一种套管检测漏点装置和方法与流程

本发明涉及套管检测技术领域，特别是一种套管检测漏点装置和方法。

背景技术：

井完整性是保证油气井安全生产的前提，但是套管质量、操作规程、地层应力、增产作业过程中的机械力等诸多因素都将导致套管出现漏点，直接影响注采井网及油水井的正常生产和开发效果。快速准确找到漏失点显得尤为重要。

钻井现场常规套管找漏主要方法包括封隔器分段封堵试压法。封隔器找漏是将封隔器下入井筒中被怀疑存在漏点的位置坐封后，井口挤水试压观察试压井段压力变化，如存在压降说明井下存在漏点。该方法的优点是直观明显。缺点：①易受封隔器失效、井筒状况等因素影响，导致漏失段误判；②不适用有缩径情况的井③施工工艺较为繁琐，施工人员作业强度大。

调研国内外套管找漏的方法可知，常用的套管找漏测井工艺有同位素示踪测井、流量计测井、井温测井、噪声测井、脉冲中子氧活化测井、多臂井径测井及电磁探伤测井等技术。由于测量方法、使用的仪器外径等不同，每种找漏方法具有不同的施工工艺，适合于不同的管柱测试，各方法原理及优缺点如下所示；

（1）同位素示踪测井方法：该方法用探测器连续测量示踪剂的走向，以确定水的流向。对于未固井井段以及表层套管漏失的井，无法采用该工艺判断。

（2）流量计测井方法：该方法是在注水量恒定的前提下对射孔段顶部至井口井段进行连续或定点测量，排除仪器和管柱内径变化因素，流量变化较大处即为漏失点。

（3）井温测井方法：在井温曲线上就会出现异常，从而判断注入井套管漏失井段。井温测井法找漏只能将漏点确定在较大的区间内，漏点位置误差较大。

（4）噪声测井方法：由于井内流体的流动要产生噪声，流体在产出口、泄漏口、窜槽或缩径处，噪声测井曲线将出现不同频率的峰值。点测噪声时选点需要根据温度异常部位或借鉴其他参考资料，且凭经验进行选择，因此该方法有一定的局限性。

（5）多臂井径成像测井方法：多臂井径成像测井仪是一种接触式测量仪器，通过井径测井可以准确地发现套管直径扩大或缩小情况，从而找出套管穿孔点。由于各测量臂之间存在夹角，在测量臂接触不到的地方会漏测，就说明不了任何问题，准确性不高。

（6）电磁探伤测井方法：该方法能在油管内检测油套管的壁厚变化（腐蚀）及破损情况，也能在单套管井中对套管腐蚀、破裂、变形等损坏情况进行精确的分析，为损坏井的维修提供参考依据。由于仪器精度，不在测量范围内的小孔反映不出来，因此该方法也有一定的局限性。

申请号为号：200410036230.x的中国发明专利公开一种利用存储式超声波流量计检测套管漏失点的方法,包括测试车、存储式超声波流量计及检测方法，其特征在于是将存储式超声波流量计连接在测试车滚筒的钢丝上，将其下到油水井射孔段上部，用稳定流量向井内注水,再将存储式超声波流量计按一定的间隔距离和一定的停留时间逐序上提，直至井口。利用存储式超声波流量计具有测取套管截面流量功能，检测全井筒的流量变化，将存储式超声波流量计提出井口，与计算机连接，回放测试数据，根据流量变化确定套管漏失点，但是该专利也需要进行多次重复检测，才能锁定套管漏失点，工作量大，过程繁琐，测量速度较慢，准确率不高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种套管检测漏点装置和方法，采用超声波测量，同时利用连续油管的连续性，依靠井口封隔器的密封作用和扶正器的居中特性实现不同深度点的不间断测量，提高测量速度和准确性。超声波能量具有极强的穿透性，而且与相同能量的声频声波相比，超声波传播的距离相对较短，超声波在井眼中通常传播距离短，检测到的信号会非常靠近泄漏源，从而保证精确的泄漏检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种套管检测漏点装置，包括井口封隔器、连续油管扶正器和数据测量仪，井口封隔器与井口套管连接，连续油管扶正器下端和数据测量仪均固定在连续油管上，所述井口封隔器包括封隔器本体，封隔器本体内设有密封装置，所述连续油管扶正器包括上固定环和下固定环，上固定环和下固定环通过弹性部件连接，数据测量仪包括第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪，第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪均通过保护装置进行固定。

