張 波 胥志雄 高文祥 劉洪濤 劉文超 王 磊 張宏強(qiáng) 徐鵬海 謝俊峰

中國石油塔里木油田公司, 新疆 庫爾勒 841000

0 前言

生產(chǎn)管柱完整性失效是深層氣井油套環(huán)空帶壓的主要誘因[1-5]。BP公司的調(diào)查顯示[6],生產(chǎn)管柱泄漏占所有井筒泄漏點(diǎn)的近50%,塔里木油田完整性失效的深層氣井中有84.38%存在著生產(chǎn)管柱泄漏的現(xiàn)象。深層氣井具有“超深、超高溫、超高壓”工況和“產(chǎn)能建設(shè)周期長、單井投資額度大”的特點(diǎn),環(huán)空帶壓會(huì)引發(fā)井口上升[7]、水泥環(huán)密封失效[8]、封隔器密封失效[9]和油管柱斷裂[10]等風(fēng)險(xiǎn),但由于缺乏對(duì)井下完整性情況的清晰認(rèn)識(shí),目前維護(hù)管理均是從經(jīng)驗(yàn)和定性、半定量角度出發(fā)的,有必要開展深層氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)研究,為修井作業(yè)、日常管理、管柱設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

本文在總結(jié)生產(chǎn)管柱完整性失效特征和危害的基礎(chǔ)上,解析了現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的作用機(jī)理、類別和典型技術(shù),分析了深層氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)的難點(diǎn)和技術(shù)需求,提出了地面診斷-井下檢測(cè)-風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警-管理控制為一體的技術(shù)思路,評(píng)價(jià)了現(xiàn)有技術(shù)的適用性和改進(jìn)方向,從而為深層氣井生產(chǎn)管柱的完整性檢測(cè)提供借鑒,實(shí)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)的“早發(fā)現(xiàn)、早治理”,對(duì)于深層氣井的長期穩(wěn)產(chǎn)及生產(chǎn)管柱完整性設(shè)計(jì)、維修和風(fēng)險(xiǎn)控制具有重要指導(dǎo)意義和工程價(jià)值。

1 生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)的意義

生產(chǎn)管柱完整性失效的誘發(fā)因素可以分為載荷因素、外部環(huán)境因素和性能質(zhì)量因素三部分[11-13]。在以上因素的疊加作用下,長期服役的生產(chǎn)管柱會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔、絲扣密封失效、開裂、脫扣、擠壓變形和油管刺穿等。生產(chǎn)管柱泄漏引發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)包括水泥環(huán)密封完整性失效、環(huán)空帶壓和油管柱強(qiáng)度可靠性降低等[14-16]，見圖1。完整性檢測(cè)的目的就是在不上提生產(chǎn)管柱的情況下獲取生產(chǎn)管柱發(fā)生完整性失效的位置,其作用包括:風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià),即定位生產(chǎn)管柱泄漏位置和泄漏點(diǎn)數(shù)量以后,定量評(píng)估氣體泄漏和環(huán)空帶壓的風(fēng)險(xiǎn);管柱失效事故預(yù)測(cè),即預(yù)測(cè)管柱強(qiáng)度變化和發(fā)生斷裂等事故的時(shí)間及條件;井完整性閉環(huán)設(shè)計(jì),即分析生產(chǎn)管柱發(fā)生失效的形式及原因,改進(jìn)生產(chǎn)管柱的材質(zhì)和參數(shù);不動(dòng)管柱修井堵漏[17],大幅降低修井費(fèi)用。

圖1 生產(chǎn)管柱泄漏的潛在風(fēng)險(xiǎn)圖Fig.1 Potential risk of production string leakage

2 生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)原理與技術(shù)

2.1 生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)原理

生產(chǎn)管柱泄漏后,井筒物理場(chǎng)特征會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,包括聲波場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和電磁場(chǎng)等,因此可將上述特征作為檢測(cè)生產(chǎn)管柱完整性的依據(jù)。

