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    油井气举可视化找漏技术在长庆油田的应用

    时间：2023-03-25 18:40:06来源：百花范文网本文已影响人

    严正国，陈博，李冰，霍东凯，曹亢，吴银川

    1.西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室（陕西 西安 710065）

    2.中国石油长庆油田分公司第六采油厂（陕西 榆林 718606）

    3.中国石油集团测井有限公司长庆分公司（陕西 西安 710200）

    近年来，随着油气田的不断生产开发，套管由于外力挤压、自然老化、化学腐蚀等多种因素而导致的套管损坏概率大大增加，严重影响到油气开发效率[1-2]。套管损坏会导致套破点大量出液，造成一些具有生产潜力的油井突然产油量下降，含水率上升，严重影响到油井的生产开发[3]。因此，想要将这类油井恢复生产，必须对其进行套破井治理。常规套损井治理分为短效治理和长效治理，短效治理采用封隔器隔采的方法[4]，有效期短，且套管腐蚀、结垢严重时，容易出现封隔失效的情况，严重影响到隔采效果。长效治理采用堵漏的方法[5]，将漏点封堵住，使油井恢复生产，其技术难点在于精准定位套损井下的漏点。传统的工程测井无法精准迅速定位漏点，封隔器卡封找漏占井周期长，定位精度低，尤其是遇到套管存在严重腐蚀、结垢或存在套管变形时有效性和成功率低。因此，套破井找漏及精确定位技术是各大油田套损井治理亟需解决的技术难题[6]。由于停产状态下油井处于压力平衡状态，套破点不出液，井液缺乏流动性，故而静态检测难以准确定位套破点及出水点。鉴于此，本文提出了一种套损井下找漏的检测方法，运用氮气气举技术使地层与井筒之间形成压差，使套破点出液，结合VideoLog可视化测井技术，观察水流及水向标流向，判断套损井漏点。该技术在长庆油田得到应用，取得了满意的工程效果。

    油气井下可视化检测技术是针对井下恶劣环境而设计的井下图像采集、通信和井下图像处理的总称[7]。早期的油气井可视化检测技术称为“井下电视”，由传输介质大体上可分为利用测井电缆传输图像的“鹰眼井下电视”[8]和利用光纤传输图像的“光纤井下电视”[9]。“鹰眼井下电视”使用单芯测井电缆传输图像，设备便携性强，能够适应大部分井下环境，但其传输图像帧率低，延迟大，图像效果不佳。“光纤井下电视”使用单模光纤或多模光纤传输图像，所传输图像帧率高，延迟小，但是由于光纤的基本特性，导致井下要求高，可靠性差。而新一代VideoLog油气井可视化检测技术同时兼具“光纤井下电视”视频的流畅度和“鹰眼井下电视”的高适应性，利用普通测井电缆实时传输帧率高的彩色图像，经过实际测试，使用长达5 000 m的普通七芯铠装测井电缆所能够达到的传输速率高达2 Mbps，是全新一代可视化测井技术装备[10]。

    针对井下精确找出漏点的问题，结合了Video-Log井下可视化测井技术以及氮气气举工艺，提出了一种气举可视化找漏方法，具有实时性高、可靠性强以及效果直观准确的优势。

    2.1 技术原理

    工程中当油井产生泄漏时，井筒压力和地层压力处于平衡状态，井筒内液体流动不明显，通过检测液体流动确定漏点位置较为困难。论文提出使用桥塞封堵产层（射孔段）后，使用气举工艺使井筒内部分液体排出，打破井内的平衡状态，在井筒内形成负压即地层压力大于井内压力，促使漏点出液，使井筒内液体流动明显，然后使用可视化设备观察液体流向，可判断出漏点位置。

    气举前地层与井筒压力平衡，井液流动不明显，为气举可视化找漏作业，需准备可视化仪器、氮气车、储液罐和气举管柱等设备。此时油井工作状态如图1所示，其中可视化地面控制系统为可视化仪器提供电源并实时观测井下情况；
    盘根的作用是密封井口，使井下产生密闭空间；
    制氮车用于提供气举时所需的气体；
    储液罐用于储存气举所举升的井液；
    气举管柱用于回流井液；
    可视化仪器位于喇叭口下方，负责采集井下视频数据；
    水向标用于辅助指示井液流向。

    图1 气举可视化技术示意图（气举前）

    如图2所示，气举作业时随着氮气的不断注入，在压力作用下，井液将沿气举管柱回流到地面的储液罐中，直到井液液面下降到喇叭口位置，气举作业结束。此时地层压力大于井筒内压力，井内形成负压，泄漏点将会有明显的液体流动。利用可视化仪器观察喇叭口与桥塞之间井液流动情况，从而判定泄漏点的位置。

    图2 气举可视化技术示意图（气举后）

    2.2 理论分析

    井下气举作业时，一般将举通视为气举找漏的理想状态，而举通是指气举加压后，喇叭口以上的井液全部通过气举管柱排出。气举作业时，想要达到举通理想状态所需的压力为[11]：

    式中：P1为举通状态下所需要的压力，MPa；
    H1为下放气举管柱的深度，m；
    ρ为井液的密度，g/cm3。

    但是在实际气举找漏时，想要达到举通这种状态较为困难，所以将井液能够尽可能从气举管柱排出视为相对举通理想状态，此时所需的压力为[11]:

