CN112282730A - 储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，包括：采用水平井泵送坐桥塞射孔与套管磁性定位测量联作方式，实时测量套管节箍和套管磁性异常，通过分析套管磁性异常特征，对井下套管变形程度及发展态势进行实时监测与评价。本发明可实现水平井井筒条件下储层压裂改造诱发的套管变形的实时监测和评价，降低套管变形对非常规油气层经济高效开发的影响。

Description

储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法

技术领域

本发明属于储层改造井筒完整性地球物理测井监测技术领域，具体涉及一种适用于水平井储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法。

背景技术

页岩气等非常规油气的成功商业开发，改造了世界能源格局。中国自2006年开展页岩气勘探开发以来，先后建立了长宁-威远、昭通、涪陵等国家级页岩气示范区。此外，中石油集团将大港油田、新疆油田、吐哈油田和长庆油田也列为页岩油开发重要示范区。在页岩气等非常规油气的勘探开发中，水平井钻完井与体积压裂等技术助推了该类超低孔隙度、超低渗透率非常规储层的商业开发。但是，页岩气等非常规储层体积压裂改造采用大液量大砂量高排量高泵压的作业方式提高油气井产量的同时，也诱发了井下套管变形问题，且套管变形比例呈明显上升的趋势，严重影响页岩气等非常规油气的单井产量和压裂施工作业时效，不但造成经济的巨大损失，而且也给油气安全生产、环境保护等带来较大隐患。套管变形逐渐成为页岩气等非常规油气勘探开发的“卡脖子”难题。

目前，人们更多地利用多臂井径测井、电磁探伤测井、井下光学电视成像测井、超声波成像测井、井温测井、注水流量测量等地球物理测井手段，对井下套管变形后的变形程度、变形位置等进行检测，尚不能实现套管变形实时监测和风险预测，且受制于井筒作业环境、施工作业费用、施工时效等限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法。本发明可实现水平井井筒条件下储层压裂改造诱发的套管变形的实时监测和评价，降低套管变形对非常规油气层经济高效开发的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：采用水平井泵送坐桥塞射孔与套管磁性定位测量联作方式，实时测量套管节箍和套管磁性异常，通过分析套管磁性异常特征，对井下套管变形程度及发展态势进行实时监测与评价。

所述方法具体包括如下步骤：

a、采用磁定位仪器与水平井泵送桥塞射孔管串组合入井，座封桥塞或射孔前以下测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，座封桥塞或射孔后以上测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，以水平井泵送桥塞射孔作业与套管磁性测井联作方式完成套管磁性数据采集；

b、每次泵送桥塞射孔作业同步测量套管磁性数据，以时间推移测井方式开展套管磁性异常监测，得到水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据；

c、水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据通过预处理，形成以时间先后排序的磁性异常时间推移测井图；

d、按照建立的套管变形磁性异常测井响应模式，实时分析套管磁性异常变化特征，判断井下水平井套管变形状态，实时对套管变形进行分级评价和预警。

所述步骤a中，非常规油气水平井储层压裂改造前，采用磁定位仪器与分簇射孔工具及桥塞座封工具进行组合下井，在对每个储层压裂层段进行泵送射孔前后，利用磁性定位仪器，在测量套管节箍位置用于射孔深度标定的同时，测量并记录套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。

所述步骤b中，每次泵送射孔作业前后，均利用磁性定位仪器进行储层压裂改造前后套管磁性异常测量，通过套管磁性异常时间推移测井，对水平井井下套管变形状态的磁性异常实时监测。

所述步骤c中，预处理包括：测井数据格式转换；测井数据合并与深度分段校正对齐；测井曲线图生成与合成；测井曲线预览与质量检测。

所述预处理中，测井数据格式转换，首先利用WINDOWS中的记事本等文本编辑软件，对测井系统测量输出的磁性异常文本数据文件头信息等进行编辑后，通过“磁性异常测井数据加载”软件，选择需转换的数据文件、指定数据格式转换后的文件保存位置、明确数据测量方向、指定需转换的曲线以及输出采样间隔，从而实现测井解释平台数据格式的转换与数据管理。

所述预处理中，以各短套管深度为准，通过测井曲线自动校深，进行磁性异常等测井数据分段深度校正的预处理。

所述预处理中，建立磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版和磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版，加载测井数据，根据数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度后，合成磁性异常时间推移测井图。

所述预处理中，单趟多条磁性异常时间推移测井曲线、多趟同类型磁性异常时间推移测井曲线或多趟不同类型磁性异常时间推移测井曲线按预先设定的标准绘图模版自动成图，进行测井曲线预览与质量检测。

通过对测井曲线成图预览，对测井数据与测井质量进行检测，及时发现磁性异常时间推移测井异常数据文件或套管磁性异常时间推移测井异常曲线；同时，结合测井总张力、测井速度曲线，对磁性异常时间推移测井曲线中的磁性异常井段分析，查找产生套管磁性异常可能原因，排除套管磁性异常测井解释多解性。

所述步骤d中，根据模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井检测成果恢复的套管变形模型，建立套管变形磁性异常测井响应模式，形成水平井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的测井解释判别与分级评价标准，进行套管变形分级评价，并提出预警。

所述步骤d中，套管变形分级评价时，根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按套管变形磁性异常分级评价标准进行套管变形程度分级评价。

所述步骤d中，根据套管变形磁性异常测井响应模式和测井解释判别与分级评价标准，分析磁性异常时间推移测井图，逐一对比分析每一次磁性异常曲线变化特征差异，针对解释出的磁性异常，结合电缆张力、测井速度、泵送阻卡情况、裸眼井井斜数据，排除与套管变形无关的磁性异常后，确定套管变形位置及变形程度，并根据后续段泵送磁性异常曲线，进行解释结论修正。