2.1.1 聲波場(chǎng)特征

流體自生產(chǎn)管柱中泄漏過程中會(huì)發(fā)出一定頻率范圍的聲波[18],流體聲波能譜和音量與所經(jīng)過的孔徑大小、流體類型、壓力、溫度和流量密切相關(guān)。井筒內(nèi)聲波場(chǎng)特征見圖2[19],由圖2可見生產(chǎn)管柱及其他完井原件,如管柱本體、絲扣、安全閥、封隔器、套管鞋、套管泄漏以及射孔孔眼引起的聲波,頻率一般在1～3 kHz之間。

圖2 井筒內(nèi)聲波場(chǎng)特征圖Fig.2 Characteristics of wellbore sound filed

2.1.2 壓力場(chǎng)特征

生產(chǎn)管柱完整性失效后油套環(huán)空與生產(chǎn)管柱內(nèi)部形成了U形管。壓力場(chǎng)變化特征見圖3,由圖3可知,當(dāng)環(huán)空壓力保持穩(wěn)定時(shí),泄漏點(diǎn)兩側(cè)的壓力就處于平衡狀態(tài)。因此,通過解析井筒的壓力場(chǎng)分布,就可獲取泄漏點(diǎn)的位置[20-21]。此外,采用機(jī)械坐封試壓也可定位泄漏點(diǎn)位置,當(dāng)壓力下降速率超過一定程度時(shí)認(rèn)為該段生產(chǎn)管柱存在著泄漏情況。

圖3 生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)內(nèi)外壓力及環(huán)空壓力變化特征圖Fig.3 Variation characters of pressure inside and outside leakage point as well as annular pressure

2.1.3 溫度場(chǎng)特征

氣體通過泄漏點(diǎn)是由壓差驅(qū)動(dòng)的,必然會(huì)引起溫度的變化,因此溫度場(chǎng)可作為定位泄漏點(diǎn)的依據(jù)。如公式(1)和(2)所示的Joule-Thompson效應(yīng),可通過對(duì)比發(fā)生泄漏前后的溫度場(chǎng)來確定泄漏點(diǎn)的位置。溫度波動(dòng)與氣體性質(zhì)和兩側(cè)壓差有關(guān)[22],要識(shí)別泄漏點(diǎn)處發(fā)生的溫度變化就要建立合適的壓差。這一原理也被應(yīng)用到了鉆井液漏失層位的判斷中[23]。實(shí)現(xiàn)手段包括井下微溫差測(cè)井和分布式光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

(1)

(2)

式中:h為函值,J;T為溫度,K;p為壓強(qiáng),Pa;ρ為密度,kg/m3;Cp為定壓摩爾比熱容,J/(kg·K);v為氣體比容,m3/kg。

2.1.4 流場(chǎng)特征

生產(chǎn)管柱泄漏過程中會(huì)引起井筒內(nèi)的流場(chǎng)發(fā)生變化:泄漏點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生紊流效應(yīng),紊流會(huì)影響渦輪片旋轉(zhuǎn)速率,同時(shí)還會(huì)形成推力或者拉力;自泄漏點(diǎn)至井口形成氣體運(yùn)移通道,可以采用同位素示蹤結(jié)合數(shù)學(xué)方法獲取運(yùn)移線路,如式(3)所示[24];泄漏點(diǎn)具有分流效應(yīng),導(dǎo)致泄漏點(diǎn)下方的流量發(fā)生變化。但是,在微小泄漏的情況下,流場(chǎng)變化不明顯,同位素受沾污影響嚴(yán)重(管壁沾污、接箍沾污),導(dǎo)致精確度較低。

(3)

式中：h為泄漏點(diǎn)深度,m;dc為套管直徑,m;dt為油管直徑,m;N為分段數(shù)量;Qinj為示蹤劑注入速度,m3/s;Tci為環(huán)空溫度,K;p0為標(biāo)況壓力,Pa;Zci為示蹤劑壓縮因子;T0為標(biāo)況溫度,K;pci為環(huán)空壓力,Pa;Qsc為天然氣產(chǎn)量,m3/s;Tti為生產(chǎn)管柱內(nèi)溫度,K;Zti為天然氣壓縮因子;pti為生產(chǎn)管柱內(nèi)壓力,Pa。

