一種井下油套管內(nèi)涂層的單電極電流式檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐涂層檢測技術領域，具體涉及一種井下油套管內(nèi)涂層的單電極電 流式檢測方法。
【背景技術】
[0002] 針對高腐蝕油井的碳鋼（符合API 5CT規(guī)定材質）油套管（油管和套管的簡稱）， 內(nèi)涂有機涂層防護技術可以有效地延長套管壽命，已被諸多國內(nèi)外油田規(guī)模采用。內(nèi)涂層 油套管年應用100萬米以上。針對油套管本體內(nèi)腐蝕、損傷和破漏等問題的測井技術眾多， 已形成系列相對成熟的測井方法并在行業(yè)內(nèi)廣泛應用，主要有井下電磁測厚、多臂井徑和 井溫、光學電視成像和超聲波成像等類型。
[0003] 油套管內(nèi)涂層原料主要為改性環(huán)氧或環(huán)氧酚醛等有機涂料，其原料主要為改性環(huán) 氧樹脂或環(huán)氧酚醛樹脂等有機涂料，通過常溫、高溫固化在內(nèi)壁形成致密涂層，且厚度較 薄，一般為0. 15~0. 50mm (150~500 μ m)。油井套管下井完井前，在地面可以通過目視、內(nèi) 窺鏡和漏點、絕緣檢測儀等方式確定內(nèi)涂層的存在與否或質量問題，但油套管下井后，往往 在數(shù)百米到數(shù)千米深，油套管內(nèi)還存在著完井液、油氣水等復雜介質。隨井深加大，井內(nèi)有 一定的溫度和壓力。此時，要判斷和檢測油套管是否采用內(nèi)涂層、內(nèi)涂層段長及其質量則存 在很大難度。
[0004] 常規(guī)井下電磁測厚技術無法對薄層有機涂層產(chǎn)生電磁信號反饋。
[0005] 多臂井徑測井系統(tǒng)能檢測到油套管內(nèi)徑的變化，但當前最先進的Sondex多臂井 徑測井系統(tǒng)對油套管內(nèi)的徑向檢測精度最高，也僅為±0. 762mm(±762 μπι)，無法檢測出井 下油套管內(nèi)涂層，而且油套管內(nèi)壁的結垢、腐蝕產(chǎn)物或蠟等會進一步造成檢出精度降低。
[0006] 井溫測井主要對油井儲層產(chǎn)出流體或上部地層侵入井內(nèi)流體的流場溫度變化判 斷，無法檢測出油套管內(nèi)涂層的存在。
[0007] 光學電視成像測井系統(tǒng)受油井內(nèi)部油套管表面清潔程度、光照度和有限空間儀器 視角的影響，很難準確定性判斷是否存在油套管內(nèi)涂層。
[0008] 超聲波成像測井系統(tǒng)雖然可用于套管及固井質量評價的儀器，相關公開資料中的 碳鋼套管壁厚徑向分辨率最高可達〇. 〇5mm (50 μ m)，但測井和解釋程序復雜，成本高，且未 見在油井內(nèi)涂層油套管檢測中應用。
[0009] 常規(guī)電阻率測井方法在裸眼井完井中應用較廣，主要目的是對不同物性的井下巖 石地層進行層序判斷和劃分?，F(xiàn)有方法無法在碳鋼油套管內(nèi)進行有效的檢測，采用內(nèi)涂層 套管的油井往往在井口以下特定段為無內(nèi)涂層套管，井底部以上局部段為內(nèi)涂層套管，準 確檢測判斷難度大。
[0010] 針對地面內(nèi)涂層管道或油套管內(nèi)涂層質量的檢測，已有成熟有效的方法，如低壓 檢漏法、在線電火花檢漏法等；對于井下油套管內(nèi)涂層質量的檢測，直到目前尚未見到此類 研究成果或專利發(fā)布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術無法定性檢測和定量化檢測判斷井下油套管內(nèi)涂 層破損率或破損等級的問題。
[0012] 為此，本發(fā)明提供了一種井下油套管內(nèi)涂層的單電極電流式檢測方法，包括如下 步驟：
[0013] 步驟一：井下儀器串準備，所述的井下儀器串包括測井電纜，測井電纜的一端由下 至上依次電連接有磁定位器、正電極、馬籠頭，測井電纜的最底端連接扶正器，測井電纜的 另外一端電連接有恒壓源，恒壓源與動力測井系統(tǒng)電連接，動力測井系統(tǒng)與測井電纜電連 接，所述恒壓源與接地電極電連接；
[0014] 步驟二：制作內(nèi)涂層存在破損的油套管，向油套管內(nèi)充滿電解液，并向油套管內(nèi)下 入一套井下儀器串，井下儀器串的扶正器、磁定位器、正電極、馬籠頭均位于油套管內(nèi)，恒壓 源、動力測井系統(tǒng)均位于地面上，然后向上勻速上提測井電纜，同時動力測井系統(tǒng)采集恒壓 源、正電極、內(nèi)涂層破損處、電解液與接地電極組成的回路電流；
[0015] 步驟三：改變油套管的油套管內(nèi)涂層的破損率，動力測井系統(tǒng)采集恒壓源、正電 極、內(nèi)涂層破損處、電解液與接地電極組成的回路電流，油套管內(nèi)涂層的破損率范圍是0~ 100% ；
