4053米CCUS井筒找漏实录：分级放气放压激发下DAS与DTS联合定位窜漏点

一、CCUS注入井环空压力异常：一个不容忽视的安全信号
在CCUS（碳捕集、利用与封存）项目中，CO₂注入井是最核心的地面—地下连接通道。将大量CO₂持续注入地下数千米的咸水层或枯竭油气藏，是碳封存的关键工程环节。注入井的井筒由多层同心套管构成，管柱之间形成A环空、B环空等环形空间，每个环空在正常状态下应维持稳定的压力。

当环空压力出现异常升高且放压后快速恢复时，通常意味着环空之间存在气体窜漏通道。在CCUS工况下，这一问题尤其敏感——CO₂的泄漏不仅意味着碳封存效率的损失，更可能威胁浅层地下水资源和地表环境安全。因此，准确定位窜漏点的位置和性质，是制定修复方案、恢复井筒完整性的前提。

然而，CCUS注入井的窜漏检测比普通油气井更为困难。CO₂注入引起的低温效应会使泄漏通道随温度变化呈现"时开时闭"的动态特征；超临界CO₂的低粘度和高渗透能力使其能够通过极其微小的通道发生窜漏；多层套管结构中窜漏路径的复杂性也远超直井简单管柱。这些因素共同决定了CCUS井筒找漏需要更灵敏的检测手段和更精细的激发策略。

二、分级放气放压激发：让隐蔽的窜漏信号显形
在CCUS注入井中，环空窜漏通道往往处于一种微妙的力学平衡状态。在正常注入条件下，管柱内的高压CO₂与环空之间虽然存在压差，但窜漏通道可能因为CO₂水合物堵塞、温度导致的密封材料膨胀等因素，处于半封闭或低流量状态。此时，即使部署了高灵敏度的DTS和DAS系统，直接采集到的泄漏信号也可能不够显著，难以做出明确判断。

解决这一问题的核心思路是，通过人为改变井筒的压差和热力学条件，迫使隐蔽的窜漏通道打开并增强流体活动，从而使泄漏信号从背景噪声中凸显出来。

分级放气放压是经过工程验证的有效激发策略。其操作逻辑是：对目标环空实施多轮放压操作，每轮放压的幅度或速率不同，形成递进式的压差激发。第一轮放压可能只是小幅降压，观察是否有微弱的响应信号；第二轮加大放压幅度，进一步增大管柱与环空之间的压差，迫使更深层或更隐蔽的窜漏通道开启；第三轮甚至可以进行较大规模的放喷，使压差达到峰值，此时大多数窜漏通道都会产生充分的流体活动，DTS和DAS可以获取到最清晰的异常信号。

分级放气放压的核心优势：
· 递进式激发可以避免一次性大幅度放压对井筒结构的冲击风险
· 不同压差条件下的信号对比有助于区分不同级别的窜漏通道
· 配合关井—开井操作改变热力学状态，进一步丰富信号特征
· 多轮操作的时序数据为窜漏通道的动态行为分析提供素材

三、DTS+DAS联合测井在CCUS工况下的数据特征
在分级放压激发过程中，DTS和DAS系统同步采集全井段的温度和声学数据。两种数据在CCUS窜漏检测中各有侧重，但也存在互补关系。

DAS数据以FBE（频率波段能量）瀑布图的形式呈现，横轴为时间、纵轴为深度、色阶代表声学能量强度。在正常注入状态下，全井段的DAS瀑布图呈现均匀的弱能量背景。当分级放压操作激活窜漏通道后，对应深度位置会出现明显的能量集中区域——不同频段的信号几乎同步增强，形成在瀑布图上非常容易辨识的亮斑。

DTS数据则以温度剖面曲线的形式呈现。CO₂泄漏经节流膨胀后在漏点附近产生焦耳-汤姆逊冷却效应，DTS可以捕捉到该位置的局部温度异常。在CCUS工况下，由于注入CO₂本身温度较低，DTS的温度场背景值相对较低，这使得由泄漏引起的局部温度异常有时需要在差温曲线（即实测温度与地温梯度的偏差）中才能清晰辨识。

