一种中心管与套管损伤监测方法与流程

1.本发明涉及损伤监测领域，具体而言，涉及一种中心管与套管损伤监测方法。


背景技术：

2.电磁探伤测井技术虽然可以探测多层管柱中每一层管的损伤情况，但对单层管柱的探测则更加精确；此技术通过计算管壁厚度对管柱伤害进行定量解释，但厚度的变化是套管一周内外壁的平均值，难以反映局部的损伤。因此，在井况条件允许的情况下，可以与能检测管柱内壁损伤情况的多臂井径组合来识别单层管柱内外壁损伤情况和双层管柱中心管或套管的损伤情况，结合碱井具体情况，因碱井存在严重的结垢、管柱变形等情况，极易造成多臂井径遇卡，因此我们对此做出改进，提出一种中心管与套管损伤监测方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，对于碱井用电磁探伤测井技术监测中心管与套管的损伤情况，对于井况良好的空套管井可以采用电磁探伤与多臂井径组合的方法来判断套管内、外壁的损伤情况。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种中心管与套管损伤监测方法，以改善上述问题。本技术具体是这样的：包括以下步骤，s1电磁探伤测井仪进行中心管和套管损伤探伤；s11对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算；s12电磁探伤测井仪辅助探测及确定纵向裂缝及断裂；s2通过多臂井径测井仪器进行对中心管和套管损伤进行监测；s3通过步骤s1和步骤s2的探伤和监测之后对中心管与套管损伤处进行找漏与找窜。
5.作为本技术优选的技术方案，所述s1中电磁探伤测井仪探伤时通过法拉第电磁感应定律在单层管柱、多层管柱结构的盐、碱、硝对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算。
6.作为本技术优选的技术方案，所述s1中电磁探伤测井仪设置有横向探头为两个完全相同的探头与仪器轴心成垂直分布，横向探头用于探测横向损伤，辅助探测及确定纵向裂缝及断裂。
7.作为本技术优选的技术方案，所述s1中电磁探伤测井仪主要技术指标，测量管道直径范围：φ62～324mm，测量两层管道壁厚合计最大值：25mm，单层管壁厚测量相对误差：≤0.5mm，过中心管测量套管壁厚误差：≤1.5mm，裂缝损伤最小分辨长度：2.5
″
单层管：30mm，5.5
″
单层管：50mm；过中心管测量5.5
″
套管：70mm，管道横向损伤最小分辨长度：1/6周长，最高工作温度：150℃，最大工作压力：120mpa；井下仪器尺寸直径：φ42mm，仪器长度含扶正器：2950mm。
8.作为本技术优选的技术方案，所述s1中电磁探伤测井仪采用deviz-2007软件，进行计算管子厚度，并校正管柱电磁结构变化和检查管柱的偏心带来的影响对两层管柱进行成像。
9.作为本技术优选的技术方案，所述s1中电磁探伤测井仪输入270条次生感应电动势曲线和中心套管外径、壁厚、钢级及下至井深等参数，资料经过处理后对管柱损伤、腐蚀情况，中心管、套管壁厚，两层管柱绘制成像谱图。
10.作为本技术优选的技术方案，所述s2井径系列测井仪器是指接触式测量仪器，通过井径仪器的测量臂与套管内壁接触，将套管内壁变化转为井径测量臂径向位移；井径仪内部的机械设计及传递变为推杆的垂直位移；线性电位器或差动变压器输出电位信号，测井仪器主要有x-y井径仪、八臂井径仪、十六臂井径仪和三十六臂、四十臂井径仪等。常用的多臂仪器是二十四臂和四十臂井径仪，二十四臂可过中心管测量；四十臂适用于空套管；多臂井径测井是通过多条测量臂来实现对套管变形、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀情况的检查测得套管内壁一个圆周内最大直径、最小直径、每臂轨迹形成内径展开图、包络图，圆周剖面成像、柱面立体成像来反应井下套管的内壁受损情况，多臂井径的局限是只能探测单层管柱内壁的损伤。
11.作为本技术优选的技术方案，所述s3通过脉冲中子氧活化测井方式进行测量，所述脉冲中子氧活化测井通过氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用，使活化后的氧原子放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况。脉冲中子氧活化仪器通过探测自身中子源放射出的快中子与流体中氧原子反应所激发出的伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，激发出的伽马射线由于能量高，能穿透流体、中心管、套管和水泥环，辐射距离达到200～300mm，脉冲中子氧活化测井是一种可以过套管测量水流速度的方法，由时间谱上一个完整峰位的底边时间可以得到水流速度。
