套管工程監(jiān)測測井

磁測井

背景：應(yīng)用聲波電視技術(shù)還不能解決套管外壁的腐蝕問題，而磁測井或套管厚度分析測井資料結(jié)合起來，就能夠解決套管內(nèi)、外腐蝕的問題。作用：確定套管的平均直徑、蝕坑深度及面積，套管破裂、蝕坑是在套管外部或在內(nèi)壁，套管壁厚等。儀器：德萊賽——垂直測井儀(Vertilog)——磁測井儀（測套管壁厚)斯侖貝謝——套管分析儀(PAT)——多頻電磁測厚儀(METT，測套管壁厚)1上扶正器2伽馬探頭3井溫探頭4下扶正器5短軸探頭6橫向探頭7長軸探頭外徑：42mm

適應(yīng)管柱直徑：63-324mm

適應(yīng)管柱厚度：3-12mm

厚度測量誤差：0.5mm(單套)1.5mm（雙套）橫向裂縫分辨率：管柱周長的1/3（內(nèi)層管柱）電磁探傷測井儀技術(shù)指標(biāo)套管分析儀(PAT)

PAT測量的兩個基本物理量:磁通泄漏和渦流畸變利用測量磁漏確定套管蝕斑方法：儀器沿鋼板一表面移動，只要鋼板有蝕斑，就可測到感應(yīng)電流，無蝕斑時，則無感應(yīng)電流產(chǎn)生。將磁極放近鋼板時->鋼板表面或外表面有蝕坑->磁力線發(fā)生彎曲異常（即磁漏）->以恒速沿平行于鋼板表面的磁力線方向移動線圈->在通過磁漏位置(即蝕斑位置)時，->線圈切割的磁力線數(shù)目減少->產(chǎn)生感應(yīng)電流。PAT測量的第一個基本物理量原理：分析：磁漏的數(shù)量與蝕斑的大小、深淺有關(guān)。若蝕斑越大->漏磁量越大->感應(yīng)電動勢也越大但不能反映蝕斑在哪一面缺陷：只能知道蝕斑是否存在，無法判斷在內(nèi)壁或外壁。利用測量磁漏確定套管蝕斑PAT測量的第一個基本物理量原理：

通以高頻交流電的供電線圈建立一次磁場－>在鋼板中引起渦流－>

此渦流：

(1)建立二次磁場(總的磁場強度是二個磁場矢量疊加)(2)近于趨膚效應(yīng)，所以，在鋼板外側(cè)的蝕坑對渦流無影響，而內(nèi)側(cè)的蝕坑會使渦流強度降低－>總的磁場強度就會增加－>測量線圈中的感生電壓降低。利用測量渦流畸變判斷套管內(nèi)外蝕斑PAT測量的第二個基本物理量背景：為判斷蝕斑是在管內(nèi)壁或外壁，設(shè)計了第二個測量物理量——測量渦流畸變方法：在靠近鋼板表面置一供電線圈（通以高頻交流電）在供電線圈和鋼板之間置一測量線圈（則此線圈中感生電壓的大小就代表總磁場強度的大?。y量測量線圈中的電壓變化。說明：鋼板里面的孔、洞對測量電壓是否有影響，則視與表面的距離而決定。確定套管（鋼板）上的蝕斑是否存在確定蝕斑處于套管的內(nèi)壁或外壁測量線圈測量感生電流有蝕斑磁力線彎曲（磁漏）磁極（磁鐵）磁力線測量線圈（在供電線圈與鋼板中間）測量感生電壓供電線圈（高頻交流電）產(chǎn)生一次磁場在鋼板中形成渦流產(chǎn)生二次磁場鋼板內(nèi)壁蝕斑渦流畸變總磁場增感生電壓降在刻度井中電磁探傷測井儀對套管裂縫的響應(yīng)模型縱縫橫縫斜縫電磁探傷測井實例電磁探傷測井實例ABA1井為大修井，起油管后，通過X-Y井徑測井發(fā)現(xiàn)有兩處變形A、B。用電磁探傷儀檢測發(fā)現(xiàn)，A、B兩處套管嚴(yán)重?fù)p壞，特別是A處套管漏液。電磁探傷測井實例電磁探傷測井可在油管中檢測套管損壞管柱圖定性分析定量分析油管壁厚套管壁厚套管損壞套管嚴(yán)重?fù)p壞電磁探傷測井實例