2.1.5 電磁場(chǎng)特征

生產(chǎn)管柱本體受到損傷或者腐蝕,貫穿油管和外側(cè)油套環(huán)空,則意味著出現(xiàn)了金屬缺失?？赏ㄟ^捕捉電磁脈沖的衰減情況識(shí)別油管或套管的金屬損失情況,通過壁厚計(jì)算分別確定內(nèi)層及外層管柱的腐蝕或損傷情況,壁厚顯著變薄的位置即可認(rèn)為是泄漏發(fā)生的位置。但電磁探傷只能檢測(cè)到較大的腐蝕孔洞,常與多臂井徑配合檢測(cè)套管損傷[25],對(duì)于裂紋和接箍等微小泄漏的檢測(cè)效果不佳。

2.2 生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)技術(shù)

根據(jù)檢測(cè)作業(yè)是否需要開展井下作業(yè),檢測(cè)技術(shù)可以分為井下檢測(cè)、地面檢測(cè)和地面-井下聯(lián)合檢測(cè)。根據(jù)是否需要向井下施加外界干預(yù),如主動(dòng)發(fā)射信號(hào)、施加壓力或注入物質(zhì),檢測(cè)技術(shù)可分為主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)。根據(jù)是否能連續(xù)檢測(cè)多個(gè)泄漏點(diǎn),檢測(cè)技術(shù)可分為單點(diǎn)檢測(cè)和多點(diǎn)檢測(cè)。

相關(guān)技術(shù)的分類見表1,由表1可知,井下檢測(cè)方式中分布式光纖可預(yù)置在井下,而其他檢測(cè)技術(shù)均需在作業(yè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)下放儀器。檢測(cè)能力上,電磁腐蝕探傷僅適合于孔徑較大的泄漏點(diǎn)。被動(dòng)接收聲波的檢測(cè)方式容易受到井下和近地面噪音的干擾,微溫差測(cè)井的檢測(cè)能力取決于傳感器靈敏度和泄漏程度。壓力平衡反算法和同位素示蹤則主要依賴于數(shù)學(xué)方法。同位素示蹤、截面流量檢測(cè)和螺旋測(cè)井/馬尾巴等方法目前尚未成熟。

表1 檢測(cè)方法分類表

2.2.1 井下聲波+溫度聯(lián)合測(cè)井技術(shù)

單一檢測(cè)方法存在著誤差和不足,因此發(fā)展出井下聲波和溫度信號(hào)聯(lián)合的測(cè)井技術(shù)[26]。該技術(shù)通過在生產(chǎn)管柱內(nèi)下入測(cè)量短節(jié),接收井下的聲波信號(hào)并記錄溫度剖面。TGT[27]、Archer[28]、Tecwel[29]和Gowell[30]等均可提供檢測(cè)設(shè)備,設(shè)備耐溫性能一般在150 ℃,耐壓為100 MPa,所能識(shí)別的最小泄漏量可達(dá)0.02 L/min,聲波頻率覆蓋1～60 000 Hz,分為存儲(chǔ)式和實(shí)時(shí)傳輸兩種方式,外徑一般在40 mm左右。同時(shí),該技術(shù)需配合建模和實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)井下信號(hào)的準(zhǔn)確識(shí)別,還可穿過生產(chǎn)管柱檢測(cè)外層套管和水泥環(huán)的完整性及氣體運(yùn)移通道。

某口氣井生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)識(shí)別結(jié)果見圖4[31]。在作業(yè)時(shí)需要通過放噴油套環(huán)空來構(gòu)建壓差,從而使泄漏點(diǎn)處的氣體流動(dòng),產(chǎn)生聲波和溫度波動(dòng),通過對(duì)比放噴前后的聲波和溫度剖面來定位泄漏點(diǎn),所能檢測(cè)的泄漏點(diǎn)與泄漏量和壓差有關(guān)[32],因此至少需要兩趟井下作業(yè)。此外還可采用連續(xù)上提和定點(diǎn)測(cè)量結(jié)合、控制設(shè)備上提速度和多個(gè)儀器串列的方式提高檢測(cè)能力[33]。

2.2.2 分布式光纖檢測(cè)技術(shù)

