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一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法

阅读：579发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法，属于油气田工程测井技术领域。该检测方法包括：形成模拟套管变形井；测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值；测量模拟套管变形井不同井深的套管电磁响应特征；利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径尺寸值与相应井深的套管电磁响应特征之间的数学模型；在不取油管的条件下，测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征，利用所述数学模型计算得到研究区实测井相应井深的套管内径尺寸值。本发明解决了现有测井方法，无法在不取油管条件下定量检测套管内径变形程度的问题。，下面是一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
统计分析研究区各实测井的套管变形类型及变形程度；
根据研究区各实测井的套管变形类型及变形程度，制作若干不同变形类型和不同变形程度的变形套管，并串接成模拟套管，形成模拟套管变形井；
利用井径成像测井方法测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值；
在模拟套管变形井的模拟套管内下入油管，在油管内下入涡流电磁测井仪，测量模拟套管变形井不同井深的套管电磁响应特征；
利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径尺寸值与相应井深的套管电磁响应特征之间的数学模型；
在不取油管的条件下，测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征，利用所述数学模型计算得到研究区实测井相应井深的套管内径尺寸值。
2.根据权利要求1所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：所述井径成像测井方法为多臂井径测井方法、超声波井下电视测井方法或者鹰眼电视测井方法。
3.根据权利要求1或2所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：所述套管内径尺寸值为套管内径最小值或者套管内径最大变形量。
4.根据权利要求3所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：当所述套管内径尺寸值为套管内径最小值时，对不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到所述数学模型。
5.根据权利要求4所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：所述涡流电磁测井仪包含A、B、C三个探头；当所述套管内径尺寸值为套管内径最小值时，将不同井深的套管内径最小值分别与每个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式；对三个拟合公式取平均，得到不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。
6.根据权利要求5所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型为：
Y(h)min＝{(a1*A(h)max+b1)+(a2*B(h)max+b2)+(a3*C(h)max+b3)}/3；其中，h表示井深，单位为m；Y(h)min表示井深为h时的套管内径最小值，单位为mm；A(h)max、B(h)max、C(h)max分别表示井深为h时的由A、B、C三个探头测得的套管电磁响应特征最大值，单位为mV；a1、b1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a2、b2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a3、b3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。
7.根据权利要求3所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：当所述套管内径尺寸值为套管内径最大变形量时，对不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到所述数学模型；其中，不同井深的套管内径最大变形量等于套管正常内径尺寸值与相应井深的套管内径最小值之差。
8.根据权利要求7所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：所述涡流电磁测井仪包含A、B、C三个探头；当所述套管内径尺寸值为套管内径最大变形量时，将不同井深的套管内径最大变形量分别与每个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式；对三个拟合公式取平均，得到不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。
9.根据权利要求8所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，其特征在于：不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型为：
DD(h)max＝{(a′1*A(h)max+b′1)+(a′2*B(h)max+b′2)+(a′3*C(h)max+b′3)}/3；其中，h表示井深，单位为m；ΔD(h)max表示井深为h时的套管内径最大变形量，单位为mm；A(h)max、B(h)max、C(h)max分别表示井深为h时的由A、B、C三个探头测得的套管电磁响应特征最大值，单位为mV；a′1、b′1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a′2、b′2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a′3、b′3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。

说明书全文

一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法，属于油气田工程测井技术领域。

背景技术

[0002] 油气生产井管柱包含有套管和油管，套管通过水泥浆与井壁胶结，油管作为油气传输通道位于套管内部，受地质和工程因素影响，部分套管会持续变形，甚至会出现套管挤压油管现象，存在严重安全隐患。因此，准确测量井下管柱变形量，监测管柱变形程度及趋势，评价井筒完整性，对于保证油气井安全受控、平稳生产具有重大意义。其中，井下管柱变形量通过油管内径变形量和套管内径变形量确定。

[0003] 国内外常用井下管柱变形量测井方法包括超声波井下电视测井、鹰眼电视测井、多臂井径测井和涡流电磁测井。

[0004] 超声波井下电视测井、鹰眼电视测井和多臂井径测井属于井径成像测井方法，分别采用超声波、光学和机械臂展开测量的原理，能实现油管内径变形量的测量。但在测试套管内径变形量时，需先取出油管使仪器直接接触套管内壁，而取油管作业施工周期长、费用高，尤其在高压高含硫条件下存在极大的施工风险，现场应用受到限制。