优选的是，所述密封装置包括上部密封装置和下部密封装置，上部密封装置包括密封胶圈，密封胶圈上设有顶板和密封盖板。

上述任一方案优选的是，所述密封胶圈呈锥形。

上述任一方案优选的是，所述下部密封装置包括闸板和右侧密封构件，手部转盘通过联动螺杆控制闸板的开启。

上述任一方案优选的是，所述封隔器本体下部还设有公扣。

上述任一方案优选的是，所述弹性部件为弹簧。

上述任一方案优选的是，所述下固定环固定在连续油管外壁上，随连续油管上下移动。

上述任一方案优选的是，所述上固定环和下固定环之间还连接有钢条。

上述任一方案优选的是，所述钢条的数量为四根，在弹簧的收缩作用下，钢条垂向呈外抛状。

上述任一方案优选的是，所述第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪对称设置。

上述任一方案优选的是，所述保护装置为环形且为空心设置，连续油管穿过保护装置的空心环进行固定。

上述任一方案优选的是，所述第一超声波数据测量仪包括第一超声波接收探头，第二超声波数据测量仪包括第二超声波接收探头。

上述任一方案优选的是，所述第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪还包括压电传感器、数字信号处理单元、信号放大器、数据存储单元、超声波信号接收探头。

上述任一方案优选的是，所述第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪上下间隔5米设置。

上述任一方案优选的是，所述连续油管扶正器的数量为两个，两个连续油管扶正器上下靠近超声波数据测量仪。

本发明还提供一种套管检测漏点装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤（1）.装置入井前，检查超声波数据测量仪连接是否正常、信息传输是否通畅，以及井口密封装置是否完好，将超声波数据测量仪下放到指定深度；

步骤（2）.启动井口封隔器，将密封胶圈上面的密封盖板拧紧，同时手动闭合下部密封装置，确保井口密封；

步骤（3）.通过连续油管向套管内注水，保障在整个测量过程中套管井口压力稳定在20mpa。

步骤（4）.启动数据测量仪，同时监测所在深度点的超声波信号，当取得稳定超声波数据信号后，软件系统自动识别确定该点数据，提示该点测量完成；

步骤（5）.将下部密封装置打开，将连续油管上提10米，再次将下部密封装置密封，开始下一点的测量，当取得稳定超声波数据信号后开始下一点的测量，依次类推完成全井筒的测量；

步骤（6）.泄压，取出井内的套管检测漏点装置；

步骤（7）.将超声波数据测量仪的数据存储单元与计算器连接，读取测量的深度、超声波信号数据。上述任一方案优选的是，手动闭合下部密封装置通过顺时针旋转手动转盘，带动联动螺杆旋转，从而使闸板闭合。

本发明的超声波测量原理：超声波数据测量仪主要包括压电传感器、超声信号接收探头、信号放大器、数字信号处理单元、数据存储单元。超声波信号接收探头安装在保护装置外部，其他各部件以集成的方式安装在保护装置的环形结构内部。压电传感器产生非常低的电压，与漏点处所形成的声波产生的信号强度成正比。为提取出我们想要的频率。小的压电模拟信号被信号放大器放大并通过数字信号处理单元。数字信号处理单元从所获得的经放大的信号中提取稳定的信号源，并将声频信号转变成数字化信号。以频率大小的形式存储在数据存储单元中。将数据存储单元与计算器连接，读取测量的深度、超声波信号数据，绘制二维垂向剖面图，判断套管漏点。

有益效果：

本发明的有益效果是：

本发明提供一种套管检测漏点装置和方法，包括井口封隔器、连续油管扶正器和数据测量仪，井口封隔器与井口套管连接，连续油管扶正器和数据测量仪均固定在连续油管上，所述井口封隔器包括封隔器本体，封隔器本体内设有密封装置，所述连续油管扶正器包括上固定环和下固定环，上固定环和下固定环通过弹性部件连接，数据测量仪包括第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪，第一超声波数据测量仪和第二超声波数据测量仪均通过保护装置进行固定。采用超声波原理进行测量，精确的判断漏点深度是快速处理事故的前提，本发明提供的一种套管检测漏点装置和方法，借用连续油管的连续性极大的提升测量的速度。连续油管扶正器使数据测量仪适用于变径套管的测量，克服以往不足。同时超声波水动态效应具有异常敏感性，测量的高效快速、数据测量仪的广泛适用性以及测试原理的可靠性，使得检测漏点的操作更加简便、有效。