分布式光纖檢測(cè)技術(shù)通過井下光纖接收并分析散射回的光信號(hào)[34],將整條光纖轉(zhuǎn)化為成千上萬的監(jiān)測(cè)點(diǎn),代替?zhèn)鞲衅鹘邮站侣暡ê蜏囟刃盘?hào),從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下生產(chǎn)動(dòng)態(tài)或定位井下泄漏點(diǎn)的位置,其部署方式可分為由油管內(nèi)下入的可回收式和安裝于油套管外壁永久式。HALLIBURTON公司推出了該項(xiàng)技術(shù)服務(wù),并在東南亞海域?qū)Ｉ嫌蜌饩暾赃M(jìn)行了檢測(cè)[35],定位了875 m和 1 555 m 的兩個(gè)漏點(diǎn)。此外,德國地學(xué)研究中心還應(yīng)用該技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地?zé)峋喹h(huán)的完整性[36]。該技術(shù)預(yù)先部署于井下則能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),且耐溫性能較好(最高350 ℃),但由于受光纖強(qiáng)度限制,其下深一般在 5 000 m以內(nèi)。

圖4 氣井生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)識(shí)別結(jié)果圖Fig.4 Leak Detection by Temperature and Noise Logging

2.2.3 機(jī)械坐封試壓檢測(cè)技術(shù)

Peak Well System推出了基于坐封試壓的完整性檢測(cè)工具——泄漏檢測(cè)工具(Leak Detection Tool,LDT)[37]。LDT由油管內(nèi)下入并錨定在油管內(nèi)壁,形成暫時(shí)的密封空間,進(jìn)而通過壓力測(cè)試來確定泄漏油管和環(huán)空之間的泄漏途徑。不需要將檢測(cè)工具上提到地面即可重復(fù)布置,直到確認(rèn)泄漏途徑為止。該工具主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成,可靠性較好。其參數(shù)見表2。需要注意的是,由于工具外徑與油管內(nèi)徑差距并不顯著,對(duì)于變徑和存在變形的生產(chǎn)管柱,該工具可能無法順利下入。

表2 LDT主要參數(shù)表

2.2.4 基于壓力平衡反算的定位技術(shù)

壓力平衡反算法需要獲取穩(wěn)壓狀態(tài)下的環(huán)空壓力、井口壓力及溫度、氣體性質(zhì)和環(huán)空液面高度,還需要預(yù)判生產(chǎn)管柱的完整性,排除液體熱膨脹[38]和水泥環(huán)-套管體系密封失效[39]等造成油套環(huán)空帶壓的可能性,方法包括氣體組分測(cè)試和壓力恢復(fù)測(cè)試等。地面檢測(cè)診斷系統(tǒng)[40]和泄漏計(jì)量系統(tǒng)均整合了井口溫壓測(cè)量、氣體組分測(cè)試、壓力恢復(fù)測(cè)試和超聲波液面定位模塊,可滿足上述要求。環(huán)空帶壓檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)了基于半穩(wěn)態(tài)傳熱和垂直管內(nèi)氣液兩相流壓降模型,利用井口數(shù)據(jù)獲取溫壓分布的迭代算法來定位壓力平衡點(diǎn)[41-42]。需要注意的是,當(dāng)生產(chǎn)管柱存在多個(gè)不同位置的泄漏點(diǎn)時(shí),該技術(shù)會(huì)出現(xiàn)較大偏差,因此還需要進(jìn)一步研究泄漏點(diǎn)數(shù)量和分布對(duì)環(huán)空壓力的影響,從而預(yù)判泄漏點(diǎn)數(shù)量。

2.2.5 井口接收泄漏聲波技術(shù)

該技術(shù)是基于泄漏點(diǎn)聲波頻率和傳播特性提出的。泄漏點(diǎn)發(fā)出的聲波信號(hào)一方面從泄漏點(diǎn)沿管柱井口傳播,另一方面從泄漏點(diǎn)位置向井底傳播,當(dāng)?shù)竭_(dá)環(huán)空液面時(shí)發(fā)生反射,繼而向井口傳播。因此利用兩種路徑之間的接收時(shí)間差和環(huán)空內(nèi)聲速即可判斷出泄漏點(diǎn)位置[43]。該技術(shù)在原理上是可行的,但也存在顯著不足:僅能定位液面以上泄漏點(diǎn);聲波信號(hào)存在衰減且管柱結(jié)構(gòu)干擾聲波傳輸[44],長距離傳播后信號(hào)存在弱化難以接收識(shí)別的問題。