[0005] 涡流电磁测井是基于电磁互感原理的检测方法，利用电磁线圈激励一组双极性的电流信号在线圈周围形成一次磁场，该磁场遇到环状介质时产生涡流环，进而形成二次磁场，通过在发射激励信号的间隙接收磁场信号，根据油管和套管中涡流电磁场分布状况，分析油管和套管的腐蚀和变形情况。但是，目前常规涡流电磁测井只能检测油套管的损伤情况和壁厚变化情况，无法对油套管内径变形量进行检测。

[0006] 例如，授权公告号为CN 102313772B，发明名称为“油气田油套管损伤检测及评价方法”的发明专利，公开了通过制作模型油管，将模型油管和没有损伤的油套管进行不同的单、双层管柱组合，制作油套管损伤测井响应特征图版和利用分区方法进行油套管损伤情况分析的方法，虽然一定程度上能够减少多解性，提高测井解释的精度；但由于制作模型油管时，仅考虑了油管的孔、洞、缝、减薄等损伤情况，未考虑挤压变形和弯曲变形等，因此只能反映内外层油套管的损伤情况，不能实现油套管内径变形量的检测。

[0007] 综上所述，现有测井方法，无法在不取油管条件下定量检测套管内径变形程度。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法，用以解决现有测井方法，无法在不取油管条件下定量检测套管内径变形程度的问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法，包括以下步骤：

[0010] 统计分析研究区各实测井的套管变形类型及变形程度；

[0011] 根据研究区各实测井的套管变形类型及变形程度，制作若干不同变形类型和不同变形程度的变形套管，并串接成模拟套管，形成模拟套管变形井；

[0012] 利用井径成像测井方法测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值；

[0013] 在模拟套管变形井的模拟套管内下入油管，在油管内下入涡流电磁测井仪，测量模拟套管变形井不同井深的套管电磁响应特征；

[0014] 利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径尺寸值与相应井深的套管电磁响应特征之间的数学模型；

[0015] 在不取油管的条件下，测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征，利用所述数学模型计算得到研究区实测井相应井深的套管内径尺寸值。

[0016] 本发明的有益效果是：通过制作符合研究区实测井的套管变形类型及变形程度的变形套管，形成模拟套管变形井，进而构建不同井深的套管内径尺寸值与相应井深的套管电磁响应特征之间的数学模型，利用所述数学模型，能够实现在不取油管的条件下，通过测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征，计算得到研究区实测井相应井深的套管内径尺寸值，用套管内径尺寸值定量反映套管内径变形程度。

[0017] 在实际工程实践中，形成模拟套管变形井时，可以将模拟套管直接作为模拟套管变形井使用，此时施工方便、操作流程简单；也可以通过将模拟套管下入真实井或者下入仿照真实井环境建立的模拟井中形成模拟套管变形井，此时由于模拟套管变形井的井内环境接近于真实的井内环境，并且测量仪器能克服重力的影响实现居中，则得到的数学模型精度更高，从而利用该数学模型计算得到的研究区实测井的套管内径尺寸值更加准确。

[0018] 为了更好地测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的一种改进，所述井径成像测井方法为多臂井径测井方法、超声波井下电视测井方法或者鹰眼电视测井方法。

[0019] 为了更好地反映套管内径变形程度，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的另一种改进，所述套管内径尺寸值为套管内径最小值或者套管内径最大变形量。

[0020] 作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的又一种改进，当所述套管内径尺寸值为套管内径最小值时，对不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到所述数学模型。

[0021] 为了构建不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的再一种改进，所述涡流电磁测井仪包含A、B、C三个探头；当所述套管内径尺寸值为套管内径最小值时，将不同井深的套管内径最小值分别与每个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式；对三个拟合公式取平均，得到不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。

[0022] 为了简化数学模型的构建过程，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的进一步改进，不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型为：

[0023] Y(h)min＝{(a1*A(h)max+b1)+(a2*B(h)max+b2)+(a3*C(h)max+b3)}/3；其中，h表示井深，单位为m；Y(h)min表示井深为h时的套管内径最小值，单位为mm；A(h)max、B(h)max、C(h)max分别表示井深为h时的由A、B、C三个探头测得的套管电磁响应特征最大值，单位为mV；a1、b1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a2、b2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a3、b3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。

