CN110821472B - 一种套管状态评价方法 - Google Patents

Abstract

一种套管状态评价方法，其包括：获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第一金属剩余面积集合，根据第一金属剩余面积集合确定待评价套管的金属剩余体积，得到第一金属剩余体积；间隔预设时长后，重新获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第二金属剩余面积集合，根据第二金属剩余面积集合确定待评价套管的金属剩余体积，得到第二金属剩余体积；根据预设时长、第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，确定待评价套管的金属损失速率。相较于现有方法只能够定性地对套管损伤状态进行评价，本方法实现了对套管损伤状态的定量评价。同时，本方法能够有效提高套管腐蚀解释评价精度，推算套管腐蚀速率，进而为采油厂安全生产奠定基础。

Description

一种套管状态评价方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种套管状态评价方法。

背景技术

井筒是井内的流体通道，也是井控工作的重要环节，井筒功能对于安全钻井具有重要意义，因此井筒关注的损伤评价以及完整性管理是钻井风险管理的重要环节。

井筒损伤状况是井筒抵抗结构性破坏、维持井筒功能的重要属性，是钻井工程井下安全的保证。井筒损伤评价的目的是了解井筒风险状况，以便能够及时防止井筒结构发生失效破坏。从地质特征和钻井情况看，钻进越深，井下情况越复杂，井控难度也就越大，一旦发生事故后果也越严重。

因此，有必要对井筒管柱损伤进行可靠、准确的评价。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种套管状态评价方法，所述方法包括：

步骤一、获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第一金属剩余面积集合，根据所述第一金属剩余面积集合确定所述待评价套管的金属剩余体积，得到第一金属剩余体积；

步骤二、间隔预设时长后，重新获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第二金属剩余面积集合，根据所述第二金属剩余面积集合确定所述待评价套管的金属剩余体积，得到第二金属剩余体积；

步骤三、根据所述预设时长、第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，确定所述待评价套管的金属损失速率。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，还判断所述待评价套管的套管类型，并基于所述套管类型而采用不同的金属剩余面积计算模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积。

根据本发明的一个实施例，所述套管类型包括结垢套管和磁化套管，其中，

如果所述待评价套管为结垢套管，则采用电磁探伤测井模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积；

如果所述待评价套管为磁化套管，则采用多臂井径模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积。

根据本发明的一个实施例，采用多臂井径模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积的步骤包括：

步骤a、获取待分析深度处各探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚；

步骤b、根据所述基线偏移后的微差壁厚，结合套管标称外径和套管标称壁厚，计算所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T表示套管标称壁厚，N表示探测臂总数，R_i表示第i根探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚。

根据本发明的一个实施例，确定所述基线偏移后的微差壁厚的步骤包括：

获取各探测臂所对应的微差壁厚，并提取微差壁厚最小值；

基于所述微差壁厚最小值对各探测臂所对应的微差壁厚进行基线偏移，得到所述基线偏移后的微差壁厚。

根据本发明的一个实施例，采用电磁探伤测井模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积的步骤包括：

步骤c、采用电磁探伤方式获取所述待评价套管在待分析深度处的平均套管壁厚；

步骤d、根据所述平均套管壁厚，结合套管标称外径，计算所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T_avg表示电磁探伤所测得的待分析深度处的平均井筒壁厚。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定金属剩余体积：

其中，ΔV表示金属剩余体积，H₁和H₂分别表示待评价套管的起始深度和终止深度，n表示每米采样采样间隔数，ΔS_q表示待评价套管第q个深度点处的金属剩余面积。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待评价套管的金属损失速率：

其中，Q表示金属损失速率，ΔV₁和ΔV₂分别表示第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，t表示预设时长。

本发明所提供的套管状态评价方法通过分析套管腐蚀速率(即金属损失速率)，以此评价套管损伤状态。相较于现有方法只能够定性地对套管损伤状态进行评价，本方法实现了对套管损伤状态的定量评价。同时，本方法能够有效提高套管腐蚀解释评价精度，推算套管腐蚀速率，进而为采油厂安全生产奠定基础。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的套管状态评价方法的实现流程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的套管状态示意图；