（1）超声波与声频一样具有很强穿透性，但是与相同能量的声频的声波相比，超声波传播的距离相对较短，当检测到超声波信号时，说明检测接近仪漏点，提高精准度。

（2）在井口封隔器既能密封又保证连续油管上提的基础上，借用连续油管长度特征，实现在高压状态下，数据的连续测量，保证数据的完整性，提高作业效率；

（3）数据测量仪在随连续油管上提下放过程中，受摆动的影响容易与套管内壁碰撞，多次的撞击摩擦将会使数据测量仪表面受损，或者导致内部仪器长期振动失效。在测量过程中，数据测量仪与套管的内壁接触产生扰动将影响超声波信号的正常接收。在高压水环境下极易导致水进入数据测量仪环形保护装置内部，造成数据测量仪电路短路、仪器失效。因此本发明提供了一种可变径的连续油管扶扶正器，应对在测量过程中套管内径发生改变时，依靠弹簧的收缩和韧性钢条舒张作用，保持连续油管扶扶正器上下段的数据测量仪处于套管中间位置。例如当连续油管扶扶正器由内径较小的套管进入内径较大的套管时，弹簧在收缩作用下使钢条向外扩张，直至与套管内壁接触，当弹簧的收缩力与套管壁对钢条的挤压达到平衡时，扶正器保持稳定。因此在整个连续油管上提下放过程中，连续油管扶扶正器上下段端的数据测量仪都处于套管中间位置，有效避免与套管壁接触。

（4）部分套管漏点普遍偏小，水流通过的空间非常狭窄，肉眼难以察觉，加上套管外部水泥环的封堵、包裹作用，使得部分漏点必须在套管内部加压的情况下才能有水渗流到地层，产生套管憋压失效的结果。因此每次数据测量必须在注水加压的密闭空间中进行。传统的装置每次测量前注水加压，测量后泄压上提管柱，这样不仅大大增加了工作量，而且反复的增压、泄压加速密封设备的劳损，加速老化，造成作业风险。本发明的井口密封器有效解决了套管密封和管柱上提的问题，上部的锥形密封胶圈起主要密封作用，锥形密封胶圈将连续油管紧紧包裹，因为连续油管表面光滑的特性使得连续油管能在套管憋压的情况下顺利上提，从而避免反复泄压，拆装设备。当测量数据时将下部的手动闸板密封装置关闭，保障密封的可靠性。

附图说明

图1为本发明的套管检测漏点装置的一优选实施例的外部整体结构示意图；

图2为图1的a-a向剖视图；

图3为图1的一局部结构示意图；

图4为图3的a-a向剖视图；

图5为图2的一局部结构示意图；

图6为图5的侧视图；

图7为图2的另一局部结构示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为按照本发明的套管检测漏点方法测量结果所形成的二维垂向剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

如图1-图8所示，一种套管检测漏点装置，包括井口封隔器１、连续油管扶正器２和数据测量仪３，井口封隔器１与井口套管14连接，连续油管扶正器２的下端和数据测量仪均固定在连续油管４上。

井口封隔器１包括上部密封装置和下部密封装置，上部密封装置包括密封胶圈５，密封胶圈５上设有顶板６和密封盖板７，其中密封胶圈５为锥形，密封胶圈５起主要密封功能。锥形密封胶圈５受上部密封盖板７下压作用力的挤压，导致锥形密封胶圈７向下压缩，整体向中间连续油管４靠拢，紧紧包裹连续油管４，保证连续油管４在上下移动的过程中，套管14的密封性。井口封隔器１的主要作用是保证能将套管14密封，同时连续油管４在套管带压情况下能上下移动。

下部密封装置包括闸板８和右侧密封构件９，手部转盘１０通过联动螺杆１１控制闸板８的开启。下部密封装置为辅助密封，需手动操作。在测量数据时两侧的闸板８闭合，确保测量过程中的密封效果，当连续油管４上提时，两侧的闸板８打开，减小连续油管４上提构成中的摩擦力，闸板８的主要目的是为保证密封的可靠性及安全性。