[0024] 作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的又进一步改进，当所述套管内径尺寸值为套管内径最大变形量时，对不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到所述数学模型；其中，不同井深的套管内径最大变形量等于套管正常内径尺寸值与相应井深的套管内径最小值之差。

[0025] 为了构建不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的再进一步改进，所述涡流电磁测井仪包含A、B、C三个探头；当所述套管内径尺寸值为套管内径最大变形量时，将不同井深的套管内径最大变形量分别与每个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式；对三个拟合公式取平均，得到不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。

[0026] 为了简化数学模型的构建过程，作为对上述井下管柱套管内径变形程度的检测方法的更进一步改进，不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型为：

[0027] ΔD(h)max＝{(a′1*A(h)max+b′1)+(a′2*B(h)max+b′2)+(a′3*C(h)max+b′3)}/3；其中，h表示井深，单位为m；ΔD(h)max表示井深为h时的套管内径最大变形量，单位为mm；A(h)max、B(h)max、C(h)max分别表示井深为h时的由A、B、C三个探头测得的套管电磁响应特征最大值，单位为mV；a′1、b′1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a′2、b′2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a′3、b′3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。附图说明

[0028] 图1是本发明检测方法实施例1的流程图；

[0029] 图2是本发明的井径测量数据及解析结果图；

[0030] 图3是本发明的井径测量数据及其解析结果和涡流电磁测井数据及其解析结果对比图；

[0031] 图4是本发明A探头的拟合曲线图；

[0032] 图5是本发明B探头的拟合曲线图；

[0033] 图6是本发明C探头的拟合曲线图；

[0034] 图7是本发明的电磁探伤拟合数据与多臂井径计算结果对比图；

[0035] 图中：①-横截面，②-极值曲线，③-第一多臂曲线，④-成像展开图，⑤-深度条，⑥-第二多臂曲线，⑦-成像图，⑧-涡流电磁曲线，⑨-管柱结构图；Ⅰ-第一段管柱，Ⅱ-第二段管柱，Ⅲ-第三段管柱，Ⅳ-第四段管柱，Ⅴ-第五段管柱，Ⅵ-第六段管柱。

具体实施方式

[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

[0037] 本发明检测方法实施例1

[0038] 本发明检测方法实施例1的流程图如图1所示，包括以下步骤：

[0039] (1)统计分析研究区各实测井的套管变形类型及变形程度。通过对研究区各实测井的井径监测历史资料，包括历史井径数据解释结果和历史修井施工记录，以及研究区的地质资料等进行统计分析，得到研究区各实测井的套管变形类型及变形程度。

[0040] (2)形成模拟套管变形井。根据研究区各实测井的套管变形类型及变形程度，制作若干不同变形类型和不同变形程度的变形套管，并串接成模拟套管，将模拟套管下入研究区实测井(即真实井)内，形成模拟套管变形井。

[0041] (3)利用多臂井径测井方法测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值。其中，多臂井径测井方法所用的井径测量设备为多组从仪器中心向外展开的机械臂，利用多组机械臂测得的多臂曲线，获得不同井深的套管内径尺寸值。

[0042] 作为其他实施方式，还可以利用其他井径成像测井方法测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值，例如：超声波井下电视测井方法或者鹰眼电视测井方法。

[0043] (4)在模拟套管变形井的模拟套管内下入油管，在油管内下入涡流电磁测井仪，测量模拟套管变形井不同井深的套管电磁响应特征。具体地，利用涡流电磁测井仪在油管内间歇发射脉冲信号形成一次磁场，一次磁场的磁力线穿过套管，在套管中产生涡流环，进而在套管周围产生二次磁场，测量二次磁场随时间变化的涡流电磁曲线。利用涡流电磁曲线，获得不同井深的套管电磁响应特征。

[0044] (5)利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。

[0045] 针对模拟套管变形井，将测得的不同井深的套管内径最小值，分别与涡流电磁测井仪的A、B、C三个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式：

[0046]

[0047] 式中，h表示井深，单位为m；y(h)min表示测得的井深为h时的套管内径最小值，单位为mm；A(h)max、B(h)max、C(h)max分别表示井深为h时的由A、B、C三个探头测得的套管电磁响应特征最大值，单位为mV；a1、b1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a2、b2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a3、b3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。