图3是根据本发明一个实施例的采用多臂井径模型来获取待评价套管的金属剩余面积的实现流程示意图；

图4是根据本发明一个实施例的基线偏移原理示意图；

图5是根据本发明一个实施例的采用电磁探伤测井模型来获取待评价套管的金属剩余面积的实现流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

套管损伤检测技术已经广泛运用到油田生产过程中，但传统的测井、评价方法难以对套管腐蚀情况进行定量评价，其存在解释成果分辨率低的问题，同时，现有技术所得到的解释评价结果仅仅停留在定性阶段，评价效率低，难以满足采油厂对套管腐蚀情况精确、定量的需求。

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种新的套管状态评价方法，该方法能够通过分析套管腐蚀速率(即金属损失速率)，以此评价套管损伤状态。该方法能够有效提高套管腐蚀解释评价精度，推算套管腐蚀速率，进而为采油厂安全生产奠定基础。

图1示出了本实施例所提供的套管状态评价方法的实现流程示意图。

如图1所示，本实施例所提供的套管状态评价方法优选地会在步骤S101中获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，从而得到第一金属剩余面积集合。随后，该方法会在步骤S102中根据上述第一金属剩余面积集合来确定待评价套管的金属剩余体积，从而得到第一金属剩余体积。

在间隔预设时长后，该方法会在步骤S103中重新获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，从而得到第二金属剩余面积集合。随后，该方法会在步骤S104中根据上述第二金属剩余面积集合来确定待评价套管的金属剩余体积，从而得到第二金属剩余体积。

图2示出了本实施例中套管状态示意图。如图2所示，理想套管的内径与外径呈标准的圆形，但是随着时间的推移，形成套管的金属会不断的损失，这样经过一段时间后也就会形成第一金属剩余面积。再经过一段时间，形成套管的金属会继续损失，这样也就形成了第二金属剩余面积。而利用第一金属剩余面积与第二金属剩余面积也就可以反映出套管的相关状态(例如套管状态参数)。

本实施例中，在步骤S101中，该方法优选地还会判断待评价套管的套管类型，并基于该套管类型而采用不同的金属剩余面积计算模型来获取待评价套管的是金属剩余面积。

具体地，本实施例中，发明人通过研究分析发现，现有的套管类型主要包括结垢套管和磁化套管。其中，结垢套管主要指刮削不彻底或是存在在结垢的套管，而磁化套管则指代被磁化的套管。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况，上述套管类型还可以包含其他合理类型，针对其他合理类型，该方法也可以采用相应的合理的金属剩余面积计算模型来获取待评价套管的是金属剩余面积，本发明并不对此进行具体限定。

如果待评价套管为结垢套管，该方法在步骤S101以及步骤S103中则优选地采用电磁探伤测井模型来获取待评价套管的金属剩余面积；而如果待评价套管为磁化套管，该方法在步骤S101以及步骤S103中则优选地采用多臂井径模型来获取待评价套管的金属剩余面积。

图3示出了本实施例中采用多臂井径模型来获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积的实现流程示意图。

如图3所示，本实施例中，采用多臂井径模型来获取待评价套管的某一深度点处的金属剩余面积时，该方法优选地首先会在步骤S301中获取各探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚。

本实施例中，参照图4所示，在确定基线偏移后的微差壁厚时，该方法优选地会利用多臂井探测的方式获取各探测臂所对应的微差壁厚，并从这些微差壁厚中提取微差壁厚最小值r_min。随后，该方法会基于上述微差壁厚最小值r_min对各探测臂所对应的微差壁厚进行基线偏移，得到基线偏移后的微差壁厚。

例如，本实施例中，该方法可以根据如下表达式来计算基线偏移后的微差壁厚：

R_i＝r′_i+|r_min| (1)

其中，R_i表示第i根探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚，r′_i表示第i根探测臂所对应的基线偏移前的微差壁厚。