3 檢測(cè)技術(shù)在深層氣井中的適用性評(píng)價(jià)

3.1 深層氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)難點(diǎn)

深層氣井井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相關(guān)完整性檢測(cè)案例較少[45]。因此,以KS 501井為例,對(duì)深層氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)的難點(diǎn)進(jìn)行分析。該井具有四層套管結(jié)構(gòu),井深達(dá) 6 590 m。

3.1.1 高溫高壓環(huán)境,氣相液相共存

深層氣井井下溫壓環(huán)境苛刻。以案例井為例,產(chǎn)層中部溫度為147 ℃,井底壓力近110 MPa,油套環(huán)空內(nèi)注入了密度為1.40 g/cm3的完井液,初期產(chǎn)氣速度接近30×104m3/d,最高日產(chǎn)氣量接近50 m3/d,修井前累計(jì)產(chǎn)氣量為1.89×108m3。以上客觀條件為生產(chǎn)管柱泄漏定位提出了要求。首先,定位方法及設(shè)備必須能夠在高溫高壓環(huán)境下發(fā)揮作用,目前國內(nèi)深層氣井已突破 8 000 m,這對(duì)耐溫耐壓性能提出了更高的要求,且定位過程中要有足夠的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施,防止發(fā)生氣體泄漏、設(shè)備掉落和安全生產(chǎn)事故。其次,油套環(huán)空內(nèi)存在氣相和液相,定位技術(shù)需要確定液面上下的泄漏點(diǎn)位置。

3.1.2 生產(chǎn)管柱部件多,泄漏途徑多樣

深層氣井生產(chǎn)管柱的組成部件多。以KS 501井為例,其生產(chǎn)管柱從井口延伸至位于 6 500～6 562 m的產(chǎn)層中部,包含600余根油管,及油管掛、封隔器、安全閥、堵塞器、壓裂閥和球座等部件,因此生產(chǎn)管柱上的泄漏點(diǎn)數(shù)量和形式不唯一。案例井上提管柱后發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)管柱存在封隔器上方 1 910 m處生產(chǎn)管柱穿孔、6 093.86 m處接箍以下油管破損、6 381 m處封隔器下油管接箍縱向開裂、6 381～6 391 m位置的油管本體縱向開裂。生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)照片見圖5。

a)油管穿孔 a)Tubing perforation

b)油管破損變形 b)Tubing deformation

c)油管接箍開裂 c)Tubing coupling crack

d)油管本體開裂 d)Tubing body crack

以上特點(diǎn)說明,檢測(cè)技術(shù)需能夠檢測(cè)多個(gè)泄漏點(diǎn)并準(zhǔn)確定位,下入深度應(yīng)超過封隔器位置,并且能夠識(shí)別不同類型的泄漏點(diǎn)(接箍泄漏、腐蝕穿孔、裂紋和封隔器等部件失效)引起的氣體泄漏。不同于穿孔或斷裂等失效形式,絲扣泄漏較多且泄漏微小,定位難度高。

3.1.3 井筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多重環(huán)空帶壓

深層氣井水泥環(huán)和套管完整性失效會(huì)形成聯(lián)通的氣體運(yùn)移通道[46],深層氣井油套環(huán)空也具備了產(chǎn)生熱膨脹壓力的條件[47]。因此,即使生產(chǎn)管柱完好，油套環(huán)空也會(huì)產(chǎn)生高壓,造成生產(chǎn)管柱失效假象。道達(dá)爾石油公司歐洲北海地區(qū)高溫高壓氣井A環(huán)空的壓力即由接箍氣密封失效引起,因此針對(duì)生產(chǎn)管柱采取的措施未起到預(yù)期作用。案例井A、B和C環(huán)空均帶壓且超壓,其中A環(huán)空壓力值高達(dá)76.6 MPa。