    式中：P2为井口出液时所需要的气举压力，MPa；
    D为套管的外径，m；
    h1为套管的壁厚，m；
    d为油管的内径，m；
    h2为油管的壁厚，m。

    当气举结束泄压之前，井液不再由气举管柱排出，这时地层压力与井液所形成一定的压差，其大小为[12]：

    式中：ΔP为压差，MPa；
    Q为气举过程中井液通过气举管柱排出的出液量，m3。

    2.3 施工工艺流程

    1）通井、洗井。通井作业能够保证可视化仪器的可通过性，避免仪器卡在井下难以通过，进而损坏可视化仪器。洗井作业能够保证可视化仪器视野通透，为可视化测井打下良好的基础。

    2）验证气密性。使用桥塞封堵产层后，把气举管柱下放至井下液面约百米处，并加压验证井口的密封情况。将制氮车连接到井口单流阀门入口处，阀门出口连接储液罐，同时安装井口防喷管及防喷器，防止井喷事故的发生。仪器设备全部连接好后加压10 MPa，保持压力状态下5 min后压力降不得超过0.5 MPa，以证明井口的气密性。

    3）制造井下负压。使用气举工艺将井液由气举管柱排出，存储在储液罐中，直到气举达到相位举通理想状态，井液不再从气举管柱排出，此时井筒内产生压力差，其压差大小由公式（3）得出。

    4）可视化找漏。在井筒内压差状态下，即井筒内的压力小于地层附近的压力，此时打开盘根泄压，下放可视化仪器。如果油井存在漏点，在压力作用下，井下漏点逐渐出液，并且在井筒内形成流态，井筒内液位回升，在压力恢复过程中结合可视化测井技术，通过判断井筒内井液或者水向标的流动方向，进而监测井下液体的流向，寻找追踪套损井井下漏点。

    为了验证氮气气举可视化的应用效果，在长庆油田选取了某泄漏实验井进行测试，通过Videolog可视化测井技术所获取到的视频资料以及照片文件，为精确找出井下漏点位置提供了客观有利的依据。

    3.1 应用实例

    长庆油田某泄漏实验井，2019年8月2日含水由34.6%突升至100%，初步判断分析该井存在套破。拟对该井开采层实施井下气举可视化找漏技术，通过该技术找出水层位及漏点，为下一步堵漏措施提供客观依据。

    3.2 施工工程

    等待通井、洗井完成后，使用桥塞堵住产层，将气举管柱下放至合理位置，加压验漏。待验漏标准通过后，对油井安装井口设备并试压井口密封情况。

    将可视化仪器从0 m开始以600 m/h的速度匀速下至1 280 m喇叭口位置开始气举。根据井筒的各项数据，结合式（2）得出，施工时氮气举通压力应控制在11.2 MPa，持续气举直到出口不再有井液排出时停止气举。此时打开盘根泄压，在泄压过程中，控制可视化仪器从喇叭口匀速下放至桥塞位置，并控制可视化仪器的下入速度小于20 m/min。观察井壁套管破损情况的同时观察井液流向和水向标飘动方向，进而监测井液流向。可视化检测井段为1 280～1 880 m，喇叭口—桥塞。

    3.3 结果分析

    通过可视化仪器从喇叭口到桥塞位置所拍摄的视频图像，发现井液中的絮流和水向标在1 378.342 m处井液向上流动，如图3所示。将可视化仪器继续下放，发现在1 379.145 m处存在异常湍急旋涡状水流，水向标横向飘动，如图4所示，初步判断此处存在漏点。

    图3 漏点上方表现图

    图4 湍急旋涡状水流图（漏点）

    接着再下放可视化仪器，静止观察，发现下方（1 380.346 m）井液无明显流动性，如图5所示。悬停仪器观察5 min后继续下放可视化仪器，寻找下一个漏点位置。

    图5 漏点下方表现图

    最后等待井筒内压力恢复平衡状态，观察视频图像，验证之前判断的漏点位置（1 379.145 m）是否有套破点。图6为压力平衡状态下套损漏点图，由于井筒内压力恢复平衡状态，井液不再流动，井液在不断冲刷井下漏点，所以漏点附近井液清晰，通过观察，发现井壁存在套破点（1 379.087 m），结合压力差状态下的异常湍急旋涡状水流和井筒压力平衡状态下的视频图像，确认该段（1 378～1 380 m）为套破出水段。

    图6 油井套损漏点图（压力平衡）

    本文将氮气气举技术和VideoLog可视化测井技术相结合，提出了一种井下套管找漏的方法。通过分析判断长庆油田氮气可视化找漏视频图像，能够得出以下几条结论：

    1）在压力不平衡状态下，通过井液和水向标方向判断出井液流动，若井液向上流动则说明井下漏点在下方。

    2）在压力不平衡状态下，井筒内的井液呈现出紊流状或者旋涡状，则说明此处存在漏点。

    3）在压力不平衡状态下，当可视化仪器悬停时，井液和水向标没有流动性则说明下方不存在出水点。

    4）压力平衡状态下，由于水流的不断冲刷，漏点位置清晰可见，可以作为验证漏点的有利证据。

    经由长庆油田的实际应用得出，气举可视化找漏是一种准确高效的油井套破找漏技术，具备应用和推广价值，同时也为类似油井找漏提供了技术指导和实际经验。

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