检查套管损坏的电磁探伤测井方法及应用

2023-02-26

1 电磁探伤测井仪工作原理和功能特点

1.1 电磁探伤测井基本原理

电磁感应, 探伤仪器正是基于这一原理的应用, 在尤其设备定损方面非常方便, 被油气田作业人员广泛的应用和接受。相比于初期的电磁探伤测井仪, 大多采取进口产品, 而近年来国内产品中的防水性和防腐性与国际水平日益接近, 并且更加符合我国油气田作业的特点。

电磁感应是一种常见的物理现象, 但突出优点是不容易受到受到外界力量干扰。测井过程中, 电磁探伤测井仪可以发出一个直流脉冲, 而内部的线圈中包含接受记录功能的部分, 随着时间的变化和产生的感生电动势不同, 就可以形成不同变化的曲线。而这些曲线代表了纵向、横向的裂缝长度, 也能够分析出套管壁厚等数据。

在进行测井中, 电磁探伤测井仪基于变化的数据进行判断, 接收线圈记录的感生电动势包括了磁导率、电导率和管柱壁厚等, 通过特定的函数计算, 在指数调查范围之内就可以获得相对应的结论。

电磁探伤测井仪的所得到的数据, 事实上是以波动曲线的形式来展现的, 管柱出现射孔、裂缝等情况, 那么套管属性相对于仪器就会产生变化;例如导电率、导磁率等, 损坏的情况越严重, 曲线的变化就越剧烈, 这是因为检测到的感生电动势发生了变化, 即便是套管内部发生了变化, 也同样可以以相反的波动曲线显示出来。同时, 也无论是单一套管, 还是双层套管结构, 根据壁厚的变化地损坏情况进行分析, 这就是探伤的原理。

1.2 电磁探伤测井仪功能特点

首先, 电磁探伤测测井仪的工作具有周期性。在测试仪内部, 分布着感应探头, 这些感应探头的变化是根据感应电动势产生的。电磁探伤测井仪的感应电动势随着时间长短, 划分出不同的工作周期 (可以人为设定) 。

其次, 在内部存在两种探头, 工作的探测范围也不同。长轴探头的工作范围较大, 可以确定外管柱的厚度、纵向的裂缝、外管被腐蚀的现状。额短轴探头的工作范围较小, 能够用来判双层套管内部的裂缝、腐蚀、射孔等情况。

再次, 电磁探伤测井仪可以透过过钢制材料, 对套管外壁的损坏情况进行判断, 也可以对有油管内部进行探伤分析。这是由于在仪器内部中, 除了最主要的接受线圈部分之外, 发射线圈电流中断之后, 电磁感应所产生的曲线值会骤然减小, 也可以在接收线圈中获得一股新的感应电动势, 通过这种曲线形态短时间的骤然变化, 采取定性和定量分析的手段, 进而判断油管中是否存在裂缝、腐蚀等情况。

2 模拟实验和现场应用概述

2.1 模拟实验

所谓的模拟实验, 是针对既定的实验结果理论, 针对现有规格、条件下的电磁探伤测井仪工作套管进行检测。在实验进行之前, 需要先对套管壁厚进行人工确认, 溶蚀在套管上事先划出破坏内容。在本实验中, 一共破坏了四个部分, 实验模型中的裂缝不同参数依据为纵向、横向、长度和深度。套管的直径为200毫米, 厚度为10毫米, 电磁探伤测井仪的探头反应应该呈现出可判断的四种情况, 即U曲线和LI曲线各自应该在两个位置发生异常。

根据实验的结果, 测井曲线反应出来的Ua-1和Ua-2出现了两处异常, 分别是在4.1米到4.5米处, 以及6.8米到7.0米处, 同时, 测井曲线LIb-1和LIb-4也发现两处异常, 分别为7.1米到7.3米以及9.0到9.5米。U曲线代表的是套管上的纵向裂缝, 而LI曲线代表的是套管上的横向曲线, 所存在的位置和类型, 也与实验模型的一致。

2.2 现场应用

电磁探伤测井仪的使用在现实中是被动的, 即当油气井田发生损坏的判断时才会出现。在已发生套管损坏的部分上进行应用, 实际操作中所遇到的外界情况较为复杂, 电磁探伤测井仪的外径较小, 因此可以适合大多数情况应用。一般来说, 最为常见的部分是油水各层的管柱, 例如:油管本身、套管、套管外层等。

为了检验实际应用效果, 实验模拟设备在油田中LTB-Ⅱ型井中进行实际的测试, 一直经过前期多项其他测试, 该井在884米和970米两处存在裂缝破损情况, 尤其是在884米处发生的套管严重损坏, 是导致整个井体无法使用的原因。

3 结语

电磁探伤测试法能够很精确地排查出套管损坏的位置, 同时也可以对壁厚变化的坚定发挥重要作用, 在正常的生产中, 及时排查套管故障可以节约大量的作业成本, 同时发挥良好的预防作用。下一阶段中, 对电磁探伤测井的应用功能提出扩展, 主要用于结构的变形测试和损坏程度鉴定, 通过量化的手段对油井正常工作能力进行判断。

摘要：在油田作业中, 井身结构损坏是较为常见的问题, 由于井下环境的复杂性, 油管损坏比较常见, 除此之外还有套管容易损坏, 也包括底层变化导致的水泥环损坏等, 其中, 套管损坏是三类中对油田的危险最大, 将直接导致无法正常生产;随着国内对燃油燃料的消耗量越大, 石油开采作业越多, 油田的套损井数量也在增加, 因此, 积极的检查和预防套管损坏已经成为了油田开发工作中的重点。本文中介绍了通过电磁探伤测井方法进行套管损坏检查的方法, 事实证明, 这一方法在油水井检测中, 可以及时发现井身结构的变化和损坏情况, 对预防和维护发挥了重要的作用。

关键词：电磁探伤仪器,套管损坏,方法和应用