一、CCUS注入井環(huán)空壓力異常一個(gè)不容忽視的安全信號(hào)在CCUS碳捕集、利用與封存項(xiàng)目中CO?注入井是最核心的地面—地下連接通道。將大量CO?持續(xù)注入地下數(shù)千米的咸水層或枯竭油氣藏是碳封存的關(guān)鍵工程環(huán)節(jié)。注入井的井筒由多層同心套管構(gòu)成管柱之間形成A環(huán)空、B環(huán)空等環(huán)形空間每個(gè)環(huán)空在正常狀態(tài)下應(yīng)維持穩(wěn)定的壓力。當(dāng)環(huán)空壓力出現(xiàn)異常升高且放壓后快速恢復(fù)時(shí)通常意味著環(huán)空之間存在氣體竄漏通道。在CCUS工況下這一問題尤其敏感——CO?的泄漏不僅意味著碳封存效率的損失更可能威脅淺層地下水資源和地表環(huán)境安全。因此準(zhǔn)確定位竄漏點(diǎn)的位置和性質(zhì)是制定修復(fù)方案、恢復(fù)井筒完整性的前提。然而CCUS注入井的竄漏檢測(cè)比普通油氣井更為困難。CO?注入引起的低溫效應(yīng)會(huì)使泄漏通道隨溫度變化呈現(xiàn)時(shí)開時(shí)閉的動(dòng)態(tài)特征超臨界CO?的低粘度和高滲透能力使其能夠通過極其微小的通道發(fā)生竄漏多層套管結(jié)構(gòu)中竄漏路徑的復(fù)雜性也遠(yuǎn)超直井簡單管柱。這些因素共同決定了CCUS井筒找漏需要更靈敏的檢測(cè)手段和更精細(xì)的激發(fā)策略。二、分級(jí)放氣放壓激發(fā)讓隱蔽的竄漏信號(hào)顯形在CCUS注入井中環(huán)空竄漏通道往往處于一種微妙的力學(xué)平衡狀態(tài)。在正常注入條件下管柱內(nèi)的高壓CO?與環(huán)空之間雖然存在壓差但竄漏通道可能因?yàn)镃O?水合物堵塞、溫度導(dǎo)致的密封材料膨脹等因素處于半封閉或低流量狀態(tài)。此時(shí)即使部署了高靈敏度的DTS和DAS系統(tǒng)直接采集到的泄漏信號(hào)也可能不夠顯著難以做出明確判斷。解決這一問題的核心思路是通過人為改變井筒的壓差和熱力學(xué)條件迫使隱蔽的竄漏通道打開并增強(qiáng)流體活動(dòng)從而使泄漏信號(hào)從背景噪聲中凸顯出來。分級(jí)放氣放壓是經(jīng)過工程驗(yàn)證的有效激發(fā)策略。其操作邏輯是對(duì)目標(biāo)環(huán)空實(shí)施多輪放壓操作每輪放壓的幅度或速率不同形成遞進(jìn)式的壓差激發(fā)。第一輪放壓可能只是小幅降壓觀察是否有微弱的響應(yīng)信號(hào)第二輪加大放壓幅度進(jìn)一步增大管柱與環(huán)空之間的壓差迫使更深層或更隱蔽的竄漏通道開啟第三輪甚至可以進(jìn)行較大規(guī)模的放噴使壓差達(dá)到峰值此時(shí)大多數(shù)竄漏通道都會(huì)產(chǎn)生充分的流體活動(dòng)DTS和DAS可以獲取到最清晰的異常信號(hào)。分級(jí)放氣放壓的核心優(yōu)勢(shì)· 遞進(jìn)式激發(fā)可以避免一次性大幅度放壓對(duì)井筒結(jié)構(gòu)的沖擊風(fēng)險(xiǎn)· 不同壓差條件下的信號(hào)對(duì)比有助于區(qū)分不同級(jí)別的竄漏通道· 配合關(guān)井—開井操作改變熱力學(xué)狀態(tài)進(jìn)一步豐富信號(hào)特征· 多輪操作的時(shí)序數(shù)據(jù)為竄漏通道的動(dòng)態(tài)行為分析提供素材三、DTSDAS聯(lián)合測(cè)井在CCUS工況下的數(shù)據(jù)特征在分級(jí)放壓激發(fā)過程中DTS和DAS系統(tǒng)同步采集全井段的溫度和聲學(xué)數(shù)據(jù)。兩種數(shù)據(jù)在CCUS竄漏檢測(cè)中各有側(cè)重但也存在互補(bǔ)關(guān)系。