采用本发明的优点在于：

1、本发明原理可靠，设计合理，方法便捷，可操作性强，成本低廉，效果显著。应用本发明的方法及步骤对井下套管变形进行实时监测，可为优化压裂参数、减轻套变程度、预防套变复杂提供决策依据。特别适宜在页岩气水平井等非常规油气压裂现场推广应用。

2、本发明中用于套管变形测井解释、套管变形分级评价预警所需井下套管变形磁性异常时间推移测井数据，采用水平井泵送射孔与井下套管磁性异常时间推移测井联作方式获取，具有评价数据易得、不需额外增加测井采集设备和作业费用等优点。

3、本发明的磁性异常时间推移测井数据合并方法与曲线命名规则，可实现多文件、多名称曲线的合并与快速查询，便于磁性异常等测量信息的时间追溯。

4、本发明的测井数据格式快速转换，考虑了中国四川页岩气勘探开发主战场广泛使用的SK2004、SK8000等射孔系统数据格式快速转换成测井解释平台所需数据格式的生产需要，实现了高采样密度、大容量数据保真保幅和快捷处理，杜绝了因数据格式转换造成的磁性定位与磁性异常等测井数据出现曲线畸变带来的磁性异常时间推移测井多解释性问题。

5、本发明的测井数据深度校正，利用井下标志套管进行分段深度校正方法，减弱了水平井泵送射孔井下实际深度与射孔地面系统采集深度不能很好匹配带来的深度归位误差大的问题，既保证深度归位精度，又提高了深度校正时效，更重要地是保留了曲线的原始形态。

6、本发明的磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版和磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版，可实现单趟磁性异常测井曲线质量浏览与分析、多趟磁性异常时间推移测井曲线合并与浏览、多种测井信息融合与浏览等功能，便于利用多种信息排除单一磁性异常评价套变的多解性，提高了测井解释的准确性和时效。同时有利于套管变形综合分析。

7、本发明的套管变形磁性异常测井响应模式和测井解释判别方面，考虑了仪器信号传输方式、测井速度、仪器直径、仪器居中状态、套管内磁性物质、套管外磁性物质等多种因素对磁性异常测井解释带来的多解性影响，并能利用压裂前期固井质量测井检测等精细处理成果，剔除磁异常测井解释多解性，确保测井解释结论的准确性。

8、本发明的磁性异常时间推移测井套管变形分级评价与预警方面，根据模型管柱和区块内实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井等检测成果恢复的套管变形模型，建立了储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的套管变形分级标准，进行套管变形评价与预警，具有积极现实意义，有利于指导下一步压裂参数优化与决策。

附图说明

图1为典型的井下套管磁性异常时间推移测井实时监测与水平井泵送射孔联作下井仪器组合示意图；

图2为套管磁性异常测井数据格式转换保真保幅采样曲线对比图；

图3为磁性异常时间推移测井分段深度校正处理对比图；

图4为测速与仪器居中状态对套管磁性异常测井的影响图；

图5为地面采集系统及沉砂等井筒异物对套管磁性异常测井的影响图；

图6为套管变形模拟模型与套管变形磁性异常测井响应模式图；

图7为实际套管变形井套变模型（套管本体挤压变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图；

图8为实际套管变形井套变模型（套管本体错段变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图；

图9为实际套管变形井套变模型（套管节箍变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图；

图10为实际套管变形井套变模型（套管组合变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图；

图11为套管变形分级评价磁性异常测井解释图版；

图12为套管变形磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版；

图13为套管磁性异常时间推移测井解释的标准绘图模版；

图14为威204HXX-2井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常实时监测测井解释评价实例。

具体实施方式

实施例1

一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，包括：采用水平井泵送坐桥塞射孔与套管磁性定位测量联作方式，实时测量套管节箍和套管磁性异常，通过分析套管磁性异常特征，对井下套管变形程度及发展态势进行实时监测与评价。

所述方法具体包括如下步骤：

a、采用磁定位仪器与水平井泵送桥塞射孔管串组合入井，座封桥塞或射孔前以下测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，座封桥塞或射孔后以上测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，以水平井泵送桥塞射孔作业与套管磁性测井联作方式完成套管磁性数据采集；

b、每次泵送桥塞射孔作业同步测量套管磁性数据，以时间推移测井方式开展套管磁性异常监测，得到水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据；

c、水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据通过预处理，形成以时间先后排序的磁性异常时间推移测井图；

d、按照建立的套管变形磁性异常测井响应模式，实时分析套管磁性异常变化特征，判断井下水平井套管变形状态，实时对套管变形进行分级评价和预警。

所述步骤a中，非常规油气水平井储层压裂改造前，采用磁定位仪器与分簇射孔工具及桥塞座封工具进行组合下井，在对每个储层压裂层段进行泵送射孔前后，利用磁性定位仪器，在测量套管节箍位置用于射孔深度标定的同时，测量并记录套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。

所述步骤b中，每次泵送射孔作业前后，均利用磁性定位仪器进行储层压裂改造前后套管磁性异常测量，通过套管磁性异常时间推移测井，对水平井井下套管变形状态的磁性异常实时监测。

