井下超声波流量计在寻找套管漏失点中的应用

      0 引言

      在套管井中，由于套管长期与地层水接触，具有腐蚀性的地层水会腐蚀套管壁，导致套管壁厚发生变化和腐蚀穿孔；另外，由于地层出砂、固井质量差及其他方面的原因，来自套管各方的地层应力不同，导致套管发生形变和错断等，也会导致套管发生漏失，而套管漏失会直接影响油水井的正常生产。目前国内常用的寻找套管漏失点的方法主要有机械验套法与测井法2种。机械验套法存在占用作业周期长、成本高，现场实际多采用测井的方法。目前用于寻找套管漏失的测井方法主要有注硼中子寿命测井、井温测井、同位素找漏测井、多臂微井径和电磁测井、脉冲中子水流测井、井下声波电视测井和电磁探伤等技术。在这些测井方法中，井温测井法具有仪器仪表投资少、测井施工相对简单、测试成本低和适合长井段连续测量而被普遍采用，目前胜利油田乃至全国仍以该方法作为找套管漏失的主要测井方法之一。

      1 找漏原理及技术

      常规井温测井法找套管漏点的技术原理是基于测量井筒温度场的异常来定性判断是否存在漏点^[1]。当洗井和修井作业静止时间较短时，整个井筒的温度场还没有达到平衡状态，如果此时就进行井温找漏测井，容易导致井温测量结果不准确；常规井温找套管漏点测井方法还存在只能定性不能定量评价漏失量等缺点。鉴于此，为进一步提高井温找套管漏失监测施工的成功率和能够定量评价套管漏失井的漏失量，提高找套管漏失监测施工的精度和准确度，提出运用井温与井下超声波流量组合测井技术寻找套管漏失点。

      井温与井下超声波流量组合测井的工作原理是测井时运用水泥车以稳定的流量向油水井套管内注水。由于管径没有变化，所以当用井下超声波流量与井温组合测井仪进行测井时，在非射孔井段和非漏失井段测得的流量应该是一个相对不变值，井温的变化应该是随着深度的增加而按照井温的梯度增加。但当套管破裂或穿孔时，从井口注入井中的液体在套管破裂或穿孔处就会出现漏失，在破裂或穿孔点上下测得的流量值就会发生变化，流量值曲线存在一个明显“台阶”，井温也不是按照一个梯度来变化。利用这一规律就可判断套管是否有漏失。现场测试时可采用停点测试与连续测试相结合的方法，即先将仪器停在不同的深度，大井段范围内寻找套管漏失井段，然后在漏失段细化寻找漏失点。

      2 井下超声波流量计工作原理及适用性

      井下超声波流量计采用超声波原理设计制成^[2]。它是以超声换能器为流速检测元件，采用超声波来测量流体流速，通过测量高频超声波束的传播时间差来推算流体流量。超声波束沿测量管道方向传播，安装在上游换能器发出的波束传播方向与流体流向相同，而安装在下游换能器发出的波束方向则与流体流向相反，两波束间的传播时间差与测量通道中的流体平均流速成正比。通过测量传播时间差，再进行一定的数值计算，就可以推算出流体的平均流速和流量。

      仪器的流量感应部分由导流管和流量变送器组成，导流管的作用是稳定液体的流动状态，流量变送器是一段直通的管子，在其上游和下游各安装1个超声换能器，流量变送器的几何尺寸和结构一旦确定，液体的流量便和流速呈一定的关系。

      在测量含杂质或粘度变化较大的流体方面，超声波流量计与其他流量计相比具有明显的优势，能准确测量流量数据；另一方面，超声波流量计是一种非干扰式流量计^[3]，因此不存在压力损失现象，不会造成测量误差；其次，超声波流量计本身没有任何活动部件，因此，具有工作稳定、可靠性高、故障率低、维修方便等优点。

      3 实施效果

      近2年，推广应用井温与井下超声波流量计组合测井进行找套管漏失测试30余口井，均取得了合格的测试资料。结合并温+流量组合测井资料解释成果，对其中的11口井采取生产措施，其中的7口井堵漏后均见到了明显的增油效果，7口井测井前日产液395t，日产油7.3t，综合含水98.2%；实施堵漏措施后，初期日产液429t，日产油43.3t，综合含水89.9%，累计增油6680t。

      3.1 井例一：×74-13-13井

      该井1994年3月完井，人工井底3653m。1994年7月压裂投产，1994年9月转注，2003年8月补孔测压转抽生产，日产液39.6t，日产油1.3t，含水96.6%，生产情况与邻井×74-12-10井的含水存在较大差异，怀疑该井套管漏点。2004年4月27日对该井实施井温与流量组合测井。测井结果：该井在2557~2558m、2577~ 2578m这2处套管接箍漏失（见图1）。根据测井资料，对该井实施水泥封堵漏点措施后，日产液由措施前的38.8t降为2.5t，日产油由措施前的1.6t上升到2.3t，含水由措施前的96.0%降为8%。截止到目前该井累计增油1290t。

      3.2 井例二：×1-53井

      该井1997年5月19日完井，6月25日投产后生产基本正常，但含水较高，2001年1月13日因高含水关井。2004年10月15日对该井实施验套封堵Ng6补孔Ng_下措施后一直低液量生产，日产液量0.9t，日产油量0.3t，含水66.8%，怀疑射孔不完善。2005年1月对该井实施重新扩射措施后，高含水生产，日产液30.9t，日产油0.5t，含水98.4%。2005年3月对该井实施填砂封Ng_下 14号、补孔Ng9措施，在对该井实施填砂验套工序时发现该井验套试不住压，2005年3月5日对该井实施井温与流量组合测井。测井结果：该井2004年10月灰封的Ng6段（原灰封层段，深度1532.8~1550.5m），出现明显的流量和井温异常（见图2），测井解释该井段灰封失效。后对该井实施填砂封Ng_下 14号、重新封堵Ng6，补孔Ng9上返生产措施后，见到了明显的增油效果，日产液37t，日产油4.4t，含水88.2%。

      4 结论与建议

      （1）对于套管漏失井，应用该项技术可以快捷准确地找到套管漏失井段、炮眼封堵层是否密封或失效、电缆桥塞、丢封、人工砂面是否密封等。
      （2）可以寻找高含水多层合采井的主要出水层位，为高含水井堵水措施的实施提供依据。
      （3）可进行光套管(未下油管)注水井的注水剖面测井工作。
      （4）大面积油污有时会影响声波流量计的正常工作，建议仪器设计人员考虑改进导流管和流量变送器的外部结构，减少油污在超声波探头上的聚集，提高仪器测量准确度。
      （5）当一口井同时存在高压漏失点和低压漏失点时，测井可采取分2次测井的办法加以解决，即第1次测井先找出低压漏失点，工艺措施封堵低压漏失点后，再进行第2次测井，找出高压异常漏点。

      参考文献：

      [1] 郭海敏. 生产测井导论[M].北京：石油工业出版社，2003.
      [2] 廖志敏. 超声波流量计的研究和应用[J].管道技术与设备，2004，29（4）：12- 9
      [3] 曹玉剑. 超声波涡街流量计及其应用[J].自动化及仪表，1997，21（3）：46- 9