12.作为本技术优选的技术方案，所述s3中的所述脉冲中子氧活化测井设置有脉冲中子氧活化测井仪器由五参数自然伽马、井温、压力、磁定位测井仪短接、中子发生器和伽马射线探测器短接组成，采用4种不同源距探测器测量中子源发射出的伽马射线的计数率，分别用于探测不同速度的流体，对不同流速的流体测量，测井仪器集中了上下水流测量的装置，在中子源发射伽马射线方面采用了双中子发生器，因而仪器一次下井可同时完成上水流和下水流两种测井，每次测量都包括相对较短一般1s，2s，10s和相对较长典型值为60s的数据采集期，当水流经中子发生器时，被快中子活化，活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到峰位时间，再结合源距可计算水流速度，根据被测点的横截面积，计算出测点流量，中心管中的流体激发出的伽马射线计数率将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位，套管中的流体也将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位。
13.作为本技术优选的技术方案，所述s3中脉冲中子氧活化测井包括s31脉冲中子氧活化测井常规注入剖面测量；s32、在笼统注入井和分层配注井中可直接测量水流速度；s33、在注入井中探测和识别水泥环中的窜槽位置，确定封隔器密封效果，寻找漏失部位和水流进出口位置；s34、在生产井中确定井下机械完整性；s35、在产碱井或产盐井中寻找出水层。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果：
15.在本技术的方案中：
16.1.通过脉冲中子氧活化测井方式进行测量，所述脉冲中子氧活化测井通过氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用，使活化后的氧原子放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，脉冲中子氧活化仪器通过探测自
身中子源放射出的快中子与流体中氧原子反应所激发出的伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，激发出的伽马射线由于能量高，能穿透流体、中心管、套管和水泥环，辐射距离达到200～300mm，脉冲中子氧活化测井是一种过套管测量水流速度的方法，由时间谱上一个完整峰位的底边时间得到水流速度；
17.2.通过根据被测点的横截面积，计算出测点流量，中心管中的流体激发出的伽马射线计数率将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位，套管中的流体也将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位；
18.3.通过多臂井径测井是通过多条测量臂来实现对套管变形、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀情况的检查测得套管内壁一个圆周内最大直径、最小直径、每臂轨迹形成内径展开图、包络图，圆周剖面成像、柱面立体成像来反应井下套管的内壁受损情况，多臂井径的局限是只能探测单层管柱内壁的损伤；
19.4.通过所述中脉冲中子氧活化测井包括脉冲中子氧活化测井常规注入剖面测量；在笼统注入井和分层配注井中可直接测量水流速度；在注入井中探测和识别水泥环中的窜槽位置，确定封隔器密封效果，寻找漏失部位和水流进出口位置；在生产井中确定井下机械完整性；在产碱井或产盐井中可有效寻找出水层。
附图说明：
20.图1为本技术提供的电磁探伤测井资料处理成果图；
21.图2为本技术提供的多臂井径测井资料处理成果图；
22.图3为本技术提供的脉冲中子氧活化测井资料处理成果图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1-图3，本实施方式提出一种中心管与套管损伤监测方法，包括以下步骤，s1电磁探伤测井仪进行中心管和套管损伤探伤；s11对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算；s12电磁探伤测井仪辅助探测及确定纵向裂缝及断裂；s2通过多臂井径测井仪器进行对中心管和套管损伤进行监测；s3通过步骤s1和步骤s2的探伤和监测之后对中心管与套管损伤处进行找漏与找窜。
26.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s1中电磁探伤测井仪探伤时通过法拉第电磁感应定律在单层管柱、多层管柱结构的盐、碱、硝资源对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算。
27.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s1中电磁探伤测井仪设置有横向探头为两个完全相同的探头与仪器轴心成垂直分布，横向探头用于探测横向损伤，辅助探测及确定纵向裂缝及断裂。