所述步骤c中，预处理包括：测井数据格式转换；测井数据合并与深度分段校正对齐；测井曲线图生成与合成；测井曲线预览与质量检测。

所述预处理中，测井数据格式转换，首先利用WINDOWS中的记事本等文本编辑软件，对测井系统测量输出的磁性异常文本数据文件头信息等进行编辑后，通过“磁性异常测井数据加载”软件，选择需转换的数据文件、指定数据格式转换后的文件保存位置、明确数据测量方向、指定需转换的曲线以及输出采样间隔，从而实现测井解释平台数据格式的转换与数据管理。

所述预处理中，以各短套管深度为准，通过测井曲线自动校深，进行磁性异常等测井数据分段深度校正的预处理。

所述预处理中，建立磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版和磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版，加载测井数据，根据数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度后，合成磁性异常时间推移测井图。

所述预处理中，单趟多条磁性异常时间推移测井曲线、多趟同类型磁性异常时间推移测井曲线或多趟不同类型磁性异常时间推移测井曲线按预先设定的标准绘图模版自动成图，进行测井曲线预览与质量检测。

通过对测井曲线成图预览，对测井数据与测井质量进行检测，及时发现磁性异常时间推移测井异常数据文件或磁性异常时间推移测井异常曲线；同时，结合测井总张力、测井速度曲线，对磁性异常时间推移测井曲线中的磁性异常井段分析，查找产生套管磁性异常可能原因，排除套管磁性异常测井解释多解性。

所述步骤d中，根据模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井检测成果恢复的套管变形模型，建立套管变形磁性异常测井响应模式，形成水平井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的测井解释判别与分级评价标准，进行套管变形分级评价，并提出预警。

所述步骤d中，套管变形分级评价时，根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按套管变形磁性异常分级评价标准进行套管变形程度分级评价。

所述步骤d中，根据套管变形磁性异常测井响应模式和测井解释判别与分级评价标准，分析磁性异常时间推移测井图，逐一对比分析每一次磁性异常曲线变化特征差异，针对解释出的磁性异常，结合电缆张力、测井速度、泵送阻卡情况、裸眼井井斜数据，排除与套管变形无关的磁性异常后，确定套管变形位置及变形程度，并根据后续段泵送磁性异常曲线，进行解释结论修正。

以下对本发明做进一步说明：

本发明提供了一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，可实现水平井井筒条件下储层压裂改造诱发的套管变形的实时监测和评价。

水平井井筒条件下储层压裂改造诱发的套管变形，主要是由于套管周边岩石因地应力等的改变导致井周岩层失稳或井筒地应力不均衡，致使套管产生变形，甚至挤压破坏或剪切破坏。套管一旦受到外力作用，产生压磁效应，受力部位及周缘的磁性（导磁率等）将发生明显变化。一种适用于水平井储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测技术与评价方法，是采用水平井泵送坐桥塞射孔与套管磁性定位测量联作方式，实时测量套管节箍和套管磁性异常，通过分析套管磁性异常特征，从而实现对井下套管变形程度及发展态势的实时监测与评价。本发明可及时发现井下套管受力异常，为调整压裂改造施工参数提供决策依据，可降低套管变形持续恶化对储层改造的影响，为非常规油气层经济高效开发提供技术保障。

一种适用于水平井储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测技术与评价方法包括：套管节箍磁性定位测井与水平井泵送射孔联作的井下套管磁性异常时间推移测井方法、磁性异常时间推移测井数据格式保真保幅快速转换、磁性异常时间推移测井数据合并与分段深度校正预处理、磁性异常时间推移测井图形生成与合并、套管变形磁性异常测井响应模式与磁性异常时间推移测井套管变形测井解释、磁性异常时间推移测井套管变形分级评价与预警。

1、套管节箍磁性定位测井与水平井泵送射孔联作的井下套管磁性异常时间推移测井方法：页岩气等非常规油气水平井储层压裂改造前，采用磁定位仪器与分簇射孔工具及桥塞座封工具进行组合下井，在对每个储层压裂层段进行泵送射孔前后，利用磁性定位仪器，在测量套管节箍位置用于射孔深度标定的同时，测量并记录套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。每次泵送射孔作业前后，均利用磁性定位仪器进行储层压裂改造前后套管磁异常测量，通过套管磁性异常时间推移测井，实现对水平井井下套管变形状态的磁性异常实时监测。

2、磁异常时间推移测井数据保真保幅快速转换：在解析中国四川页岩气勘探开发主战场广泛使用的SK2004、SK8000等主要射孔系统测井数据记录格式的基础上，优化形成了套管磁异常时间推移测井数据保真保幅的最优深度采样间距及数据格式转换方法，实现高采样密度、大容量的磁异常时间推移测井数据保真保幅与快捷输入输出。同时，还保留了电缆跟踪射孔施工原始工作信息（包括：电缆起下趟数、电缆起下起止深度、节箍跟踪数据、曲线名称及单位、数据行数等），便于信息查询和所需数据（或信息）的提取。编制SK2004、SK8000等射孔系统数据格式转换软件，实现测井解释平台所需数据格式文件快速转换，保障了*.NDB、*.CQSDAT等不同射孔系统套管磁性异常测量数据的保真、保幅。

3、磁性异常时间推移测井数据合并与分段深度校正预处理：制定磁性异常时间推移测井曲线命名规则，建立了测井数据合并、深度校正等方法，便于磁异常解释分析、对比。利用测井解释平台，分别对各次泵送和上起射孔记录的磁定位等曲线按“曲线名称+_井名+_压裂段序+_电缆运行方向+施工作业时间”进行命名，如：CCL_204H19-7_12_U03141225（表示：204H19-7井第12压裂段03月14日12时25分上起CCL曲线）。实现多文件、多名称曲线快速查询与测量时间追溯；再将已有各次泵送和上起射孔记录的磁定位等数据文件中的曲线拷贝合并在同一个数据文件中，以各短套管深度为准，运用测井曲线自动校深等功能，进行磁性异常等测井数据分段深度校正的预处理。