连续油管扶正器2呈上下对称结构。连续油管扶正器2整体呈灯笼状，包括上固定环15和下固定环16，下固定环16固定在连续油管4外壁，随连续油管4上下移动，上固定环15未固定在连续油管4外壁上。上固定环15和下固定环16通过弹簧12连接，上固定环15和下固定环16的内径容连续油管4通过，此外上固定环15和下固定环16还由多根韧性较强的钢条13连接，在弹簧12的收缩作用下，钢条13垂向呈外抛状。

连续油管扶正器2通过弹簧12伸缩与钢条13挤压伸长，使连续油管4处于居中位置，进而使数据测量仪在经过不同内径的套管14时保持居中位置。连续油管扶正器2的设置，一方面能够避免数据测量仪在随连续油管上提下放的过程中长期摩擦和剧烈震动导致装置密封失效及内部零件受损。另一方面防止在测量过程中超声波数据测量仪与套管内壁接触产生扰动影响超声波信号的接受，造成测量误差。

超声波数据测量仪在随连续油管上提下放过程中，受摆动的影响容易与套管14内壁碰撞，多次的撞击摩擦将会使数据测量仪表面受损，或者导致内部仪器长期振动失效。在测量过程中，数据测量仪与套管的内壁接触产生扰动将影响超声波信号的正常接收。在高压水环境下极易导致水进入数据测量仪环形保护装置内部，造成数据测量仪电路短路、仪器失效。因此本发明提供了一种可变径的连续油管扶扶正器2，应对在测量过程中套管14内径发生改变时，依靠弹簧12的收缩和韧性钢条13的舒张作用，保持连续油管扶扶正器2上下段的数据测量仪处于套管14中间位置，有效避免与套管壁接触。超声波数据测量仪的主要作用是采集测量深度处的超声波信号。为确保测量准确性，超声波数据测量仪包括第一超声波数据测量仪31和第二超声波数据测量仪32两套测量仪，第一超声波数据测量仪31和第二超声波数据测量仪32均配有连续油管扶正器2。为了确保检测速度，连续油管4的上提区间为10米，但是套管14内漏点处出超声波信号的传播距离短，为避免因为连续油管4上提区间过大而错过漏点处的超声波信号覆盖区域，从而设置两套检测装置，即两套连续油管扶正器2和两套超声波数据测量仪，其中两个超声波数据测量仪之间的距离固定为5米。随着连续油管4上提10米进行测量，对应超声波数据测量仪将每隔5米区间有单点测量数据，从而确保数据测量范围完全覆盖超声波辐射区域。既保证了检测的速度又提高了准确度。第一超声波数据测量仪31和第二超声波数据测量仪32均通过保护装置17进行固定。第一超声波数据测量仪31和第二超声波数据测量仪32对称设置。保护装置17为环形且为空心设置。

第一超声波数据测量仪31包括第一超声波接收探头18、压电传感器、数字信号处理单元、数据存储单元，第二超声波数据测量仪32包括第二超声波接收探头19、压电传感器、数字信号处理单元、数据存储单元，压电传感器、数字信号处理装置、数据存储单元都在环形保护装置17内部密封，避免高温、高压、水的侵蚀。

套管检测漏点装置的检测方法：

步骤（1）.装置入井前，检查超声波数据测量仪连接是否正常、信息传输是否通畅，以及井口密封装置是否完好。待装置连接完成后，将超声波数据测量仪下放到指定深度。

步骤（2）.然后启动井口封隔器装置1，将锥形密封胶圈5上面的密封盖板7拧紧，同时手动闭合下部密封装置，即顺时针旋转手动转盘10，带动联动螺杆11旋转，从而使闸板8闭合，确保井口密封；

步骤（3）.确保井口密封后，连续油管4的另一端与注水车连接，通过连续油管4向套管14内注水，注水车实时跟踪记录井口压力数据，当井口压力下降时立即往井口注水，当达到20mpa压力是立即停止注水，保障在整个测量过程中套管14井口压力稳定在20mpa；

步骤（4）.此时启动数据测量仪，同时监测所在深度点的超声波信号，当取得稳定数据信号后，软件系统自动识别确定该点数据，提示该点测量完成；

步骤（5）.然后通过逆时针旋转手动转盘10，将下部密封装置打开，将连续油管4上提10米，再次顺时针旋转手动转盘10将下部密封装置密封，开始下一点的测量，当取得稳定数据后开始下一点的测量，依次类推完成全井筒的测量；

