套管破损井补井修复作业可视化检测方案研究

摘要

套管破损是地热井、油气井、水文井高频故障，套管裂缝、穿孔、错断会造成层间窜水、出水出砂，井筒失效，必须开展补井修复。传统补井作业依靠测井间接解释，对于破损位置、破损规模判断存在偏差，造成补贴、挤堵补井施工达不到预期。本文研究套管破损井补井修复整套可视化检测方案，把井下成像贯穿于补井前诊断、补井施工监控、补井后质量核验全流程。分析不同套管损伤类型对应的成像识别特征，探讨成像设备技术指标、现场作业流程，对比套管补贴、挤水泥封堵两种主流补井工艺与可视化检测的配合方式。工程案例表明，可视化检测能够精准定位套管破损，有效评价补井修复质量，降低补井返工概率，对井筒完整性治理具有重要工程价值。

关键词：套管破损；补井修复；井下成像；套管补贴；挤堵封堵；井筒完整性

引言

各类深井长时间服役之后，在地层应力、流体腐蚀、作业载荷共同作用，套管容易产生腐蚀孔洞、纵向裂缝、套管错断变形。套管一旦破损，地下不同含水层、油气层发生窜流，油气井含水暴增，地热井回灌失控，供水井水质遭到污染，严重时整口井报废，需要实施补井修复作业。

补井主要分为机械套管补贴与挤水泥封堵两大工艺。机械补贴下入金属补贴管，坐封在破损位置实现物理隔离；挤水泥封堵向套管破损处挤入水泥浆，固化之后封堵裂缝孔洞。过去开展补井作业，依靠超声、电磁测井资料解释破损位置，属于间接推断，对于破损实际尺寸、形态掌握不足，经常出现补贴工具覆盖范围不足，水泥封堵位置偏移，补井失效返工。引入井下可视化成像，可以直接观测套管破损实景，解决间接测井多解性难题。

1 套管破损的井下成像识别特征

不同套管损伤，成像画面具备明显特征：

1）腐蚀穿孔：管壁出现大小不等孔洞，孔洞边缘有腐蚀剥落痕迹；

2）纵向裂缝：套管壁出现长条型开裂，部分裂缝在外力下张开；

3）套管错断：套管上下两段发生径向偏移，井筒台阶，通径突变；

4）套管挤压变形：套管被地层挤压向内凹陷，井筒内径缩小。

成像记录同步绑定深度数据，精准记录每一处破损的井深、破损长度、形态，为补井工艺选择提供依据。小型分散孔洞适合挤水泥封堵；套管长段裂缝、错断，优先选用机械套管补贴。

2 可视化补井完整作业流程

1）补井前期成像诊断：井筒经过洗井替液，降低井液浊度，下入井下成像探头，全井连续扫描，识别全部套管损伤点位，记录深度、破损尺寸，编制补井方案，确定补贴工具长度、坐封位置或者水泥挤堵井段。

2）补井施工阶段：下入补贴管或者开展挤水泥作业，施工完成之后，不直接完井，先通井循环井筒，把井筒内残留水泥浆、杂质充分循环带出。**注意：水泥未固化阶段严禁下入成像探头，水泥残渣会污染光学窗口，造成设备损坏。**等待水泥固化养护期满之后，再开展成像检测。

3）补井后可视化质量核验：养护到期后，再次下入成像系统，观察补贴管坐封状态，补贴管是否居中，两端密封位置是否到位；挤堵位置查看水泥充填情况，裂缝孔洞是否被封堵。同时配合压力试压，成像与试压数据互相印证，综合评价补井质量。

3 设备关键技术要求

套管补井修复井深度跨度大，从几百米水文井到数千米油气、地热井。成像设备需要满足：深度计量准确，配备光电编码器计米系统；探头耐温适配井筒温度；镜头具备360°全景成像功能，完整观测套管整圈管壁；外壳抗冲击耐腐蚀。作业前必须处理井筒浑水，井液浊度过高，成像识别不出细小裂缝孔洞，会造成漏判。

4 工程案例

某地热供暖井运行9年，出现浅层冷水窜入井筒，出水温度明显下降。电磁测井推测210‑230m套管存在破损，但无法确定破损形态。实施井下成像检测，确认井深216‑222m套管存在多处腐蚀穿孔，无套管错断。综合研判，选用挤水泥封堵补井工艺。水泥完成养护后，再次成像检测，孔洞位置水泥充填密实，没有可见孔洞裂缝；后续结合试压验证，补井合格。投运之后，出水温度恢复设计指标，层间窜流问题得到解决。

5 结论

套管破损补井修复作业引入井下可视化检测，实现“看清损伤‑精准设计‑完工核验"闭环。成像可以直观掌握套管破损形态，指导补井工艺选型，完工后直接观察封堵、补贴实际状态，改变仅依靠压力试压判断补井质量的局限。现场作业必须注意，水泥固化前禁止下入成像仪器，防止设备损坏；控制井筒流体浊度，保障细小裂缝孔洞识别能力。可视化检测与压力试压相结合，能够显著提升套管补井修复工程可靠性。

参考文献

[1]吴怡.基于web端的三维井筒几何模型及信息可视化方法[J].科学技术与工程,2025.

[2]栾宝琨.井下成像技术在勘探开发领域中的应用[J].矿产勘查,2024.