4、磁性异常时间推移测井图形生成与合并：建立了磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版和磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版，实现测井图形快速生成与合并。利用测井解释平台成图软件，预先编辑生成测井数据质量检查、磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版。磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版内容包括但不限于：深度、磁异常曲线、测速、张力等。磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版内容包括但不限于：深度、完井固井检测曲线与处理成果、每一压裂段磁性异常监测曲线、井眼轨迹参数、裂缝发育层段、压裂分段设计、射孔井段、套变风险位置等。调用准绘图模版，加载磁性异常等测井数据，根据数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度后，最终合成磁性异常时间推移测井图。

5、套管变形磁性异常测井响应模式与磁性异常时间推移测井套管变形测井解释：利用模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井检测成果恢复的套管变形模型，建立了套管变形磁性异常测井响应模式，形成了水平井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的测井识别方法，建立了磁性异常时间推移测井套管变形测井解释流程。根据套管变形磁性异常测井响应模式，分析磁性异常时间推移测井图，逐一对比分析每一次磁性异常曲线变化特征差异，包括：早期套管节箍间的套管本体部位有无磁性异常以及产生的可能原因（如：管外扶正器、制造缺陷、残余应力等）、套管节箍间的套管本体部位有无新增磁性异常以及随时间幅度变化情况、套管节箍部位磁性异常幅度及形态变化情况等。针对解释出的磁性异常，结合电缆张力、测井速度、泵送阻卡情况、裸眼井井斜等数据，排除与套管变形无关的磁性异常后，确定套管变形位置及变形程度，并根据后续段泵送磁性异常曲线等，进行解释结论修正。

6、磁性异常时间推移测井套管变形分级评价与预警：根据模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井等检测成果恢复的套管变形模型，建立的磁性异常套管变形分级评价标准，进行套管变形分级评价，并提出预警。套管变形分级评价时，先根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按套管变形分级评价标准进行套管变形程度分级评价。

实施例2

一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，采用磁定位仪器与水平井泵送桥塞射孔管串组合入井，座封桥塞或射孔前以下测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，座封桥塞或射孔后以上测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，以水平井泵送桥塞射孔作业与套管磁性测井联作方式完成套管磁性数据采集。每次泵送桥塞射孔作业同步测量套管磁性数据，以时间推移测井方式开展套管磁异常监测。利用采集的水平井泵送射孔磁定位时间推移测井数据，通过数据格式转换、数据更名、深度校正、数据合并等预处理，形成以时间先后排序的套管变形磁性异常实时监测测井解释评价图，按照建立的套管变形磁性异常测井响应模式，实时分析套管磁异常变化特征，判断井下水平井套管变形状态，实时对套管变形进行分级评价和预警，指导压裂参数优化，降低套变风险，减小套变工程复杂。

利用水平井泵送射孔磁定位时间推移测井数据实时分析套管磁异常变化，套管受到地应力或水力压裂作用后，产生压磁效应，水平井泵送射孔磁定位测井在记录了套管节箍部位磁异常信息的同时，也记录了套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。分析水平井泵送射孔磁定位曲线记录的磁性异常，可以掌握水平井套管变形状态。

采用联作方式利用磁定位仪器在水平井泵送射孔作业前后实时测量每一压裂层段后井下套管磁性异常的时间推移测井监测方法，利用井下套管磁异常时间推移测井实时监测与水平井泵送射孔同步联作方法，不需额外增加新的测量仪器，也不改变原有水平井泵送射孔工作方式。仅利用磁性定位仪器在测量套管节箍位置用于射孔深度标定的同时，测量并记录套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。

磁性异常时间推移测井数据格式保真保幅快速转换，可实现高采样密度、大容量数据高保真快捷转换，能对SK2004、SK8000等射孔系统数据格式快速转换成极睿测井解释平台等所需FID数据格式。

测井数据深度分段校正对齐，利用井下标志套管进行分段深度校正方法实现测井曲线深度快速对齐，既减弱了水平井泵送射孔井下实际深度与射孔地面系统采集深度不能很好地匹配造成的深度归位误差大的问题，保证深度归位精度，又提高了深度校正时效，同时最大限度还保留了测井曲线原始形态。

测井曲线成图与合并，可实现单趟多条磁性异常测井曲线（磁定位、测井总张力、测井速度）按预先设定的标准绘图模版自动成图，进行测井曲线预览与质量检测，并能进行曲线绘图属性快捷编辑、修改；也可实现多趟同类型多条磁性异常时间推移测井曲线（如：磁定位）或多趟不同类型多条磁性异常时间推移测井曲线（如：磁定位、测井总张力、测井速度）按预先设定的标准绘图模版自动成图，进行测井曲线预览与质量检测，并能进行曲线绘图属性快捷编辑、修改；还可实现早期裸眼井、套管固井质量等测井数据按预先设定的标准绘图模版自动合并成图，并能进行曲线绘图属性快捷编辑、修改。

测井曲线预览与质量检测，通过对测井曲线（磁定位、测井总张力、测井速度）成图预览，进行测井数据与测井质量进行检测，及时发现异常数据文件、或异常测井曲线。同时，结合测井总张力、测井速度等曲线，对磁性异常测井曲线中的磁性异常井段分析，查找产生套管磁性异常可能原因，排除套管磁性异常测井解释多解性。