28.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s1中电磁探伤测井仪主要技术指标，测量管道直径范围：φ62～324mm，测量两层管道壁厚合计最大值：25mm，单层管壁厚测量相对误差：≤0.5mm，过中心管测量套管壁厚误差：≤1.5mm，裂缝损伤最小分辨长度：2.5
″
单层管：30mm，5.5
″
单层管：50mm；过中心管测量5.5
″
套管：70mm，管道横向损伤最小分辨长度：1/6周长，最高工作温度：150℃，最大工作压力：120mpa；井下仪器尺寸直径：φ42mm，仪器长度含扶正器：2950mm。
29.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s1中电磁探伤测井仪采用deviz-2007软件，进行计算管子厚度，并校正管柱电磁结构变化和检查管柱的偏心带来的影响对两层管柱进行成像。
30.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s1中电磁探伤测井仪输入270条次生感应电动势曲线和中心套管外径、壁厚、钢级及下至井深等参数，资料经过处理后对管柱损伤、腐蚀情况，中心管、套管壁厚，两层管柱绘制成像谱图。
31.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s2井径系列测井仪器是指接触式测量仪器，通过井径仪器的测量臂与套管内壁接触，将套管内壁变化转为井径测量臂径向位移；井径仪内部的机械设计及传递变为推杆的垂直位移；线性电位器或差动变压器输出电位信号，测井仪器主要有x-y井径仪、八臂井径仪、十六臂井径仪和三十六臂、四十臂井径仪等。常用的多臂仪器是二十四臂和四十臂井径仪，二十四臂可过中心管测量；四十臂适用于空套管；多臂井径测井是通过多条测量臂来实现对套管变形、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀情况的检查测得套管内壁一个圆周内最大直径、最小直径、每臂轨迹形成内径展开图、包络图，圆周剖面成像、柱面立体成像来反应井下套管的内壁受损情况，多臂井径的局限是只能探测单层管柱内壁的损伤。
32.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s3通过脉冲中子氧活化测井方式进行测量，所述脉冲中子氧活化测井通过氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用，使活化后的氧原子放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况。脉冲中子氧活化仪器通过探测自身中子源放射出的快中子与流体中氧原子反应所激发出的伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，激发出的伽马射线由于能量高，在碱套管中能穿透流体、中心管、套管和水泥环，辐射距离达到200～300mm，脉冲中子氧活化测井是一种可以过套管测量水流速度的方法，由时间谱上一个完整峰位的底边时间可以得到水流速度。
33.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s3中的所述脉冲中子氧活化测井设置有脉冲中子氧活化测井仪器由五参数自然伽马、井温、压力、磁定位测井仪短接、中子发生器和伽马射线探测器短接组成，采用4种不同源距探测器测量中子源发射出的伽马射线的计数率，分别用于探测不同速度的流体，对不同流速的流体测量，测井仪器集中了上下水流测量的装置，在中子源发射伽马射线方面采用了双中子发生器，因而仪器一次下井可同时完成上水流和下水流两种测井，每次测量都包括相对较短一般1s，2s，10s和相对较长典型值为60s的数据采集期，当水流经中子发生器时，被快中子活化，活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到峰位时间，再结合源距可计算水流速度，根据被测点的横截面积，计算出测点流量，中心管中的流体激发出的伽马射线计数率将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位，套管中的流体也将在时间谱上形成近似高斯峰的完
整峰位。
34.作为优选的实施方式在上述方式的基础上进一步的，所述s3中脉冲中子氧活化测井包括s31脉冲中子氧活化测井常规注入剖面测量；s32、在笼统注入井、分层配注井中，可直接测量碱套空间的水流速度；s33、在注入井中探测和识别水泥环中的窜槽位置，确定封隔器密封效果，寻找漏失部位和水流进出口位置；s34、在生产井中确定井下机械完整性；s35、在产碱井或产盐井中寻找出水层。