微差壁厚是利用单条基值求取测量值与基值差值而得到的井径变化量，本方法在该根套管中选取最小微差壁厚值对作为基线校正量来对基线进行偏移，这样也就可以有效避免微差壁厚数值存在负值而对后续计算评价产生的影响。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法还可以其他能够消除微差壁厚数值存在负值而对后续计算评价产生的影响的方式来确定基线偏移后的微差壁厚，本发明并不对此进行具体限定。

再次如图3所示，本实施例中，在得到基线偏移后的微差壁厚后，该方法也就可以在步骤S302中根据上述基线偏移后的微差壁厚，结合套管标称外径和套管标称壁厚，来计算待评价套管在该深度点处的金属剩余面积。

例如，本实施例中，该方法可以根据如下表达式来确定待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T表示套管标称壁厚，N表示探测臂总数，R_i表示第i根探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法还可以采用其他合理方式根据基线偏移后的微差壁厚、套管标称外径以及套管标称壁厚来计算待评价套管的金属剩余面积，本发明并不对此进行具体限定。

图5示出了本实施例中采用电磁探伤测井模型来获取待评价套管的金属剩余面积的实现流程示意图。

如图5所示，本实施例中，在采用电磁探伤测井模型来获取待评价套管的金属剩余面积时，该方法优选地首先会在步骤S501中采用电磁探伤方式获取待评价套管在待分析深度处的平均套管壁厚，随后再在步骤S502中根据步骤S501中所得到的平均套管壁厚来结合套管标称外径计算待评价套管的金属剩余面积。

例如，本实施例中，该方法可以根据如下表达式确定待评价套管的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T_avg表示电磁探伤所测得的待分析深度处的平均井筒壁厚。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法还可以采用其他合理方式利用电磁探伤的方式计算待评价套管的金属剩余面积，本发明并不对此进行具体限定。

通过上述方式，本实施例中，该方法也就可以在步骤S101中确定待评价套管的各个深度点处的金属剩余面积，从而得到第一金属剩余面积集合。同理，该方法也可以在步骤S103中在间隔预设时长后重新确定出待评价套管的各个深度点处的金属剩余面积，从而得到第二金属剩余面积集合。

本实施例中，在得到第一金属剩余面积集合后，该方法可以在步骤S102中根据上述第一金属剩余面积集合来确定出待评价套管的金属剩余体积，得到第一金属剩余体积。

具体地，本实施例中，该方法优选地可以根据如下表达式确定金属剩余体积：

其中，ΔV表示金属剩余体积，H₁和H₂分别表示待评价套管的起始深度和终止深度，n表示每米采样采样间隔数，ΔS_q表示待评价套管第q个深度点处的金属剩余面积。

即，在步骤S102中，该方法可以根据如下表达式确定出第一金属剩余体积：

其中，ΔV₁表示第一金属剩余体积，ΔS_1,q表示在第一次测量时待评价套管第q个深度点处的金属剩余面积。

同理，在得到第二金属剩余面积集合后，该方法可以在步骤S104中根据上述第二金属剩余面积集合来确定出待评价套管的金属剩余体积，得到第二金属剩余体积。

在步骤S104中，该方法可以根据如下表达式确定出第二金属剩余体积：

其中，ΔV₂表示第二金属剩余体积，ΔS_2,q表示在第二次测量时待评价套管第q个深度点处的金属剩余面积。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法还可以采用其他合理方式来根据第一金属剩余面积集合和第二金属剩余面积集合分别确定出第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，本发明并不对此进行具体限定。

在得到第一金属剩余体积ΔV₁和第二金属剩余体积ΔV₂后，本实施例中，该该方法也就可以在步骤S105中根据预设时长、第一金属剩余体积ΔV₁和第二金属剩余体积ΔV₂，来确定待评价套管的金属损失速率。

例如，本实施例中，该方法可以根据如下表达式确定待评价套管的金属损失速率：

其中，Q表示金属损失速率，t表示预设时长。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，上述预设时长t的具体取值可以根据实际需要配置为不同的合理值，本发明并不对上述预设时长t的具体取值进行限定。