[0048] 为提高解释稳定性，对A、B、C三个探头的拟合公式取平均，得到数学模型如下：

[0049] Y(h)min＝{(a1*A(h)max+b1)+(a2*B(h)max+b2)+(a3*C(h)max+b3)}/3 (2)[0050] 式中，Y(h)min表示不取油管条件下，利用油管内的涡流电磁测井仪三个探头分别测得的套管电磁响应特征最大值A(h)max、B(h)max和C(h)max，计算得到的井深为h时的套管内径最小值。

[0051] 作为其他实施方式，涡流电磁测井仪的探头个数不限于3个，当探头个数改变时，只要在利用上述方法分别求得各探头的拟合公式后，对所有拟合公式求平均即可得到探头个数改变后的数学模型。

[0052] (6)利用公式(2)所述的数学模型，实现在不取油管的条件下，通过测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征最大值，计算得到研究区实测井相应井深的套管内径最小值；用套管内径最小值定量反映研究区实测井的套管内径变形程度。

[0053] 本实施例，通过将模拟套管下入真实井中形成模拟套管变形井，由于模拟套管变形井的井内环境最大程度地接近真实的井内环境，并且测量仪器能克服重力的影响实现居中，则建立的数学模型精度更高，从而利用该数学模型计算得到的研究区实测井的套管内径最小值更准确；作为其他实施方式，形成模拟套管变形井时，还可以将模拟套管直接作为模拟套管变形井使用，此时施工方便、操作流程简单；也可以通过将模拟套管下入仿照真实井环境建立的模拟井中形成模拟套管变形井，然后进行数学模型的建立，由于模拟套管变形井的井内环境与真实的井内环境接近，此时数学模型的精度也较高，利用该数学模型计算得到的研究区实测井的套管内径最小值也较准确。

[0054] 本发明检测方法实施例2

[0055] 本发明检测方法实施例2与检测方法实施例1的区别在于：将上述步骤(5)替换为：利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径最大变形量与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。其中，不同井深的套管内径最大变形量等于套管正常内径尺寸值与相应井深的套管内径最小值之差。

[0056] 本实施例数学模型的构建过程如下：

[0057] 针对模拟套管变形井，首先，利用测得的不同井深的套管内径最小值和套管正常内径尺寸值，计算出相应井深的套管内径最大变形量；然后，将计算出的套管内径最大变形量，分别与涡流电磁测井仪的A、B、C三个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合公式：

[0058]

[0059] 式中，Δd(h)max表示井深为h时的套管内径最大变形量，单位为mm；a′1、b′1表示由最小二乘线性拟合得到的A探头的拟合公式的拟合参数；a′2、b′2表示由最小二乘线性拟合得到的B探头的拟合公式的拟合参数；a′3、b′3表示由最小二乘线性拟合得到的C探头的拟合公式的拟合参数。

[0060] 最后，为提高解释稳定性，对A、B、C三个探头的拟合公式取平均，得到数学模型如下：

[0061] ΔD(h)max＝{(a′1*A(h)max+b′1)+(a′2*B(h)max+b′2)+(a′3*C(h)max+b′3)}/3 (4)[0062] 式中，ΔD(h)max表示不取油管条件下，利用油管内的涡流电磁测井仪三个探头分别测得的套管电磁响应特征最大值A(h)max、B(h)max和C(h)max，计算得到的井深为h时的套管内径最大变形量。

[0063] 相应地，利用公式(4)所述的数学模型，实现在不取油管的条件下，通过测量研究区实测井不同井深的套管电磁响应特征最大值，计算得到研究区实测井相应井深的套管内径最大变形量，并利用套管内径最大变形量定量反映研究区实测井的套管内径变形程度。

[0064] 除了上述实施例中的套管内径最小值和套管内径最大变形量，测量得到的套管内径尺寸值还可以是套管内径平均值、套管内径平均变形量等，在通过测量得到这些值和相应井深的套管电磁响应特征后，可以根据实际需要构建数学模型，利用构建好的数学模型(例如，套管内径平均值与套管电磁响应特征最大值之间的数学模型)，实现不取油管条件下，对研究区实测井的套管内径变形程度进行定量检测。