套管变形磁性异常响应模式与测井解释方法和分析套管磁性异常变化，利用模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井检测成果恢复的套管变形模型，建立了套管变形磁性异常测井响应模式，形成了水平井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的测井解释识别方法，建立了磁性异常时间推移测井套管变形测井解释流程。根据套管变形磁性异常测井响应模式和解释识别方法，分析磁性异常时间推移测井图，逐一对比分析每一次磁性异常曲线变化特征差异，包括：早期套管节箍间的套管本体部位有无磁性异常以及产生的可能原因（如：管外扶正器、制造缺陷、残余应力等）、套管节箍间的套管本体部位有无新增磁性异常以及随时间幅度变化情况、套管节箍部位磁性异常幅度及形态变化情况等。针对解释出的磁性异常，结合电缆张力、测井速度、泵送阻卡情况、裸眼井井斜等数据，排除与套管变形无关的磁性异常后，确定套管变形位置及变形程度，并根据后续段泵送磁性异常曲线等，进行解释结论修正，确保测井解释结论的准确性。

磁定位时间推移测井套管变形分级评价与预警方面，根据模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井等检测成果恢复的套管变形模型，建立的磁性异常套管变形分级评价标准，进行套管变形分级评价，并提出预警，具有积极现实意义，有利于指导下一步压裂参数优化与决策。套管变形分级评价时，先根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按磁性异常套管变形分级评价标准进行套管变形程度分级评价。

实施例3

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。本发明的实施例如下：

图1为典型的井下套管磁性异常时间推移测井实时监测与水平井泵送射孔联作下井仪器组合示意图。包括电缆1、电缆头2、加重杆

3、加重杆

4、接头5、磁定位6、射孔专用接头7、射孔器

8、射孔器9、射孔器

10、座封工具11、桥塞12等。图中加重杆数量可根据井筒压力进行增减，射孔器数量可根据射孔段长度、井口防喷管高度进行调整，桥塞与桥塞坐封工具可根据作业需要进行取舍。

图2为套管磁性异常测井数据格式转换保真保幅采样曲线对比图。图中分别选用深度采样间距为0.1524m/个，0.0762m/个，0.0381m/个，0.125m/个，以及本发明中最优保真保幅采样间距、最优保真保幅采样间距加密1倍采样间距，进行曲线重采样后的曲线对比，从中可以看出，前面四种常规的测井采样密度或其加密采样密度，均带来了曲线形态、幅度、幅度+形态组合（箭头所指位置或文字对应位置）的畸变。而采用本发明中采用的最优保真保幅采样间距、最优保真保幅采样间距加密1倍采样间距，却不会带来曲线形态、幅度、幅度+形态组合的畸变。避免了因测井数据格式转换过程中引入的测井解释多解性问题。

图3为磁性异常时间推移测井分段深度校正处理对比图。图中以下测方式记录的套管磁性异常测井曲线为标准（图中粗实线），对以上测方式记录的套管磁性异常测井曲线（图中细虚线）按各标记短套管深度为参考点，运用测井曲线自动校深功能进行深度校正，实现深度快速对齐，并保证了曲线的形态和幅度（图中细实线）。

图4为测速与仪器居中状态对套管磁性异常测井的影响图。降低测速，套管磁异常测井曲线的幅度将降低，同时噪声也明显降低（见箭头指示位置）。仪器下测方式进行套管磁性异常测量时，因泵送状态下仪器在水平段处于近水平偏心测量状态，其测井曲线曲线（图中的“套管磁异常

测井_下测”曲线）幅度整体高于仪器上测方式因仪器倾斜状态下的套管磁性异常测量值（图中的“套管磁异常测井_深度校正前”曲线、“套管磁异常测井_深度校正后”曲线）。识别产生套管磁性异常测量曲线幅度变化或形态变化的原因，可以更好地排除套管变形磁性异常测井解释的多解性。

图5为地面采集系统及沉砂等井筒异物对套管磁性异常测井的影响。图中第五段—第七段的为同一采集系统同一支下井测量仪器对同一井段的测量结果（图中各曲线道中右边曲线为上测曲线，左边曲线为下测曲线），图中第八段—第十三段因地面采集系统面板故障后更换新的地面采集系统面板后沿用原下井测量仪器对同一井段的测量结果（图中各曲线道中右边曲线为上测曲线，左边曲线为下测曲线），对比可发现，不同采集系统对测量绝对值整体存在放大或缩小。此外，沉砂等井筒异物对套管磁性异常测井也存在影响（见第十段、第十一段、第十二段的下测曲线等，箭头所指位置），沉砂等在井筒水平段堆积，泵送射孔桥塞工具串时，因井下工具串的泵送速度与电缆速度不同步、仪器在井下的姿态不同，造成套管磁性异常测量曲线出现“葫芦”形畸变，进行套管变形磁性异常测井解释时需予以剔除，以消除套管变形磁性异常测井解释的多解性。