35.工作原理：一种中心管与套管损伤监测方法，包括以下步骤，s1电磁探伤测井仪进行中心管和套管损伤探伤；s11对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算；s12电磁探伤测井仪辅助探测及确定纵向裂缝及断裂；s2通过多臂井径测井仪器进行对中心管和套管损伤进行监测；s3通过步骤s1和步骤s2的探伤和监测之后对中心管与套管损伤处进行找漏与找窜，所述s1中电磁探伤测井仪探伤时通过法拉第电磁感应定律在单层管柱、多层管柱结构的盐、碱、硝对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算，所述s1中电磁探伤测井仪设置有横向探头为两个完全相同的探头与仪器轴心成垂直分布，横向探头用于探测横向损伤，辅助探测及确定纵向裂缝及断裂，所述s1中电磁探伤测井仪主要技术指标，测量管道直径范围：φ62～324mm，测量两层管道壁厚合计最大值：25mm，单层管壁厚测量相对误差：≤0.5mm，过中心管测量套管壁厚误差：≤1.5mm，裂缝损伤最小分辨长度：2.5
″
单层管：30mm，5.5
″
单层管：50mm；过中心管测量5.5
″
套管：70mm，管道横向损伤最小分辨长度：1/6周长，最高工作温度：150℃，最大工作压力：120mpa；井下仪器尺寸直径：φ42mm，仪器长度含扶正器：2950mm，所述s1电磁探伤测井仪进行中心管和套管损伤探伤；s11对套管和中心管两层管柱进行探伤和壁厚计算，并校正管柱电磁结构变化和检查管柱的偏心带来的影响对两层管柱进行成像，所述s1中电磁探伤测井仪输入270条次生感应电动势曲线和中心套管外径、壁厚、钢级及下至井深等参数，资料经过处理后对管柱损伤、腐蚀情况，中心管、套管壁厚，两层管柱绘制成像谱图，所述s2井径系列测井仪器是指接触式测量仪器，通过井径仪器的测量臂与套管内壁接触，将套管内壁变化转为井径测量臂径向位移；井径仪内部的机械设计及传递变为推杆的垂直位移；线性电位器或差动变压器输出电位信号，测井仪器主要有x-y井径仪、八臂井径仪、十六臂井径仪和三十六臂、四十臂井径仪等。常用的多臂仪器是二十四臂和四十臂井径仪，二十四臂可过中心管测量；四十臂适用于空套管；多臂井径测井是通过多条测量臂来实现对套管变形、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀情况的检查测得套管内壁一个圆周内最大直径、最小直径、每臂轨迹形成内径展开图、包络图，圆周剖面成像、柱面立体成像来反应井下套管的内壁受损情况，多臂井径的局限是只能探测单层管柱内壁的损伤，所述s3通过脉冲中子氧活化测井方式进行测量，所述脉冲中子氧活化测井通过氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用，使活化后的氧原子放射出特征伽马射线，通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，脉冲中子氧活化仪器通过探测自身中子源放射出的快中子与流体中氧原子反应所激发出的伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况，激发出的伽马射线由于能量高，能穿透流体、中心管、套管和水泥环，辐射距离达到200～300mm，脉冲中子氧活化测井是一种可以过套管测量水流速度的方法，由时间谱上一个完整峰位的底边时间可以得到水流速度，所述s3中的所述脉冲中子氧活化测井设置有脉冲中子氧活化测井仪器由五参数自然伽马、井温、压力、磁定位测井仪短接、中子发生器和伽马射线探测器短接组成，采用4种不同源距探测器测量中子源发射出的伽马射
线的计数率，分别用于探测不同速度的流体，对不同流速的流体测量，测井仪器集中了上下水流测量的装置，在中子源发射伽马射线方面采用了双中子发生器，因而仪器一次下井可同时完成上水流和下水流两种测井，每次测量都包括相对较短一般1s，2s，10s和相对较长典型值为60s的数据采集期，当水流经中子发生器时，被快中子活化，活化后的水在流经3个不同源距的探测器时，测量其时间谱，得到峰位时间，再结合源距可计算水流速度，根据被测点的横截面积，计算出测点流量，中心管中的流体激发出的伽马射线计数率将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位，套管中的流体也将在时间谱上形成近似高斯峰的完整峰位，所述s3中脉冲中子氧活化测井包括s31脉冲中子氧活化测井常规注入剖面测量；s32、在笼统注入井和分层配注井中可直接测量水流速度；s33、在注入井中探测和识别水泥环中的窜槽位置，确定封隔器密封效果，寻找漏失部位和水流进出口位置；s34、在生产井中确定井下机械完整性；s35、在产中心井或产气井中寻找出水层。
36.以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。