[0065] 检测出研究区实测井在不同井深的套管内径最大变形量ΔD1(h)后，利用多臂井径测井方法获取该实测井在相应井深的油管内径最大变形量ΔD2(h)，然后计算相应井深的油管和套管之间的相对距离ΔL(h)，以衡量该实测井井下管柱的变形情况。其中，油管和套管之间的相对距离ΔL(h)的计算公式如下：

[0066]

[0067] 式中，D1、D2分别表示实测井的套管、油管正常内径尺寸值，单位为mm；T1表示实测井的油管厚度，单位为mm。

[0068] 其中，研究区实测井在不同井深的油管内径最大变形量等于油管正常内径尺寸值与相应井深的油管内径最小值之差；研究区实测井的油管内径最小值通过多臂井径测井方法获得；作为其他实施方式，还可以利用其他井径成像测井方法获取研究区实测井的油管内径最小值，例如：超声波井下电视测井方法或者鹰眼电视测井方法。

[0069] 下面以普光气田为例，详细介绍利用本发明检测方法实施例1所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法，实现在不取油管的条件下，定量检测研究区实测井的套管内径变形程度。

[0070] 首先，对普光气田各井的井径监测历史资料，包括历史井径数据解释结果和历史修井施工记录，以及地质资料进行统计分析，制作如表1所示的6组变形套管，变形类型包括直角挤压、双面挤压、单面挤压、三面挤压、递变挤压和弯曲变形；最大变形程度为套管正常内径尺寸值的1/4。

[0071] 表1变形套管列表

[0072]模型类别编号长度(m) 最小内径值(mm)
直角挤压 1 11.04 120
双面挤压 2 10.89 115
单面挤压 3 11.3 110
三面挤压 4 11.15 120
递变挤压 5 11.48 120
弯曲变形 6 10.86 110

[0073] 其次，将上述变形套管逐一丝扣相连，采用3号单面挤压套管、5号递变挤压套管、4号三面挤压套管、1号直角挤压套管、2号双面挤压套管、6号弯曲变形套管依次串接的方式，组成模拟套管，将模拟套管居中下入研究区实测井内，井口使用卡扣装置进行固定，建立模型套管变形井。

[0074] 作为其他实施方式，可以通过改变各变形套管的连接顺序，建立不同的模型套管变形井。

[0075] 再次，使用MFC-24二十四臂井径测井仪，测量模拟套管变形井不同井深的套管内径尺寸值。井径测量数据及解析结果如图2所示：其中，井径测量数据指第一多臂曲线③，横截面①、极值曲线②和成像展开图④均为第一多臂曲线③的解析结果。

[0076] 横截面①为当前井深的模拟套管横截面，用以说明模拟套管的横向挤压情况；极值曲线②为不同井深的模拟套管内径极值，包含极大值和极小值，由根据第一多臂曲线③所计算的不同井深的模拟套管内径最大值和最小值组合而成，用以说明模拟套管内径变形程度；第一多臂曲线③为利用MFC-24二十四臂井径测井仪测量得到的多臂曲线，将24条机械臂的测量结果展开显示，用以说明不同井深的模拟套管内径每个角度的变形情况；成像展开图④是基于第一多臂曲线③而绘制的二维成像图，用颜色深浅及变形形态等展现方法直观展示模拟套管截面的变形程度和形态。

[0077] 由图2读值可得：第一段管柱Ⅰ为3号单面挤压套管，内径最小值为110.23mm；第二段管柱Ⅱ为5号递变挤压套管，内径最小值为117.54mm；第三段管柱Ⅲ为4号三面挤压套管，内径最小值为120.95mm；第四段管柱Ⅳ为1号直角挤压套管，内径最小值为114.65mm；第五段管柱Ⅴ为2号双面挤压管柱，内径最小值为120.17mm；第六段管柱Ⅵ为6号弯曲变形套管，内径最小值为145.11mm。

[0078] 接着，在模拟套管变形井的模拟套管内居中下入油管，在油管内下入MTD-J涡流电磁测井仪，测量模拟套管变形井不同井深的套管电磁响应特征。如图3所示：涡流电磁测井数据指涡流电磁曲线⑧，管柱结构图⑨是涡流电磁曲线⑧的解析结果；井径测量数据指第二多臂曲线⑥，第二多臂曲线⑥来源于图2中的第一多臂曲线③，深度条⑤和成像图⑦是第二多臂曲线⑥的解析结果；其中，第二多臂曲线⑥与涡流电磁曲线⑧相对应。