綜上所述,完整性檢測(cè)還需滿足以下要求:快速定性判別生產(chǎn)管柱完整性,避免誤判;多層環(huán)空帶壓情況下,能夠準(zhǔn)確分別生產(chǎn)管柱泄漏點(diǎn)位置,排除外層氣體泄漏和運(yùn)移通道的干擾,盡量探明其他安全屏障的完整性和氣體運(yùn)移通道,避免在修復(fù)生產(chǎn)管柱后,外層運(yùn)移通道再次造成環(huán)空帶壓;需要放噴氣體時(shí),應(yīng)考慮到環(huán)空壓力波動(dòng)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 完整性檢測(cè)技術(shù)適用性評(píng)價(jià)與建議

根據(jù)上述分析,應(yīng)建立地面診斷-井下檢測(cè)-風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警-管理控制為一體的深層氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)技術(shù)體系,見圖6。該體系通過地面診斷初步判斷泄漏來源和泄漏速率,然后選取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段開展完整性檢測(cè),在獲取泄漏點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)環(huán)空壓力和井下安全屏障完整性演化趨勢(shì),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)定量分析,最后對(duì)于潛在風(fēng)險(xiǎn)較大、會(huì)出現(xiàn)超壓和管柱斷裂等惡性情況的氣井,提早采取控制措施,優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行、制定管理預(yù)案。

圖6 深層高溫高壓氣井生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)技術(shù)體系圖Fig.6 Technology system of production string integrity detection for deep gas well

結(jié)合上述分析可知以下五點(diǎn)。

1)地面檢測(cè)診斷系統(tǒng)和泄漏計(jì)量系統(tǒng)適用于地面診斷。

2)井下聲波+溫度聯(lián)合測(cè)井技術(shù)和分布式光纖檢測(cè)技術(shù)適用于完整性檢測(cè)。

3)聲波+溫度聯(lián)合測(cè)井技術(shù)需要進(jìn)一步提高耐溫耐壓性能,分布式光纖檢測(cè)技術(shù)則需要提高下入深度。重點(diǎn)氣井可預(yù)置分布式光纖,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣井動(dòng)態(tài)。條件允許情況下,應(yīng)配合開展電磁腐蝕探傷檢測(cè),從而確定生產(chǎn)管柱的具體失效形式和原因。

4)機(jī)械坐封試壓需要逐段封隔測(cè)試,在深井中分段多、作業(yè)過程繁雜,不適用于深井環(huán)境。

5)完整性檢測(cè)可為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和管理控制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),應(yīng)開展相關(guān)研究完善技術(shù)體系。

4 結(jié)論

1)載荷因素、外部環(huán)境因素和性能質(zhì)量因素是造成生產(chǎn)管柱完整性失效的因素,所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在水泥環(huán)密封完整性失效、環(huán)空帶壓和油管柱強(qiáng)度可靠性降低三方面。生產(chǎn)管柱完整性檢測(cè)可為風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)、管柱失效事故預(yù)測(cè)、井完整性閉環(huán)設(shè)計(jì)和不動(dòng)管柱修井堵漏提供依據(jù)。

2)井下物理場(chǎng)特征是檢測(cè)生產(chǎn)管柱完整性的主要依據(jù),不同檢測(cè)方法在能否檢測(cè)微小泄漏、液面下泄漏和多點(diǎn)泄漏方面具有差異性。深層氣井應(yīng)采用地面診斷和井下檢測(cè)方式開展完整性評(píng)價(jià),地面檢測(cè)診斷系統(tǒng)和泄漏計(jì)量系統(tǒng)適用于深層氣井完整性的地面診斷,基于聲波和溫度原理的井下聲波+溫度聯(lián)合測(cè)井技術(shù)和分布式光纖檢測(cè)技術(shù)適用于定量檢測(cè)。

3)重點(diǎn)深層氣井可預(yù)置分布式光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),提高檢測(cè)效率,條件允許情況下,應(yīng)配合開展電磁腐蝕探傷檢測(cè),從而確定生產(chǎn)管柱的具體失效形式和原因。應(yīng)進(jìn)一步提高檢測(cè)設(shè)備耐溫耐壓性能,從而適應(yīng)井下深層高溫高壓環(huán)境。在完整性檢測(cè)的基礎(chǔ)上,開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和管理控制研究,形成地面診斷-井下檢測(cè)-風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警-管理控制為一體的技術(shù)體系。