法、不动管柱氧活化法和直接作业法。

（1）间接观察法：通过不间断观察油、套压是否持续下降，注水量是否不断上升，地面是否出现返水现象来判断浅层套管漏失与否。

（2）不动管柱氧活化法：对油套压下降、怀疑是套管漏失的注水井下入氧活化测井仪，通过测量脉冲中子活化水中的氧原子产生的伽玛射线时间谱，来判断套管是否漏失。

（3）直接作业法：对怀疑漏失的井，通过直接进行作业，然后再利用流量测井、井温测井、40臂井径测井、电子探伤测井、同位素测井、成像法测井等测井方式，来判断套管是否漏失。

2.目前这三种方法在判断浅层套管漏失井方面存在的问题

2.1间接观察法存在问题：

（1）占用人力资源。

（2）延误对套管漏失井的发现。

（3）一旦出现地面返水形成地面污染，会造成不必要的成本支出。

2.2不动管柱氧活化法存在问题：

（1）测试成本及维护成本较高。

（2）脉冲中子轰击时存在一定的放射性危害。

（3）必须有能够同时停放测井车、吊车和收集溢出液的罐车的测试井场。

（4）需要特种设备（吊车）配合，地面安全风险高。

2.3直接作业法存在问题：

（1）由于地面、地下情况复杂，油、套压下降，注水量上升不能作为判断套漏的直接原因。

（2）如果在直接作业后未发现套漏，会形成无效作业，增加作业成本。

（3）无效作业会影响注水井配注，导致注水流线出现短期变化，影响受效油井生产。

例1. 误判井井例：ST3-3-101

2012年2月该井压力突降，上作业动管柱验漏后，发现浅部套管无漏失。推测为未射大厚层参与吸水所致。误判导致作业费用41万元。

3.解决问题的方法

基于甲方对套管漏失井及时发现、准确判断、简单实用、性价比高的服务需求，油藏动态监测中心胜采监测大队吸收借鉴其他套管验漏测井方法，充分挖掘、利用现有多参数测试仪器优势，于2017年有针对性的创新开发出不动管柱浅层套管找漏测试新工艺—温度干扰法，以解决以上问题。

三、不动管柱浅层套管找漏测试工艺

不动管柱浅层套管找漏测试新工艺出现后，目前不动管柱浅层套管找漏测试工艺共有两种：温度干扰法和氧活化测井法。

1.温度干扰法

1.1温度干扰法工艺原理

工艺原理借鉴井温测井定性分析原理和井温验窜测井工艺原理，即浅部套管漏失点在流入或吸入低温清水后，温度上升缓慢，套管漏失点以下受地温恢复影响，温度上升快，所以在套漏点处会有明显的温度异常。

1.2温度干扰法实施过程。

（1）测试前对基础资料进行收集，确定测试深度。

（2）查询注水井生产动态日数据，制定施工设计，确定泵车型号和罐车数量。

1.3测试工艺操作流程

进行2次不同状态下的井温测试，再将测试资料进行拟合。

第一次测试：施工前保持24小时稳定注水。测试前现场关井，将测试仪器下入预定测试深度，以20米/分钟的速度匀速上提测试至井口，回放出静止井温测试资料保存。

第二次测试：将仪器下入预定测试深度后，通过测试井套管闸门，将清水以0.5m³/分钟的速度匀速打入测试井油套环形空间内，20分钟后，以20米/分钟的速度匀速上提仪器至井口，回放出干扰井温测试资料保存。

最后将两组不同测试状态下的井温曲线资料进行拟合，得到井下套管温度变化曲线资料。

＋ ＝

图1第一次测得井温曲线 图2第二次测得井温曲线 图3 最终拟合曲线

2.氧活化测井法工艺

2.1氧活化测井法工艺原理

高能快中子射入地层后，与地层物质发生相互作用，依次发生非弹性散射、弹性散射、俘获辐射和活化反应等。脉冲中子水流测井技术利用中子与流体中氧元素的活化反应机理，解析活化伽玛射线时间谱，根据中子源到探测器的间距和活化水通过探测器所用时间计算出水的流速。