DAS數(shù)據(jù)以FBE頻率波段能量瀑布圖的形式呈現(xiàn)橫軸為時(shí)間、縱軸為深度、色階代表聲學(xué)能量強(qiáng)度。在正常注入狀態(tài)下全井段的DAS瀑布圖呈現(xiàn)均勻的弱能量背景。當(dāng)分級(jí)放壓操作激活竄漏通道后對(duì)應(yīng)深度位置會(huì)出現(xiàn)明顯的能量集中區(qū)域——不同頻段的信號(hào)幾乎同步增強(qiáng)形成在瀑布圖上非常容易辨識(shí)的亮斑。DTS數(shù)據(jù)則以溫度剖面曲線的形式呈現(xiàn)。CO?泄漏經(jīng)節(jié)流膨脹后在漏點(diǎn)附近產(chǎn)生焦耳-湯姆遜冷卻效應(yīng)DTS可以捕捉到該位置的局部溫度異常。在CCUS工況下由于注入CO?本身溫度較低DTS的溫度場(chǎng)背景值相對(duì)較低這使得由泄漏引起的局部溫度異常有時(shí)需要在差溫曲線即實(shí)測(cè)溫度與地溫梯度的偏差中才能清晰辨識(shí)。兩種數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析遵循一個(gè)基本原則當(dāng)DAS瀑布圖上的能量亮斑與DTS差溫曲線上的溫度異常在空間上精確對(duì)應(yīng)同一深度時(shí)即可高度確信該位置存在竄漏通道。單一參數(shù)的異?？赡苁黔h(huán)境干擾或操作效應(yīng)雙參數(shù)空間匹配則大幅降低了誤判概率。四、實(shí)戰(zhàn)案例4053m CCUS注入井的竄漏定位全過程遼河油田CCUS項(xiàng)目的一口注入井完鉆井深4053m。在運(yùn)行過程中B環(huán)空壓力上升至5MPa且多次放壓后均快速恢復(fù)表明存在持續(xù)的竄漏通道向B環(huán)空補(bǔ)氣。2026年6月10日最終決定通過智騰微電子分布式光纖測(cè)井方案查明竄漏位置和路徑以制定針對(duì)性的封堵修復(fù)方案。施工方案采用光纜自由下放工藝將光纖下入油管內(nèi)部至目標(biāo)深度配合智騰DTSDAS組合測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行全井段數(shù)據(jù)采集。激發(fā)策略的設(shè)計(jì)充分考慮了CCUS工況的特殊性技術(shù)團(tuán)隊(duì)沒有直接進(jìn)行單次大規(guī)模放壓而是制定了關(guān)井—開井配合多次分級(jí)放氣放壓的綜合激發(fā)方案。第一輪操作為關(guān)井—開井切換目的是改變井筒內(nèi)的熱力學(xué)狀態(tài)利用溫度變化引發(fā)的管柱熱脹冷縮來激活可能因溫度效應(yīng)而部分閉合的竄漏通道。在這一階段DTS和DAS數(shù)據(jù)中已出現(xiàn)微弱的異常跡象但信號(hào)強(qiáng)度尚不足以做出確定性判斷。第二輪和第三輪為分級(jí)放氣放壓操作。隨著環(huán)空壓力的逐步降低管柱內(nèi)外壓差逐步增大。在第三次放噴過程中DAS的FBE瀑布圖在1520m深度處出現(xiàn)了顯著的高能量響應(yīng)——這一亮斑在各頻段均呈現(xiàn)清晰信號(hào)能量強(qiáng)度明顯高于其他深度。同一位置的DTS數(shù)據(jù)也顯示了對(duì)應(yīng)的溫度異常響應(yīng)。案例核心數(shù)據(jù)· 井型CCUS CO?