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新聞詳情
超聲波流量計在套管井況檢測中的應用
0 引言
在石油開(kāi)采過(guò)程中，地下應力的各向異性及井內液體的腐蝕等原因會(huì )導致套管變形或損壞[1]，如何查找破損位置，在油氣井生產(chǎn)過(guò)程中是一項非常重要的工作[2.3]。本文提出的利用超聲波流量計測試套管內流量變化的測試方法，可以迅速準確地找到套管破損處，為油氣井的穩產(chǎn)、增產(chǎn)提供可靠保證。
1 超聲波流量計測試原理
當以穩定的流量向套管內注水時(shí)，由于管徑?jīng)]有變化，所以測得的流量應該是一個(gè)不變值[4]。但當套管破裂時(shí)，液體在該處就會(huì )出現漏失，破損處上下點(diǎn)測得的流量值就會(huì )發(fā)生變化。利用這一原理就可判斷套管是否有漏失。
1.1 測量原理
超聲波在流體中傳播時(shí)受到流體流動(dòng)的影響，其波列的相位會(huì )發(fā)生變化。利用這種原理可以檢測流體的速度，測量原理示意圖如圖1所示。
兩個(gè)超聲波換能器相對而放，每個(gè)換能器既做發(fā)一射頭又作接收頭，通過(guò)電子線(xiàn)路控制，兩個(gè)換能器同時(shí)發(fā)射頻率與相位均相同的聲波脈沖，并且在發(fā)射停歇期接收經(jīng)過(guò)流體傳播后的聲波脈沖。兩束聲波脈沖在流體中傳播的距離相等，但由于一束聲波順流傳播，另一束聲波逆流傳播，受到流體流動(dòng)的影響，到達接收頭時(shí)，兩束聲波在相位上存在差異。
設兩個(gè)探頭之間距離為L(cháng)，流體速度為v，順流和逆流聲波的傳播時(shí)間分別為t1和t2，收到兩列聲波的時(shí)間差為△t，可以推導出：
（1）
由于△t遠小于t1和t2，且t1≈t2，可令t2≈t1t2，這種情況下，若兩束聲波發(fā)射頻率為△φ，公式（1）可寫(xiě)為：
（2）
顯然，兩束超聲波的相位差與流體流速成線(xiàn)性關(guān)系。公式（2）中L和f是已知量，通過(guò)測量△φ和t，可以計算出流體流速，進(jìn)一步分析折算成流量。
1.2 測試方法
1.2.1 存儲式超聲波流量計測試方法
存儲式超聲波流量計采用電池供電，鋼絲攜帶下井，測試數據存放在井下儀器的存儲器中，測完后提出儀器，連接計算機回放測試數據。儀器采用停點(diǎn)測試法，即以穩定的流量向井筒內注水，儀器停在套管內不同的深度，測出不同深度處的流量值，并記錄好停點(diǎn)深度。C68井測試情況見(jiàn)表1。
測試結論：通過(guò)測試，50m~1800m之間各點(diǎn)均為50m3/d左右，而到2160m時(shí)，流量變成11.3 m3/d，說(shuō)明該井套管在1800m~2160m之間漏失。在1800m~2160m之間進(jìn)行多次加密測試，直至將漏失點(diǎn)控制在2m~5m范圍內。
表1 C68井測試情況表
|
序號 |
深度/m |
地面流量/(m3/d) |
實(shí)測流量/(m3/d) |
|
1 |
50 |
50 |
49.8 |
|
2 |
300 |
50 |
47.5 |
|
3 |
600 |
50 |
48.6 |
|
4 |
900 |
50 |
50.7 |
|
5 |
1200 |
50 |
51.1 |
|
6 |
150 |
50 |
49.5 |
|
7 |
1800 |
50 |
48.2 |
|
8 |
2160 |
50 |
11.3 |
泵壓：4MPa，油壓：4MPa
1.2.2 直讀式超聲波流量計測試方法