[0079] 深度条⑤用以说明模拟套管的深度信息；第二多臂曲线⑥用以说明不同井深的模拟套管内径每个角度的变形情况；成像图⑦是基于第二多臂曲线⑥绘制的模拟套管内壁投影成像图，用以直观展示模拟套管的内壁变化情况；涡流电磁曲线⑧包含有A探头的11条曲线、B探头的6条曲线和C探头的6条曲线，用以说明不同井深的模拟套管电磁响应特征；管柱结构图⑨是基于涡流电磁曲线⑧所提取的接箍信号而形成的模拟套管管柱图。

[0080] 对比图3中的第二多臂曲线⑥和涡流电磁曲线⑧可知，不同井深的套管内径尺寸值与相应井深的套管电磁响应特征正向相关。

[0081] 然后，利用最小二乘线性拟合方法，得到不同井深的套管内径最小值与相应井深的套管电磁响应特征最大值之间的数学模型。

[0082] 针对模拟套管变形井，将测得的不同井深的套管内径最小值，分别与涡流电磁测井仪的A、B、C三个探头测得的相应井深的套管电磁响应特征最大值进行最小二乘线性拟合，得到A、B、C三个探头的拟合曲线，如图4、5、6所示。其中，A探头的拟合公式为y(h)min＝-2
85.203*A(h)max+159.52，线性度R 为0.9115；B探头的拟合公式为y(h)min＝-33.023*B(h)max+102.17，线性度R2为0.8288；C探头的拟合公式为y(h)min＝-68.123*C(h)max+135.49，线性度R2为0.8526。

[0083] 对三个探头的拟合公式取平均，得到数学模型为：

[0084] Y(h)min＝(-85.203*A(h)max-33.023*B(h)max-68.123*C(h)max+397.18)/3[0085] 则利用上述数学模型，可以实现在不取油管的条件下，利用油管内的涡流电磁测井仪三个探头分别测得的套管电磁响应特征最大值A(h)max、B(h)max和C(h)max，计算得到井深为h时的套管内径最小值Y(h)min。

[0086] 最后，在普光气田D405-3井(该井采用永久性一体化完井管柱)进行现场试验，实现在不取油管的条件下，定量检测该井的套管内径变形程度。

[0087] 首先，在该井的油管内下入MTD-J涡流电磁测井仪，测量取得该井不同井深的套管电磁响应特征最大值；然后，利用上述数学模型将测得的不同井深的套管电磁响应特征最大值转换为相应井深的套管内径最小值；用套管内径最小值定量反映该井的套管内径变形程度。

[0088] 为验证本发明检测方法实施例1所述的井下管柱套管内径变形程度的检测方法的有效性，利用本发明所述方法得到普光气田D405-3井不同井深的套管内径最小值后，再利用多臂井径测井方法测量该实测井相应井深的套管内径最小值，得到该实测井的电磁探伤拟合数据与多臂井径计算结果对比图，如图7所示：其中，电磁探伤拟合数据指利用涡流电磁测井仪测得的套管电磁响应特征最大值转换得到的不同井深的套管内径最小值；多臂井径计算结果指利用多臂井径测井方法得到的不同井深的套管内径最小值。

[0089] 由图7可以得到：电磁探伤拟合数据与多臂井径计算结果的整体形态趋势一致，且相同深度的套管内径最小值计算误差<5％，说明本发明所述方法能够很好地反映实测井套管的变形程度。

[0090] 在得到普光气田D405-3井不同井深的套管内径最小值后，进一步地，通过计算该井的套管正常内径尺寸值与不同井深的套管内径最小值之差，得到该井相应井深的套管内径最大变形量；然后，使用MFC-24二十四臂井径测井仪测量该井在相应井深的油管内径最大变化量，最后，利用公式(5)计算该井在相应井深的油管和套管之间的相对距离，以衡量该井井下管柱的变形情况。

[0091] 因此，通过MTD-J涡流电磁测井仪可实现对该井进行不取油管条件下的套管内径最大变形量的连续监测，通过MFC-24二十四臂井径测井仪可实现对该井的油管内径最大变形量的连续监测，进而可实现对该井井下管柱变形趋势的预测。

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一种井下管柱套管内径变形程度的检测方法

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