[0016] 步驟四：改變油套管內(nèi)的電解液電導率，動力測井系統(tǒng)采集恒壓源、正電極、內(nèi)涂 層破損處、電解液與接地電極組成的回路電流，電解液電導率的范圍是0. 〇〇〇ls/m~ls/m ;
[0017] 步驟五：重復步驟三和步驟四，采集電流數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)組；
[0018] 步驟六：根據(jù)數(shù)據(jù)組繪制油套管內(nèi)涂層在同一電解液電導率下油套管內(nèi)涂層破損 率-電流曲線圖；
[0019] 步驟七：將一套井下儀器串下入需要檢測內(nèi)涂層破損率的油套管中，取樣油套 管中的電解液，并檢測電解液的電導率，然后向上勻速上提測井電纜，同時動力測井系統(tǒng) 采集恒壓源、正電極、內(nèi)涂層破損處、電解液與接地電極組成的回路電流和井深，動力測井 系統(tǒng)將采集到的電流進行修正，并轉換成步驟六中的同一電解液電導率下的電流，繪制井 深-電流曲線圖，與步驟六中的同一電解液電導率下油套管內(nèi)涂層破損率-電流曲線圖對 比，得到需要檢測內(nèi)涂層破損率的油套管的內(nèi)涂層破損率。
[0020] 所述扶正器和磁定位器之間連接有加重桿。
[0021] 步驟一中所述的正電極和馬籠頭之間連接有用于檢測電解液電導率的電導率電 極。
[0022] 步驟二和步驟七中所述的向上勻速上提測井電纜的速度小于1000m/hr。
[0023] 所述動力測井系統(tǒng)采用SKD3000數(shù)控測井地面系統(tǒng)。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的井下油套管內(nèi)涂層的單電極電流式檢測方法可 在油水井內(nèi)有油、水等導電介質情況下，通過對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和解釋，實現(xiàn)對井下 的油套管內(nèi)涂層進行準確的定性化判斷和定量化判斷，具有較好的精確度，測井快速，操作 方便安全，檢測成本低。解決在役油水井的油套管內(nèi)涂層質量評價的問題，填補防腐涂層檢 測領域在井下油套管內(nèi)涂層狀況在線檢測的空白。測井操作方便、測井時間較短、費用較低 和技術可靠，為跟蹤掌握內(nèi)涂層防腐效果、優(yōu)化油套管內(nèi)涂層設計和開展油套管服役壽命 預測評估等提供依據(jù)和技術手段。
[0025] 以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0026] 圖1是井下儀器串下入油套管內(nèi)的測井示意圖。
[0027] 圖2是井下油套管內(nèi)涂層的單電極電流式檢測方法的測井原理示意圖。
[0028] 附圖標記說明：100、扶正器；101、加重桿；102、磁定位器；103、正電極；104、電導 率電極；105、馬籠頭；106、油套管內(nèi)涂層；107、油套管；108、內(nèi)涂層破損處；109、電解液； 110、測井電纜；111、動力測井電纜；112、恒壓源；113、接地電極；201、電流計；202、正電極 纜芯電阻；203、接地電極電阻；204、電解液電阻；205、套管涂層電阻。
【具體實施方式】
[0029] 以下是本發(fā)明提供的井下油套管內(nèi)涂層的單電極電流式檢測方法的原理：
[0030] 基礎數(shù)據(jù)：油套管107的電導率為7. 4X104s/m(1.35X 10 4Q .m);生產(chǎn)油套 管107內(nèi)含油地層水或注入水的電導率：在礦化度50g/l(50000ppm)下電導率約8s/ m(80000uS/cm)。即油套管107與地層水電導率相差10000倍，地層水與油套管107相比相 當于絕緣體，正如有機內(nèi)涂層與良導體相比為絕緣體一樣。根據(jù)公式
，油井井筒內(nèi) 一段長L、橫截面積S、電導率P 7X的地層水柱的電阻為R7x，通過分析因地層水電阻R7x上產(chǎn) 生電信號的變化信息來判斷套管內(nèi)涂層狀況，這是本發(fā)明原理基礎。
[0031] 采用一正電極103在充滿電解液109 (含油地層水）的油套管107井筒中供電，電 源負電極即接地電極113接地。測井過程中，將井筒中正電極103從井底往上勻速上提。
[0032] 若油套管內(nèi)涂層106完好，因油套管內(nèi)涂層106對電流完全絕緣，該正電極103端 的外電壓將持續(xù)地施加在電極區(qū)域的井筒高阻電解液109中，整個回路電阻最大，根據(jù)歐 姆定律：
流過正電極103的電流最小。