[發明專利]一種固井、壓裂、生產過程套管變形無線監測系統

在審

• 申請號: 202210073242.8
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114458287A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 林鐵軍;陳毫;李敏;于浩;張強;王濤;劉朕
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/12;E21B17/10
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

本發明公開了一種固井、壓裂、生產過程套管變形無線監測系統，包括：井下套管變形無線監測器、傳輸信道、信號中繼裝置和地面接收系統，其中井下套管變形無線監測器與套管串一起入井，扶正套管居中的同時檢測套變情況，并將套變數據信號調制激發向外傳輸，信號中繼裝置對套變數據信號進行放大和再傳輸，地面接收系統接收來自信號中繼裝置的套變數據信號并解調，通過計算機處理得到井下套管變形多點檢測情況，實時準確獲取井下套管變形位置、變形程度和套變點數量等信息。本發明能對套管上提下放、水泥漿固井、射孔、壓裂、生產等作業施工階段的套變情況進行實時監測和風險預測，對保障油氣資源長效開發具有積極現實意義。

技術領域

本發明涉及油氣開采中的完井固井技術領域，特別涉及一種固井、壓裂、生產過程套管變形無線監測系統。

背景技術

套管是維持油氣井運行的生命線，在油氣開采中用于鉆井過程和完井后對井壁的支撐，起著保護井眼、加固井壁、隔絕井中的油、氣、水層及封固各種復雜地層的作用，保證鉆井過程的安全進行和完井后整個油井的正常運行。目前，我國在油氣田勘探開采中面臨著嚴峻的挑戰，由于地質條件不同，井下受力狀態復雜，拉、壓、彎、扭應力綜合作用于套管體，這對套管本身的質量和完整性提出了較高的要求。套管柱完整性主要體現在密封性和截面形狀規則兩方面，由于長期采用注水開發的方式開采油田，加劇了地層深處的地質活動，許多因素如酸化壓裂改造、鹽膏巖塑性蠕變、重復多次的井下作業和腐蝕等，都可以導致套管發生不同程度的變形(包括套管縮徑、套管一處或多處彎曲、套管擠扁、嚴重彎曲變形、套管破裂及錯斷等)，在一些易垮塌地層或者固井質量差的地層，套管變形尤為嚴重，一旦套管本身由于某種原因發生變形或損壞，便可能導致整口井的減產甚至報廢，嚴重影響油氣田的安全和效益，造成巨大經濟損失。所以，套管變形損壞問題在世界各國的石油及天然氣開發中已引起了人們的高度重視。

特別地，近年來我國在非常規油氣資源尤其在頁巖氣資源上加大勘探開發力度，在中石化涪陵、中石油威遠-長寧等頁巖氣區已經取得了突破性進展，顯示出良好的發展前景。目前我國頁巖氣開發主要采用井工廠+長水平井套管分簇射孔完井+大排量分段壓裂方法，有效打碎頁巖地層獲得高產氣井，然而，在頁巖氣井的分段壓裂改造過程中，卻出現了較為嚴重的套管變形失效問題，單井套管變形點為1～3個。數據顯示，截至2018年12月，長寧區塊已完成壓裂的113口井中，發生套變井總計39口，套變比例達34.5％；威遠區塊共完成74口井壓裂，套變井36口，占比48.6％。在頁巖氣井中，套管變形會導致起下鉆作業遇阻遇卡，橋塞無法坐封到位，壓裂施工成本和難度增加，壓裂段數減少，單井產量降低，同時降低井筒的完整性，破壞原有注采平衡關系，縮短井的生命周期，嚴重制約了我國頁巖氣的長期高效開發。頁巖氣井壓裂施工中的套管變形機理復雜，影響因素多，變形時機難以預測，因此，若能對壓裂施工過程中的套管變形情況進行有效監測和評價，及時準確獲取井下套管變形位置、變形程度和套變點數量等信息，以期第一時間采取防治措施對套變井進行治理和修復，減緩套變速率、優化施工工藝、消除套變隱患、減輕套變的不利影響、保證井筒完整性，指導后續作業、修井、射孔、壓裂等措施實施，將對頁巖氣的長效開發具有重大的積極意義。