步骤（6）.之后泄压，取出井内套管检测漏点装置；

步骤（7）.将超声波数据测量仪的数据存储单元与计算器连接，读取测量的深度、超声波信号数据，判断套管漏点。

根据测量深度及对应超声波信号数据，形成二维垂向剖面图，其中纵坐标表示频率响应系数，（频率响应系数越高超声波信号越强），横坐标表示测量深度，从上到下井深依次增加。一方面因为漏点处产生的超声波信号传播距离比较短，另一方面信号的强弱与测量点至漏点的距离成正相关，所以根据剖面图上的显示，超声波信号最强的点即可判断为套管的漏点，如附图1所示，从图中可以看出1300米处超声波信号最强，即套管的漏点处位于1300米处。本发明提供一种套管检测漏点装置和方法，采用超声波原理进行测量。精确的判断漏点深度是快速处理事故的前提，本发明提供的一种套管检测漏点装置和方法，借用连续油管4的连续性极大的提升测量的速度。连续油管扶正器2使数据测量仪适用于变径套管14的测量，克服以往不足。同时超声波水动态效应具有异常敏感性，测量的高效快速、数据测量仪的广泛适用性以及测试原理的可靠性，使得检测漏点的操作更加简便、有效，具有以下有益效果：

（1）超声波与声频一样具有很强穿透性，但是与相同能量的声频的声波相比，超声波传播的距离相对较短，当检测到超声波信号时，说明检测接近仪漏点，提高精准度。

（2）在井口封隔器1既能密封又保证连续油管4上提的基础上，借用连续油管4长度特征，实现在高压状态下，数据的连续测量，保证数据的完整性，提高作业效率。

实施例2

和实施例1不同的是，套管检测漏点装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤（1）.装置入井前，检查超声波数据测量仪连接是否正常、信息传输是否通畅，以及井口密封装置是否完好。待装置连接完成后，将超声波数据测量仪下放到指定深度。

步骤（2）.然后启动井口封隔器装置1，将锥形密封胶圈5上面的密封盖板7拧紧，同时手动闭合下部密封装置，即顺时针旋转手动转盘10，带动联动螺杆11旋转，从而使闸板8闭合，确保井口密封；

步骤（3）.确保井口密封后，连续油管的另一端与注水车连接，通过连续油管4向套管14内注水，注水车实时跟踪记录井口压力数据，当井口压力下降时立即往井口注水，当达到20mpa压力是立即停止注水，保障在整个测量过程中套管14井口压力稳定在20mpa；

步骤（4）.此时启动数据测量仪，同时监测所在深度点的超声波信号，当取得稳定数据信号后，软件系统自动识别确定该点数据，提示该点测量完成；

步骤（5）.然后通过逆时针旋转手动转盘10，将下部密封装置打开，将连续油管4上提8米，再次顺时针旋转手动转盘10将下部密封装置密封，开始下一点的测量，当取得稳定数据后开始下一点的测量，依次类推完成全井筒的测量；

步骤（6）.之后泄压，取出井内套管检测漏点装置，将超声波数据测量仪的数据存储单元与计算器连接，读取测量的深度、超声波信号数据。

实施例3

和实施例1不同的是，连续油管扶正器2的数量为多个，多个连续油管扶正器2上下间隔设置，连续油管扶正器2呈上下对称结构。连续油管扶正器2整体呈灯笼状，包括上固定环15和下固定环16，下固定环16固定在连续油管4外壁，随连续油管4上下移动，上固定环15未固定在连续油管4外壁上。上固定环15和下固定环16通过弹簧12连接，上固定环15和下固定环16的内径容连续油管4通过，此外上固定环15和下固定环16还由四根韧性较强的钢条13连接，在弹簧12的收缩作用下，钢条13垂向呈外抛状。连续油管扶正器2通过弹簧12伸缩与钢条13挤压伸长，使连续油管4处于居中位置，进而使数据测量仪在经过不同内径的套管14时保持居中位置，预先确定测量点在流场中的位置，为拟合漏点的位置提供依据。

实施例3

和实施例1不同的是，所述井口封隔器1包括封隔器本体，封隔器本体下部还设有公扣22，进一步保证井口封隔器１的稳定性。

实施例4

和实施例1不同的是，连续油管扶正器2整体呈灯笼状，包括上固定环15和下固定环16，固定环15和下固定环16通过弹簧12连接，上固定环15和下固定环16还由四根韧性较强的钢条13连接，四根钢条13均匀间隔设置，在弹簧12的收缩作用下，钢条13垂向呈外抛状。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。