2.2测量原理

氧活化反应的实质是大于10.2Mev高能脉冲中子轰击流体介质所含的¹⁶O ，氧原子放出质子，产生放射性同位素¹⁶N，而其处于一种不稳定激发态，其产生β衰变后重新还原成¹⁶O并释放出6.13Mev高能γ射线。通过对伽玛射线时间谱的测量来反映油管内、环型空间、套管外含氧物质特别是水的流动状况。

2.3氧活化测井法工艺实施过程

（1）了解测试井套管、油管尺寸及井下管柱结构。制定施工方案，避免仪器遇卡，确保停点位置避开井下工具及接箍位置。

（2）在井口附近进行点测，确定总流量后下到底球位置测量零流量。

（3）从井底上提氧活化仪器，连续测量一段伽马曲线，进行伽马校深后重新下入井底，进行全井流量测量。

（4）将全井分为几个测试大段，采用大段之间定点测量，发现漏点后进行小段点测的方式，逐步缩小漏点范围，根据活化水水流方向，准确找到漏点深度。测试过程中要确保注入流量稳定。

2.4流量资料的解释

由技术人员利用专业软件通过解析时间谱，计算水流速度,进而计算出水流量，从而确定套管外流量变化。

四、两种技术优势互补合作共赢

在实际应用中，这两种不同原理、不同测试方式的不动管柱套管找漏测试方法，均充分发挥各自技术优势，有力支持管理区技术人员及时、准确掌握套管工作质量和工作状态，为精细注水、有效注水做出巨大贡献。

1.不动管柱浅层套管找漏—温度干扰法在实际应用中体现出的技术的优势

（1）温度干扰法套管找漏测试，不动管柱即能进行浅层套管找漏，判断套管是否漏失。

2017年以来，胜采监测大队共测试井温找漏井67口，发现浅层套管漏失井23口，排除怀疑漏失井44口，三年来已为管理区节省无效作业费800余万元。

温度干扰法浅层套管找漏，测试时间短，能够快速判断套管是否漏失。

测试速度20米/分钟，最大浅层测试深度1000米，测试两趟3个小时内即能完成，测试完毕后1个小时内即能得出是否漏失。若不漏失，可立即开井进行测试水井配注。

（3）温度干扰法浅层套管找漏测试曲线分析判断准确。一次测试即可获得自然伽马、磁定位、温度、井温微差、测速等五个参数。既可利用井温微差配合温度曲线对漏点进行判断。

图4测试资料上各解释曲线图示

温度干扰法井温找漏测试成果图在不同套管漏失状态下的拟合曲线展示。

绿线为第一次测试获得的静止井温基线，红线为第二次测试获得的干扰井温曲线

横 轴代表温度，每格数值为5℃。纵轴代表深度，每格数值为2米。

图5 浅层套管无漏失 图 6 浅层套管有漏失 图7 浅层套管漏失严重 图8 浅层套管漏失段

见图5，浅层套管无漏失时，静止温度基线和干扰温度曲线是从井下向地面呈放射状延伸。

见图6，浅层套管有漏失时，静止温度基线从井下向地面呈放射状延伸，干扰温度曲线在套管漏失点处出现温度拐点。

见图7，浅层套管漏失严重时，静止温度基线从井下向地面呈放射状延伸，干扰温度曲线在套管漏失点处的温度拐点有较大温差变化。

见图8，当浅层套管漏失段较长时，静止温度基线是从井下向地面呈放射状延伸，而干扰温度曲线在套管漏失点处的温度拐点的延伸线会有较长显示。

（4）干扰法浅层套管找漏测试成本低，工艺流程简单，可操控性强。使用多参数存储式测试仪器、钢丝试井车及相应的仪器解释软件。

（5）干扰法浅层套管找漏测试辅助设备少。只有泵车和罐车，地面安全风险降低。

（6）通过对比、分析不动管柱温度干扰法浅层套管找漏资料，能够准确掌握井筒质量。

例2：ST2-1-204是胜利采油厂某管理区的注水井，同时为两口受效油井配注。管理区技术人员反映，该井自3月3日开始，油套压持续降低，日注水量上升，受效油井产液量无变化，在排除水表、地面管线等因素的影响后，怀疑是套管破漏。在进行不动管柱井温找漏测试时，在注低温水进行干扰过程中，泵车压力始终不起， 84分钟匀速注入30方清水，从侧面反映出该井套管内水量流失较大、较快。