A2為一口配注井，為了解井下套管的破損情況，在油管內(nèi)進(jìn)行了電磁探傷測井，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該井多處套管變形，但沒有發(fā)現(xiàn)套管破裂現(xiàn)象，因此，采油廠沒有對該井進(jìn)行起油管作業(yè)就重新投入生產(chǎn)。AB電磁探傷測井實例第二道和第三道分別為上、下兩組測量最大值的曲線。第一道為放大曲線。如果幅度偏轉(zhuǎn)較大，則可能腐蝕較深或已蝕穿。730米—765米的井段，腐蝕最為嚴(yán)重。

在雙套管串中，只能定性解釋，要與METT結(jié)合使用在嚴(yán)重腐蝕的套管井中的PAT測井曲線利用電磁探傷測井和井徑測井綜合檢測套管結(jié)垢工程測井多種資料用于區(qū)分套管變形與結(jié)垢井溫噪聲磁定位流量井徑井徑、噪聲/井溫測井指導(dǎo)修井等作業(yè)、檢測施工效果

儀器測量原理圖如圖所示GCT測量原理連續(xù)測斜儀一、儀器結(jié)構(gòu)

三自由度陀螺儀示意圖二、陀螺儀陀螺儀是連續(xù)測斜儀的關(guān)鍵單元，三自由度陀螺儀結(jié)構(gòu)如圖所示?？蚣苌系膱A盤高速旋轉(zhuǎn)，并可以在任意位置移動，但陀螺儀的旋轉(zhuǎn)軸保持固定，中心圓盤的高速旋轉(zhuǎn)能使陀螺儀軸指向一個固定的方向，該方向為連續(xù)測斜儀的參考方向。當(dāng)外力（地球自轉(zhuǎn)和機械不平衡）對陀螺儀的圓盤施加一個力矩時，陀螺儀圓盤沿與施加力矩成90度的方向運動，并開始進(jìn)行進(jìn)動運動，通過測量進(jìn)動速度確定該力距的大小。它有三個自由軸，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸，陀螺電機繞Ⅲ軸以2150r/min逆時針高速旋轉(zhuǎn)，同時內(nèi)框架可繞Ⅱ軸轉(zhuǎn)動。外框架也可繞Ⅰ軸轉(zhuǎn)動，三個軸互相垂直并交于一點，這一點正是陀螺的重心，這樣陀螺的自重就不至于在各軸上產(chǎn)生重力矩，從而保證其定軸特性。連續(xù)測斜儀在測井前的車間刻度包括以下兩個方面：

(1)、測量加速計和陀螺儀的增益和截距；

(2)、測量陀螺儀的質(zhì)量不平衡、氣體動力摩擦以及旋轉(zhuǎn)軸與加速度計

X軸之間的共線誤差等陀螺儀的缺陷。在測井現(xiàn)場進(jìn)行的刻度包括：

(1)、對陀螺軸定位并使它指向正北；

(2)、在選定的方向上對陀螺軸定位；

(3)、必須計算校正量以對地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行補償。三、刻度及現(xiàn)場測量測井儀經(jīng)刻度后，把儀器下井并開始測井，下測和上測過程中記錄測井曲線，用閉合度對上下測曲線進(jìn)行對比。閉合度小就說明測井質(zhì)量好，上測與下測的井筒軌跡、井斜以及井筒變化率的重復(fù)性好?，F(xiàn)場測井完成后，資料處理計算順序如下：