图6为套管变形模拟模型与套管变形磁性异常测井响应模式图。图中“套管变形组合模型”栏中（见第一、二、三测井曲线道），利用多臂井径测井数据展示了套管变形模拟模型的变形程度、变形位置、变形类型等相关信息，还给出了不同套管钢级、节箍或焊接连接方式等信息。图中“磁异常测井响应模式与套管变形评价”栏中（见第四、五测井曲线道），给出了不同套管钢级、节箍或焊接连接方式、不同套管变形模型、仪器居中状态等对应的磁性异常测井响应曲线特征以及套管变形磁性异常评价指示曲线、套管变形分级评价类别等。剪切套管变形的磁性异常测井响应模式表现为“一正一负窄双峰”磁性异常特征或“一正两负窄三峰”磁性异常特征，磁性异常幅度通常高于正常节箍的磁性异常幅度。挤压套管变形的磁性异常测井响应模式表现为变形段两端各具有“一正一负宽双峰”相对强磁性异常特征，磁性异常幅度通常高于正常节箍的磁性异常幅度，而变形中间段夹杂相对较弱的数个“一正一负宽双峰”弱磁性异常特征，磁性异常幅度通常低于正常节箍的磁性异常幅度。穿孔变形的磁性异常测井响应模式表现为低的“单峰”磁性异常特征，磁性异常幅度约高于噪声的幅度。

图7为实际套管变形井套变模型（套管本体挤压变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图。图中“套管变形组合模型”栏中（见第一、二、三测井曲线道），利用多臂井径测井数据展示了套管本体挤压变形的变形程度、变形位置、变形类型等相关信息，还给出了节箍等信息。图中“磁异常测井响应模式与套管变形评价”栏中（见第四、五测井曲线道），给出了节箍、套管变形等对应的磁性异常测井响应曲线特征以及套管变形磁性异常评价指示曲线、套管变形分级评价类别等。二级短井段的挤压套管变形的磁性异常测井响应模式表现为 “一正一负宽双峰”相对强磁性异常特征，磁性异常幅度通常低于正常节箍的磁性异常幅度的一半。

图8为实际套管变形井套变模型（套管本体错段变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图。图中“套管变形组合模型”栏中（见第一、二、三测井曲线道），利用多臂井径测井数据展示了套管本体错段变形的变形程度、变形位置、变形类型等相关信息，还给出了节箍等信息。图中“磁异常测井响应模式与套管变形评价”栏中（见第四、五测井曲线道），给出了节箍、套管本体错段变形等对应的磁性异常测井响应曲线特征以及套管变形磁性异常评价指示曲线、套管变形分级评价类别等。套管本体错段变形的磁性异常测井响应模式表现为“一正一负窄双峰”强磁性异常特征，磁性异常幅度通常远高于正常节箍的磁性异常幅度。

图9为实际套管变形井套变模型（套管节箍变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图。图中“套管变形组合模型”栏中（见第一、二、三测井曲线道），利用多臂井径测井数据展示了套管节箍变形的变形程度、变形位置、变形类型等相关信息，还给出了节箍等信息。图中“磁异常测井响应模式与套管变形评价”栏中（见第四、五测井曲线道），给出了节箍、套管节箍变形等对应的磁性异常测井响应曲线特征以及套管变形磁性异常评价指示曲线、套管变形分级评价类别等。套管节箍变形的磁性异常测井响应模式表现为“一正一负窄双峰”弱磁性异常与“一正一负窄双峰”强磁性异常组合特征，强磁性异常幅度通常远高于正常节箍的磁性异常幅度。。

图10为实际套管变形井套变模型（套管组合变形）与套管变形磁性异常测井响应模式图。图中“套管变形组合模型”栏中（见第一、二、三测井曲线道），利用多臂井径测井数据展示了套管变形模拟模型的变形程度、变形位置、变形类型等相关信息，还给出了节箍等信息。图中“磁异常测井响应模式与套管变形评价”栏中（见第四、五测井曲线道），给出了节箍、不同套管变形等对应的磁性异常测井响应曲线特征以及套管变形磁性异常评价指示曲线、套管变形分级评价类别等。多个套管变形组合的磁性异常测井响应模式表现为变形段两端各具有“一正一负宽双峰”或“正负宽多峰”相对强磁性异常特征，磁性异常幅度通常高于正常节箍的磁性异常幅度，而变形中间段夹杂相对较弱的数个“一正一负宽双峰” 或“正负宽多峰”弱磁性异常特征，磁性异常幅度通常低于正常节箍的磁性异常幅度。

图11为套管变形分级评价磁性异常测井解释图版。根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按解释图版进行套管变形分级评价。

图12为套管变形磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版。标准绘图模版包括测量深度、磁性异常测井曲线（磁定位曲线）、测井速度、测井张力（包括总张力、缆头张力）、井眼轨迹主要参数（如：井斜、狗腿度）等，其目的便于分析和剔除非套管变形引起的磁性异常。可根据测井数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度。

图13为磁性异常时间推移测井解释的标准绘图模版。图中以威204HXX-3井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常实时监测测井解释评价实例，展示了套管变形磁性异常实时监测测井解释评价标准绘图模版的主要内容。标准绘图模版内容包括但不限于：深度、完井固井检测曲线与处理成果、井眼轨迹参数、每一压裂段磁性异常监测曲线、裂缝发育层段、压裂分段设计、射孔井段、磁性异常井段、套变风险位置等。若有套管变形后井径测量曲线，也可绘制在图中，本绘图实例就给出了套管变形后井径测量成果。可根据测井数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度。此外，根据需要，还可增加裸眼井测井资料处理解释等成果。

图14为威204HXX-2井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常实时监测测井解释评价实例。图中内容包括：深度、完井固井检测曲线与处理成果、井眼轨迹参数、套变后的多臂井径测井成果、每一压裂段磁性异常监测曲线、套变后磁测井曲线、裂缝发育层段、压裂分段设计、射孔井段设计等。

实施例4

作为本发明最基本的一种实施方案，本实例公开了一种适用于水平井储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测技术与评价方法，具体实施步骤主要包括：磁性异常时间推移测井套管变形测井解释前期准备工作、井下套管磁性异常时间推移测井实时监测前期准备工作、井下套管磁性异常时间推移测井实时监测与泵送射孔桥塞联作、磁性异常测井数据预处理与测井解释、套管变形分级评价与预警。