注入井· 完鉆井深4053m· 異常現(xiàn)象B環(huán)空壓力5MPa多次放壓后快速恢復(fù)· 施工工藝光纜自由下放DTSDAS組合測(cè)井· 激發(fā)方案關(guān)井/開井 多次環(huán)空分級(jí)放氣放壓· 關(guān)鍵數(shù)據(jù)第三次放噴時(shí)FBE瀑布圖1520m處各頻段及DTS均有明顯響應(yīng)· 診斷結(jié)論1520m處A環(huán)空向B環(huán)空水泥返高竄漏DAS和DTS在1520m處的雙參數(shù)交叉驗(yàn)證結(jié)合該井的套管程序和水泥返高資料技術(shù)團(tuán)隊(duì)確認(rèn)1520m處存在A環(huán)空向B環(huán)空的水泥返高竄漏。CO?氣體通過該位置水泥環(huán)的缺陷可能是微裂隙或膠結(jié)不良段從A環(huán)空竄入B環(huán)空導(dǎo)致了B環(huán)空壓力的持續(xù)升高和放壓后的快速恢復(fù)。五、分級(jí)放壓激發(fā)的方法論意義與技術(shù)推廣智騰微電子這一案例展示了一個(gè)重要的技術(shù)方法論在CCUS井筒竄漏檢測(cè)中檢測(cè)能力不僅取決于傳感設(shè)備的靈敏度更取決于激發(fā)策略的有效性。即使是最先進(jìn)的DTS和DAS系統(tǒng)如果面對(duì)的是隱蔽的、半封閉的竄漏通道沒有合理的激發(fā)手段來增強(qiáng)泄漏信號(hào)也可能無法獲得明確的診斷結(jié)果。分級(jí)放氣放壓激發(fā)通過遞進(jìn)式的壓差施加既保證了安全性又實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類竄漏通道的有效激活。從技術(shù)推廣的角度看這一方法對(duì)CCUS項(xiàng)目的適用性較好。大多數(shù)CCUS注入井都具有多層套管結(jié)構(gòu)和環(huán)空壓力監(jiān)測(cè)手段分級(jí)放壓操作本身屬于常規(guī)的井控操作范疇不需要額外的專用設(shè)備。關(guān)鍵的技術(shù)壁壘在于對(duì)DTSDAS數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)解讀能力和對(duì)激發(fā)時(shí)機(jī)的專業(yè)判斷——什么時(shí)候放壓幅度需要加大、哪些信號(hào)是真正的竄漏響應(yīng)而非操作干擾——這些都需要豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)積累。隨著國內(nèi)CCUS項(xiàng)目從示范走向規(guī)?；疌O?注入井的數(shù)量和累計(jì)注入量將持續(xù)增長井筒完整性監(jiān)測(cè)將成為貫穿項(xiàng)目運(yùn)營全周期的剛性需求。分布式光纖DTSDAS聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)配合分級(jí)放壓激發(fā)策略已經(jīng)在實(shí)戰(zhàn)中證明了其在CCUS工況下的有效性。對(duì)于從事CCUS項(xiàng)目工程管理和測(cè)井儀器選型的技術(shù)人員而言深入理解這一技術(shù)路徑的原理和實(shí)操細(xì)節(jié)將為項(xiàng)目的安全保障工作提供可靠的技術(shù)支撐。關(guān)于青島智騰微電子有限公司青島智騰微電子有限公司成立于2002年深耕油氣勘測(cè)與鉆采領(lǐng)域二十余年是國家專精特新重點(diǎn)“小巨人”企業(yè)。公司自主研發(fā)的高精度DAS地面采集系統(tǒng)ZDAS-P2000空間采樣間隔0.1m響應(yīng)頻率0.1Hz~20kHz本底噪聲0.7pε/√Hz和便攜式DTS地面采集系統(tǒng)ZDTS-P2000溫度精度±0.1℃空間分辨率1m已在CCUS注入井、儲(chǔ)氣庫等多種復(fù)雜工況中完成實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證。公司具備7類共12項(xiàng)成熟施工工藝可適配各類井況條件。