直讀式流量計采用測井電纜連接下井，同時(shí)連接磁定位儀、溫度儀等，可同時(shí)測流量、磁定位、溫度3個(gè)參數。與存儲式測試一樣，穩定地向井筒內注水，注水的過(guò)程中先每隔一定距離點(diǎn)測，確定出破損點(diǎn)的大概位置。再在已確定出的位置內測連續流量曲線(xiàn)，要求測井速度要慢，盡量減少儀器上行不穩造成的影響。
2 應用實(shí)例及效果評價(jià)
2.1 應用實(shí)例
C26- 25井測井曲線(xiàn)如圖2所示。
對該井先進(jìn)行點(diǎn)測，在1500m以上測得水量為170m3/d，而在1560m以下測得流量為零。然后在1500m~1560m之間進(jìn)行連續測試。圖2曲線(xiàn)顯示，在1554m~1555m之間流量突變，說(shuō)明1554m~1555m之間套管漏失。從井溫曲線(xiàn)上也可以證明這一點(diǎn)，相當直觀(guān)。
2.2 效果評價(jià)
利用超聲波流量計檢測套管，具有快捷準確的特點(diǎn)，特別是該種方法是在加壓條件下施工的，可以了解套管在承壓狀態(tài)下的漏失情況，因此可以測到微縫、小孔，即使這些小縫（空）在常壓下是閉合的。應用超聲波流量計先后在幾十口井上進(jìn)行了測試，均取得了成功。部分井測試效果統計見(jiàn)表2。
表2 部分井測試效果統計
|
井號 |
漏點(diǎn)/m |
措施 |
效果 | |
|
作業(yè)前 |
作業(yè)后 | |||
|
C42-6 |
1713～1723 |
套管貼補 |
停產(chǎn) |
液5.5t，油4.7t |
|
J17-15 |
970m 橋塞漏 |
水泥封堵 |
0.5t/d |
液6t/d，油5t/d |
|
L63-8 |
563～583 |
套管補貼 |
關(guān)井 |
液14.9t/d，油0.9t/d |
|
693～698 | ||||
|
C68 |
1961～1966 |
套管貼補 |
0.9 |
液8t/d，油3.8t/d |
|
L38-26 |
265～270 |
套管貼補 |
注水壓力0MPa |
注水壓力11MPa |
存儲式超聲波流量計采用鋼絲攜帶儀器下井，井口耐壓可達30MPa，解決了井口高壓密封的問(wèn)題，對尋找套管破損高壓層提出了很好的解決辦法。直讀式超聲波流量計在測試流量的同時(shí)，可以同步測磁定位，這樣不僅有利于校深，還可在補貼套管時(shí)，指導避開(kāi)套管接箍。
3 結束語(yǔ)
超聲波流量計具有無(wú)可動(dòng)部件、靈敏度高、定位準確、不受流體性質(zhì)影響等特點(diǎn)，是現有流量計中比較適合于同時(shí)在油、水井測量的工具。應用超聲波檢測套管，解決了困擾治理套損井多年的難題。如果能很好地解決井口密封問(wèn)題，直讀式流量計無(wú)論施工速度還是測井效果都要優(yōu)于存儲式。
這種測試工藝可以用來(lái)檢測套管封堵工具的封堵效果，如橋塞、丟手等，還可以準確地測出套損點(diǎn)，再配合超聲波電視測井，可更加全面了解套損類(lèi)型、程度，為下一步制定有效措施，提供更為全面詳細的資料。
參考文獻
[1] 陸大衛.石油測井新技術(shù)適用性典型集[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001
[2] 余厚全，黃載祿，屈萬(wàn)里.利用超聲脈沖回波檢查套管腐蝕與缺陷[J].測井技術(shù)，1997，21（2）
[3] 喬文孝，車(chē)小花，杜光升.井下套管厚度評價(jià)的方法研究[J].測井技術(shù)，2001，25（6）
[4] 馬水龍，王秀明，李福長(cháng)，等.聚合物注入剖面超聲波相位流量計[J].測井技術(shù)2002，26（5）