1、磁性异常时间推移测井套管变形测井解释前期准备工作

收集整理套管变形磁性异常测井解释评价相关资料。包括但不限于：射孔井段、压裂分段数据、井径井斜、固井质量测井检测数据、潜在套管变形风险井段等。并开展资料前期处理解释工作。包括但不限于：满足于套管变形测井解释平台的各种数据、表格、字段输入；固井质量声波变密度统计变异等测井精细处理解释、固井质量测井磁定位数据磁性异常井段等。

2、井下套管磁性异常时间推移测井实时监测前期准备工作

（1）射孔地面系统的选择

射孔地面系统必须能记录、存储磁性定位、张力、速度等测井数据。

地面系统记录的数据格式能满足测井解释平台要求或能转换输出测井解释平台所需数据格式，输出数据需保真保幅。若不能满足，则需提前提供或开发相应数据格式转换程序，并检验输出数据是否保真保幅。

（2）磁性定位仪器优选

选择与射孔地面系统匹配的高抗震高抗噪仪器，数字信号磁性定位仪器优先，模拟信号磁性定位仪器其次。

（3）井下仪器地面检查、组合与连接

井下仪器地面检查、组合与连接与传统的水平井电缆泵送桥塞射孔联作的程序类似，以确保下井磁定位等仪器工作正常。因整个流程涉及射孔器等爆炸物品，操作规范严格执行水平井射孔作业技术规程、水力泵送多级射孔与桥塞联作技术规程等。

3、井下套管磁性异常时间推移测井实时监测

（1）仪器串入井与实时监测

仪器串入井后，按照水平井电缆泵送桥塞射孔作业技术规程，实时监测磁定位等仪器串运行状态。若磁定位仪器出现无信号等故障，则将仪器串起出井口检查或更换，再重新入井。

（2）水平井电缆泵送作业与套管磁异常测井

进入水平井大斜度段，仪器串无法靠自身重力下行时，则开泵按水平井电缆泵送桥塞射孔作业技术规程进行泵送作业，同时记录磁定位等测井数据，并通过射孔地面系统监测套管磁性异常状况，尤其对上一次泵送桥塞射孔作业发现的磁性异常井段进行重点监测。

（3）水平井电缆泵送桥塞射孔作业

井下仪器串泵送到位后，按照水平井射孔作业技术规程、水力泵送多级射孔与桥塞联作技术规程等座桥塞和射孔作业。

（4）上起电缆作业与套管磁异常测井

完成座桥塞和射孔作业后，上起电缆，同时记录磁定位等测井数据，并通过射孔地面系统监测套管磁性异常状况，尤其对上一次（或本次）泵送桥塞射孔作业发现的磁性异常井段进行重点监测。

4、磁异常测井数据预处理与测井解释

仪器串起出井口后，对磁定位等测井数据进行预处理，包括：（1）测井数据格式快速转换；（2）测井数据合并与深度分段校正对齐；（3）测井曲线图生成与合成；（4）测井曲线预览与质量检测

完成磁性异常测井数据预处理后，利用预先设定的套管磁性异常时间推移测井标准绘图模版，生成实时监测套管磁性异常时间推移测井图。根据套管变形磁性异常的测井解释方法，开展套管变形测井解释。结合其他资料，排除与套管变形无关异常后，确定套管变形井段。

5、套管变形分级评价与预警

根据套管变形磁性异常的分级标准，评价套管变形级别并预警。根据后续段泵送磁性异常曲线等，进一步修正解释结论。

以下通过实施井例对本发明进一步叙述，但本发明并不限于这些井例。

作为本发明最基本的一种实施方案，本井例公开了一种适用于水平井储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测技术与评价方法。

实施井例：

图14为储层压裂改造诱发套管变形磁性异常实时监测测井解释评价实例。所示井例为威204HXX-2井。威204HXX-2井为一口页岩气水平井，储层压裂改造共设计压裂27段，设计射孔112簇。图中内容包括：深度、完井固井检测曲线与处理成果、井眼轨迹参数、套变后的多臂井径测井成果、每一压裂段磁性异常监测曲线、套变后磁性异常测井曲线、裂缝发育层段、压裂分段设计、射孔井段设计等。图中绘制了第16段至23段的磁性异常测井监测曲线展示了套管在多种外力作用下不同时段磁性异常的变化特征（图中各曲线道中右边曲线为上测曲线，左边曲线为下测曲线）。压裂施工前18段作业基本正常，套管磁性异常实时监测也未发现明显套管变形指示。2019年12月18日计划对第19段进行坐桥塞射孔泵送作业中，于井深3404.89米泵送阻停，距目标井深3989米差584.11米，上起桥塞射孔管串无挂卡，套管磁性异常实时监测也未发现明显套管变形指示。后动迁多臂井径测井设备采用连续油管传输方式于2019年12月24日进行套管变形检测，多臂井径与磁性异常检测均未发现套管变形（见图中“磁异常时间推移测井”曲线道中的“泵送后遇阻”曲线道），遂又重新恢复电缆坐桥塞射孔泵送作业，直至施工进行到第23段电缆坐桥塞射孔泵送作业，套管磁性异常实时监测发现位于第27段位置出现明显磁性异常。在井深3476.6米附近的节箍磁测井曲线（包括上测曲线和下测曲线）出现明显高值异常，曲线形态也发生了改变，见图中第23段的实心箭头所示位置。此外，在井深3420米及3430米附近的节箍磁测井曲线（上测曲线）幅度及形态也有变化，尤其形态变化明显（见图中第23段的空心箭头所示位置）。表明所处位置的套管变形已经比较明显了。但对第23段压裂施工参数未实时进行优化调整，仍采用原设计参数于2019年12月29日完成了第23段压裂施工。2019年12月29日在对后续的第24段进行坐桥塞射孔泵送作业时，泵送4次均在3477.17m遇阻，距离目的位置3675m还差197.83m，上起未遇卡。说明套管变形进一步加剧。再次动迁多臂井径测井设备采用连续油管传输方式于2020年1月2日进行套管变形检测，多臂井径与磁性异常检测均发现前一次泵送射孔磁异常监测的异常位置出现了套管变形特征（见图中“套管变形多臂井径测井”曲线道中绿色空心箭头所示位置、以及“磁异常时间推移测井”曲线道中的“套变后井径上测”曲线道中实心箭头所示位置），进一步验正利用套管磁性异常时间推移测井监测套管变形的可行性、测井解释的准确性。表明本发明方法可行、监测结果可靠。