图8 ST2-1-204井测试成果图

结论：通过对两次测试曲线的温度进行拟合，以及对比、分析、判断，确定套管在110米-136米之间有漏失。

例3 ST3-7-4 于2018年3月19日经历大修换套、重新分层等措施，作业完井后，开井第二天就出现油、套压降低、注水量上升的状况，管理区技术人员怀疑换套作业不成功。

在进行浅层套管井温找漏测试后，确定该井浅层套补段不存在套漏问题。采油厂管理区随后进行局一体化调配，该井油、套压恢复正常。 经追踪了解，该井沙一、沙二层经作业酸化后水量增加明显，水嘴难控制且易堵造成套漏假象。通过不动管柱浅层套管井温找漏测试，使管理区技术人员排除干扰，准确掌握套管现状。

图9 ST3-7-4井测试资料缩略图

2.不动管柱温度干扰法套管找漏效果分析。

不动管柱温度干扰法套管找漏简单、实用、性价比高，浅层1000米以上准确率高，但受地温影响，1000米以下套管找漏受地温干扰程度较大。

表2 浅层套管找漏无漏失，作业修井后发现深处套漏井统计表

序号	井号	找漏测试时间	作业修井确定漏失井段	作业时间
1	STT152-4	2018.10.12	1734.97m-1744.33m	2018-11-11
2	STS2X113	2019.1.03	1701.5m-1710.01m	2019-1-27

氧活化流量测井仪器价格相对较高（仪器90余万元，中子管30-40万元，中子管理论寿命100小时左右），应用于浅层套管找漏会“测试资源成本投入较多”，但在测试1000米以下（如：胜采厂2000-3000米水井占比大）不动管柱水井套管找漏时，则能充分发挥其不受地温干扰，流量找漏准确的技术优势。

3.不动管柱浅层套管找漏—氧活化测井法在深井测试应用中体现出的技术优势

（1）受地温及注入介质影响较小，适用于各种注入介质的深井测试（井温低于125 ℃ ）。

（2）适用于各种注入方式，启动流量较低，测试时注入水量范围为6 m³/d ～1000 m³/d。

（3）可在符合测试要求的管柱内进行全井测试，同时取得油管内、套管内、油套环空以及套管外水流量数据

（4）由于对测试深度进行伽马校深，能够定量确定漏失段深度。

（5）通过对伽玛射线时间谱的测量，能够准确反映套管外水流动态，同时不会对井筒和地层造成沾污、沉降 、污染等问题。

4.氧活化测井资料水井套管找漏应用实例

例4:孤岛采油厂GD2-22-26井油压和日注水量突然下降较大，2019年1月对该井进行氧活化测井后确定套管漏失点为1160.92米处，随后进行的作业修井进一步验证不动管柱氧活化找漏测井的准确性。

五、结论：

1． 建议管理区当注水井突然出现油压下降和注水量上升现象后，应首先采取不动管柱找漏测试进行验证，确定漏失后再发作业设计。

2.建议管理区在进行不动管柱找漏测试时，先实施温度干扰法进行1000米以上浅层套管找漏，若浅层套管无漏失，但注水泵压始终低于3MPa，再进行1000米以下氧活化流量找漏测试。利用这两种套管找漏测试技术兼容互补的优势，为甲方准确掌握套管工作质量提供可靠依据。

3.不动管柱套管找漏分段、分责测试的开展，能够在油藏动态监测中心内部实现最大化的技术资源调配和分工合作，既拓宽中心测试项目，丰富测试内容，还帮助管理区解决实际生产问题，有效节省作业费用和占井时间，经济效益巨大。

作者：魏继荣 胜采监测大队试井队技术员 电话：13561066025