本实施例中，可选地，该方法还可以根据待评价套管的金属损失率，来确定待评价套管的套管状态参数。本实施例中，上述套管状态参数优选地包括套管最大金属年损失量。

为了验证本方法的可靠性和实用性，发明人运用该方法在两个时间点分别测取四十臂，检测结果如下：

第一时间点的多臂井径测井结果为测量井段内套管无明显损伤显示；

第二时间点的多臂井径测井结果为：四十臂井径成像测井曲线显示，100.0-509.0m、855.0-859.0m、905.0-912.0m井段套管存在轻微扭曲变形，其中148.3-167.5m、207.2-217.0m、905.0-912.0m井段套管的轻微扭曲变形相对较明显，最大中心位移分别为2.07mm、2.78mm、2.59mm。测量井段内套管无明显损伤，仅在部分井段套管有轻微腐蚀现象。

运用本方法基于上述两次测井结果对每根套管进行金属损失速率计算，选取98.6-158.02m之间6根套管计算结果如下表所示：

表1

该井于1996年6月完井，至2014年所测四十臂井径测井之时，套管已使用18年之久，结合该井地层水矿化度资料，总矿化度为21161ppm，分别运用上述方法进行计算98.6-158.02m之间6根套管面积法金属年损失速率分别691040.03mm³/year、387319.05mm³/year、402983.57mm³/year、636473.86mm³/year、635668.46mm³/year、622162.26mm³/year，计算结果与地质、工程分析一致。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的套管状态评价方法通过分析套管腐蚀速率(即金属损失速率)，以此评价套管损伤状态。相较于现有方法只能够定性地对套管损伤状态进行评价，本方法实现了对套管损伤状态的定量评价。同时，本方法能够有效提高套管腐蚀解释评价精度，推算套管腐蚀速率，进而为采油厂安全生产奠定基础。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种套管状态评价方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第一金属剩余面积集合，根据所述第一金属剩余面积集合确定所述待评价套管的金属剩余体积，得到第一金属剩余体积；

步骤二、间隔预设时长后，重新获取待评价套管的各深度点处的金属剩余面积，得到第二金属剩余面积集合，根据所述第二金属剩余面积集合确定所述待评价套管的金属剩余体积，得到第二金属剩余体积；

步骤三、根据所述预设时长、第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，确定所述待评价套管的金属损失速率；

其中，根据如下表达式确定金属剩余体积：

其中，ΔV表示金属剩余体积，H₁和H₂分别表示待评价套管的起始深度和终止深度，n表示每米采样采样间隔数，ΔS_q表示待评价套管第q个深度点处的金属剩余面积。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，还判断所述待评价套管的套管类型，并基于所述套管类型而采用不同的金属剩余面积计算模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述套管类型包括结垢套管和磁化套管，其中，

如果所述待评价套管为结垢套管，则采用电磁探伤测井模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积；

如果所述待评价套管为磁化套管，则采用多臂井径模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用多臂井径模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积的步骤包括：

步骤a、获取待分析深度处各探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚；

步骤b、根据所述基线偏移后的微差壁厚，结合套管标称外径和套管标称壁厚，计算所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T表示套管标称壁厚，N表示探测臂总数，R_i表示第i根探测臂所对应的基线偏移后的微差壁厚。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，确定所述基线偏移后的微差壁厚的步骤包括：

获取各探测臂所对应的微差壁厚，并提取微差壁厚最小值；

基于所述微差壁厚最小值对各探测臂所对应的微差壁厚进行基线偏移，得到所述基线偏移后的微差壁厚。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用电磁探伤测井模型来获取所述待评价套管的金属剩余面积的步骤包括：

步骤c、采用电磁探伤方式获取所述待评价套管在待分析深度处的平均套管壁厚；

步骤d、根据所述平均套管壁厚，结合套管标称外径，计算所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述待评价套管在待分析深度处的金属剩余面积：

其中，ΔS表示金属剩余面积，D_c表示套管标称外径，T_avg表示电磁探伤所测得的待分析深度处的平均井筒壁厚。

9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述待评价套管的金属损失速率：

其中，Q表示金属损失速率，ΔV₁和ΔV₂分别表示第一金属剩余体积和第二金属剩余体积，t表示预设时长。

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