可打撈測漏儀的研制及試驗

吳曉花，徐開放，周 波，張 葳，魏天星，楊成清

1中國石油塔里木油田分公司 2新疆格瑞迪斯石油技術股份有限公司 3中國石油玉門油田分公司老君廟采油廠

0 引言

井漏是指工作液(包括鉆井液、水泥漿、完井液以及其他流體)在壓差作用下直接進入地層的一種井下復雜情況[1]。井漏問題始終是鉆井作業現場的難點問題之一，也是制約安全、快速鉆井的重要因素[2- 4]。目前鉆井現場找漏方法，一般可分為隨鉆觀測和停鉆觀測兩大類[5]。隨鉆觀測方法主要有機械鉆速觀測法、巖心或砂樣觀測法。隨鉆觀測法因漏點判斷不準，導致下步堵漏作業困難，堵漏成功率低。停鉆觀測方法主要是用測井儀器找漏點，儀器測量法雖然可靠但因費用以及儀器承壓和電纜下放儀器到裸眼段存在卡工具風險而受到限制。鉆井現場急需一種方便經濟、直觀、準確測漏的方法。流量計測漏[6- 7]正是在這種情勢下應運而生。

1 流量計測漏漏點判斷方法

鑒于井漏主要特點是有流體流動，通過下放流量計監測不同井深處流體流動及其變化就可判斷漏點位置。流量計測漏時測點和漏點位置關系見圖1。當測點在漏點以下時，測不到漏速；當測點在漏點以上時，則能測到漏速。

圖1 測點與漏點位置關系

對于某一鉆頭尺寸的裸眼漏失，可認為裸眼尺寸是一定的，則所測不同井深處的流速或流量，可分析判斷漏點位置。根據所測漏速變化判斷是一個漏點還是多個漏點，并通過測點步長調整，確定漏點位置精度。Q為流量：當QB=QC>0，QA=0時，說明漏點在A和B之間；QC>QB>0，QA=0時，說明漏點在A和B以及B和C之間；QC>QB，且流量變化時，說明B～C這一段都漏失；QA>0時，說明漏點在井底。

2 測漏儀主要指標及研制

2.1 主要指標

根據法拉第電磁感應定律，當導體做切割磁力線運動時，導體上能感應出與速度成正比的電勢，由此定律可推導出已知管徑內流體的體積流量。

(1)

式中：Q—體積流量，m3/s；

B—磁場強度，由流量計內置參數確定，T；

Ue—感應電勢，流體流動時在一定范圍管徑內實測值，V；

D—所測管道內徑，m。

測得感應電勢Ue，則可標定到該管徑內的流速或流量(因油基鉆井液導電性差，而該方法要求所測流體具有較好的導電性，故本方法不適用于油基鉆井液)。根據該原理專門研制的可打撈儲存式測漏儀，主要特點是承壓能力高、存儲容量大、流量測量精度高且范圍廣。其主要性能指標見表1。

表1 測漏儀主要指標

2.2 測漏儀研制

鑒于電纜下放測漏儀在裸眼井段存在卡工具風險，且大斜度井和水平井段或復雜井段無法下放，設計了可用于鉆桿下放儀器的專用接頭及配件見圖2，解決測漏儀連接到鉆桿的問題，同時保護儀器。因為電纜作業一般會比起鉆更節省時間，整個測漏儀器串尺寸設計成可通過打撈快速起至地面。對于井況好的井，測漏儀也可直接用電纜下放實現快速測漏。

(1)測漏接頭。采用無磁材料，避免監測時信號干擾。接頭內設計懸掛腔等。

(2)打撈頭。用鉆桿測漏完后，可通過在鉆桿內下電纜將測漏儀打撈出來，用原測漏鉆桿進行堵漏，實現一趟鉆測漏堵漏一體化作業。

(3)測漏輔件。①過流托環：保證過流，同時懸掛儀器串；②導向筒：打撈后再次下放時測漏儀能自動進入到設計位置。

圖2 測漏儀結構示意圖

3 室內評價試驗

模擬井筒內徑為300 mm，高為5.52 m，室內評價試驗裝置見圖3。將儀器串放置到測漏接頭內部后，固定到模擬井筒內。

圖3 室內評價試驗裝置圖

向模擬井筒注滿水，開排水口水龍頭，待放出40 L水后關水龍頭，重新注水，其試驗記錄見表2。

連接到專用測漏軟件后，顯示數據曲線如圖4所示。由圖4試驗可知：

(1)監測數據真實反應了水龍頭放水試驗過程。

(2)漏速過慢時，如開水龍頭1/4時，對應漏速0.3 m3/h時監測效果不理想。

(3)水龍頭開1/2，即漏速達0.8 m3/h時，可以明顯監測到漏失。

4 現場試驗

某井鉆至5 578 m，控壓排污時發生失返性漏失。測漏時液面距井口70～80 m。該井測漏存在以下難點：

表2 室內評價試驗數據記錄表

圖4 室內評價試驗曲線

(1)前期劃眼困難，無法用電纜測井方式測漏。

(2)裸眼段長，井深2 458～5578 m時存在卡工具風險。

(3)鉆井液密度達1.95 g/cm3，結合當前井深，對測漏儀器抗壓要求高。

鑒于以上原因，本次測漏選用抗溫150 ℃，抗壓110 MPa儲存式測漏儀，采用鉆桿下放方式，根據現場實鉆情況和儀器承壓能力，選取幾個關鍵點進行測量。測漏時，從環空灌漿，排量10 L/s，儀器靜止時間約3 min，結果見表3。

由表3可知，井深3 516 m以上漏速相對穩定，說明這一段沒有漏點；井深3 516～4 004 m時漏速28 L/s下降至13 L/s，漏速變小說明該井段有漏點；仍有約13 L/s的漏失，說明4 004 m以下還有漏點；井深4 004～5 098 m，漏速保持在約13 L/s，說明該井段沒有漏點；井深5 098 m以下有漏點。

表3 現場測漏試驗數據記錄表

綜上述分析，本井存在兩個漏失段：3 516～4 004 m；5 098 m以下至井底(因5 098 m以下未實測，不能確定更精確位置)。

測定漏失段后，根據前期實鉆情況以及地質資料，認為3 516～3 560 m漏失可能性較大?，F場對3 480 m以下進行打水泥封堵成功，印證了本次測漏結果和實際相符。

5 結論及建議

(1)可打撈測漏儀可用鉆桿下放、也可用電纜下放進行測漏。設計的專用測漏接頭，解決了儀器入井安全以及和鉆桿連接的問題。鉆桿下放測漏方法，解決了復雜井況或大斜度井、水平井時電纜無法下放測漏的難題。

(2)通過導向筒和打撈頭等設計組合，測漏后可打撈出測漏儀，再用原管柱進行堵漏，實現了測漏堵漏一體化作業。當需要復測時，也可用電纜再次下放儀器測漏。

(3)通過室內評價，?300 mm的管內，漏速0.8 m3/h就可測到漏點，滿足現場鉆井測漏漏速要求。

(4)現場試驗表明，對于鉆井液密度1.95 g/cm3，壓力達100 MPa的井況，儀器能正常測漏，滿足大部分鉆井測漏壓力要求。

(5)因本測漏方法須儀器出地面后才能判斷漏點，存在滯后性。建議測前確定測點時，對重點段要加密監測；測后根據地質資料、實鉆資料等，進一步確定漏失位置。