综上，本发明不需额外增加新的测量仪器、测井采集设备和作业费用，也不改变原有水平井泵送射孔工作方式。应用本发明对井下套管变形进行实时监测与评价，可为优化压裂参数、减轻套变程度、预防套变复杂提供决策依据。

最后所应说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施井例而已，并不用以限制本发明，尽管参照上述实施井例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：采用水平井泵送坐桥塞射孔与套管磁性定位测量联作方式，实时测量套管节箍和套管磁性异常，通过分析套管磁性异常特征，对井下套管变形程度及发展态势进行实时监测与评价。

2.根据权利要求1所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：

a、采用磁定位仪器与水平井泵送桥塞射孔管串组合入井，座封桥塞或射孔前以下测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，座封桥塞或射孔后以上测方式用磁定位仪器记录套管磁性数据，以水平井泵送桥塞射孔作业与套管磁性测井联作方式完成套管磁性数据采集；

b、每次泵送桥塞射孔作业同步测量套管磁性数据，以时间推移测井方式开展套管磁异常监测，得到水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据；

c、水平井泵送射孔磁性异常时间推移测井数据通过预处理，形成以时间先后排序的磁性异常时间推移测井图；

d、按照建立的套管变形磁性异常测井响应模式，实时分析套管磁异常变化特征，判断井下水平井套管变形状态，实时对套管变形进行分级评价和预警。

3.根据权利要求2所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤a中，非常规油气水平井储层压裂改造前，采用磁定位仪器与分簇射孔工具及桥塞座封工具进行组合下井，在对每个储层压裂层段进行泵送射孔前后，利用磁性定位仪器，在测量套管节箍位置用于射孔深度标定的同时，测量并记录套管受力后因压磁效应产生的磁性异常。

4.根据权利要求3所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤b中，每次泵送射孔作业前后，均利用磁性定位仪器进行储层压裂改造前后套管磁异常测量，通过套管磁性异常时间推移测井，实现对水平井井下套管变形状态的磁性异常实时监测。

5.根据权利要求4所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤c中，预处理包括：测井数据格式转换；测井数据合并与深度分段校正对齐；测井曲线图生成与合成；测井曲线预览与质量检测。

6.根据权利要求5所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述预处理中，以各短套管深度为准，通过测井曲线自动校深，进行磁性异常等测井数据分段深度校正的预处理；所述预处理中，建立磁性异常监测测井质量控制标准绘图模版和磁性异常时间推移测井解释标准绘图模版，加载测井数据，根据数据动态变化范围或精细解释需要，调整数据刻度后，合成磁性异常时间推移测井图。

7.根据权利要求6所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述预处理中，单趟多条磁性异常测井曲线、多趟同类型多条磁性异常时间推移测井曲线或多趟不同类型多条磁性异常时间推移测井曲线按预先设定的标准绘图模版自动成图，进行测井曲线预览与质量检测；通过对测井曲线成图预览，对测井数据与测井质量进行检测，及时发现异常数据文件或异常测井曲线；同时，结合测井总张力、测井速度曲线，对磁性异常曲线中的磁异常井段分析，查找产生套管磁性异常可能原因，排除套管磁性异常测井解释多解性。

8.根据权利要求7所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤d中，根据模型管柱和实际水平井储层压裂改造诱发套管变形多臂井径测井检测成果恢复的套管变形模型，建立套管变形磁性异常测井响应模式，形成水平井储层压裂改造诱发套管变形磁性异常的测井解释判别与分级评价标准，进行套管变形分级评价，并提出预警。

9.根据权利要求8所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤d中，套管变形分级评价时，先根据磁性异常测井曲线正负尖峰的宽窄及幅度变化的陡缓，先进行剪切变形与挤压变形类型的定性划分，再对挤压变形的磁性异常曲线正负峰峰值按套管变形磁性异常分级评价标准进行套管变形程度分级评价。

10.根据权利要求9所述的储层压裂改造诱发井下套管变形的实时监测与评价方法，其特征在于：所述步骤d中，根据套管变形磁性异常测井响应模式和测井解释判别方法，分析磁性异常时间推移测井图，逐一对比分析每一次磁性异常曲线变化特征差异，针对解释出的磁性异常，结合电缆张力、测井速度、泵送阻卡情况、裸眼井井斜数据，排除与套管变形无关的磁性异常后，确定套管变形位置及变形程度，并根据后续段泵送磁性异常曲线，进行解释结论修正。

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