(1)、用刻度數(shù)據(jù)和緯度計算地球的自轉(zhuǎn)分量，由此把陀螺儀保持在地球基準(zhǔn)面的一個固定方向上；

(2)、使用上測和下測的張力值計算電纜的拉伸長度和校正后的深度；

(3)、使用刻度數(shù)據(jù)校正機械缺陷。使用加速度計測井?dāng)?shù)據(jù)計算井斜、方位和深度數(shù)據(jù)。并由此給出井筒的軌跡。三、刻度及現(xiàn)場測量連續(xù)測斜儀的成果顯示如表所示，表中包括深度、北向偏移、東向偏移，井眼狗腿程度、方位及井斜。成果下部輸入數(shù)據(jù)為輸入?yún)?shù)。四、應(yīng)用實例每個放射性標(biāo)志物中有一個100mCi的Cs137放射性源，它發(fā)射663KeV的單能伽馬射線。利用發(fā)射孔槍把這些標(biāo)志物射進(jìn)地層，射入深度較大，以便不受套管/水泥系統(tǒng)的影響，但也不能太深，太深了FSMT探測不出清晰的放射性脈沖。FSMT測井儀示意圖沉降監(jiān)測測井一、測量原理測井示意圖：若地層無沉降，則兩個測量峰值在同一深度上，地層沉降后兩個放射性尖峰不再重合。雙探測器測井儀的理想情形二、雙探測器測井儀四探測測井儀測量有兩個主要優(yōu)點：一是對每對放射性標(biāo)志物的間距進(jìn)行四次獨立的測量；二是探測器間的距離可近似等于放射性標(biāo)志物之間的間距，可以降低儀器和電纜不均勻運動而引起的測量誤差。四探測器測井儀測井的正常情況三、四探測器測井儀磁性定位器屬于磁測井系列，主要用于深度控制確定井下工具的下入深度，在定位、射孔中應(yīng)用廣泛。磁性定位器的核心是一對磁極相對的磁鋼和線圈。磁性定位器測得的信號如圖中所示（套管接箍），磁定位器通常分為兩種，一種是過油管定位器，外徑為25mm；另一種外徑為64mm，主要用于在套管中的測量。磁性定位器結(jié)構(gòu)及工作示意圖其它工程測井一、磁性定位器接箍處磁力線發(fā)生變化，通過線圈的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感生電動勢卡點指示器的基本原理是以硬磁性材料在彈性變形時退磁的性質(zhì)為基礎(chǔ)的。井下儀器由磁性定位器和注磁線圈組成，下接一引爆裝置，以便測出卡點后立即引爆。測井前，把儀器下到預(yù)計被卡的井段內(nèi)，首先測一條管柱結(jié)構(gòu)基線。第二次下井，在每根鉆桿接箍之間注磁，做上一個磁記號，并在該井段記錄第二條注磁曲線。之后給鉆桿加以最大允許拉力或扭轉(zhuǎn)力，使鉆桿產(chǎn)生彈性變形，然后在該井段再次測量得到第三條曲線（消磁曲線）。將三次測量曲線進(jìn)行對比，即可判斷被卡的深度，被卡井段的鉆桿信號保持不變，未卡井段信號消失或大大減小。

A為原始接箍信號，B為注磁信號，從第三條曲線中可以確定卡點位置在1978m處?？c指示曲線示意圖二、卡點指示器人為向井中注入放射性同位素，注入前后分別進(jìn)行伽馬測井，并對測井結(jié)果進(jìn)行對比，就可以檢查出竄流的位置。注水井定時法探測串槽測井的實例:a、c、e、h顯示同位素隨注入水在套管中向下流動的情形。i、m、e異常位置的穩(wěn)定讀數(shù)可知:進(jìn)入3號砂層的活化水，一部分向地層深部滲流，這時由f、j、n、v:顯示竄流過程為一部分沿水泥環(huán)向上竄到4號砂層中去了。

l、p：該井射孔底部是2號砂層，但由異?？梢娮⑷胨厣淇卓籽哿鬟M(jìn)水泥環(huán)后向下竄入1號砂層；2號砂層對應(yīng)位置沒見到放射性異常，說明該2號層不吸水。b、d、g、k:油管出口出由于渦流使一部分同位素示蹤劑殘積下來所致。測井示意圖三、放射性示蹤管外流動探測四、出砂檢測出砂的主要原因1注入水或地層水使膠結(jié)物被溶解或是被約束在砂子周圍的水膜中的水被釋放；2油層壓力降低改變了上覆地層壓力由此影響粒間的膠結(jié)，3拖曳力增大拉動砂子產(chǎn)出。由于出砂后的自然伽馬曲線強度小于出砂前的強度，因此出砂前后所測的自然伽馬曲線將出現(xiàn)幅度差，幅度差越大，說明出砂越嚴(yán)重。四、出砂檢測1.自然伽馬測井法目前，檢查出砂、防砂效果的方法有：地層出砂后，形成孔隙和孔穴，說明套管與地層膠結(jié)變差，如果進(jìn)行聲幅測井，則會發(fā)現(xiàn)套管波幅度變大而地層波