两种数据的联合分析遵循一个基本原则：当DAS瀑布图上的能量亮斑与DTS差温曲线上的温度异常在空间上精确对应同一深度时，即可高度确信该位置存在窜漏通道。单一参数的异常可能是环境干扰或操作效应，双参数空间匹配则大幅降低了误判概率。

四、实战案例：4053m CCUS注入井的窜漏定位全过程
辽河油田CCUS项目的一口注入井，完钻井深4053m。在运行过程中，B环空压力上升至5MPa，且多次放压后均快速恢复，表明存在持续的窜漏通道向B环空补气。2026年6月10日最终决定通过智腾微电子分布式光纤测井方案查明窜漏位置和路径，以制定针对性的封堵修复方案。

施工方案采用光缆自由下放工艺，将光纤下入油管内部至目标深度，配合智腾DTS+DAS组合测井系统进行全井段数据采集。激发策略的设计充分考虑了CCUS工况的特殊性：技术团队没有直接进行单次大规模放压，而是制定了关井—开井配合多次分级放气放压的综合激发方案。

第一轮操作为关井—开井切换，目的是改变井筒内的热力学状态，利用温度变化引发的管柱热胀冷缩来激活可能因温度效应而部分闭合的窜漏通道。在这一阶段，DTS和DAS数据中已出现微弱的异常迹象，但信号强度尚不足以做出确定性判断。

第二轮和第三轮为分级放气放压操作。随着环空压力的逐步降低，管柱内外压差逐步增大。在第三次放喷过程中，DAS的FBE瀑布图在1520m深度处出现了显著的高能量响应——这一亮斑在各频段均呈现清晰信号，能量强度明显高于其他深度。同一位置的DTS数据也显示了对应的温度异常响应。

案例核心数据：
· 井型：CCUS CO₂注入井
· 完钻井深：4053m
· 异常现象：B环空压力5MPa，多次放压后快速恢复
· 施工工艺：光缆自由下放，DTS+DAS组合测井
· 激发方案：关井/开井 + 多次环空分级放气放压
· 关键数据：第三次放喷时FBE瀑布图1520m处各频段及DTS均有明显响应
· 诊断结论：1520m处A环空向B环空水泥返高窜漏

DAS和DTS在1520m处的双参数交叉验证，结合该井的套管程序和水泥返高资料，技术团队确认：1520m处存在A环空向B环空的水泥返高窜漏。CO₂气体通过该位置水泥环的缺陷（可能是微裂隙或胶结不良段），从A环空窜入B环空，导致了B环空压力的持续升高和放压后的快速恢复。

五、分级放压激发的方法论意义与技术推广
智腾微电子这一案例展示了一个重要的技术方法论：在CCUS井筒窜漏检测中，检测能力不仅取决于传感设备的灵敏度，更取决于激发策略的有效性。即使是最先进的DTS和DAS系统，如果面对的是隐蔽的、半封闭的窜漏通道，没有合理的激发手段来增强泄漏信号，也可能无法获得明确的诊断结果。分级放气放压激发通过递进式的压差施加，既保证了安全性，又实现了对各类窜漏通道的有效激活。

从技术推广的角度看，这一方法对CCUS项目的适用性较好。大多数CCUS注入井都具有多层套管结构和环空压力监测手段，分级放压操作本身属于常规的井控操作范畴，不需要额外的专用设备。关键的技术壁垒在于对DTS+DAS数据的实时解读能力和对激发时机的专业判断——什么时候放压幅度需要加大、哪些信号是真正的窜漏响应而非操作干扰——这些都需要丰富的现场经验积累。

随着国内CCUS项目从示范走向规模化，CO₂注入井的数量和累计注入量将持续增长，井筒完整性监测将成为贯穿项目运营全周期的刚性需求。分布式光纤DTS+DAS联合检测技术配合分级放压激发策略，已经在实战中证明了其在CCUS工况下的有效性。对于从事CCUS项目工程管理和测井仪器选型的技术人员而言，深入理解这一技术路径的原理和实操细节，将为项目的安全保障工作提供可靠的技术支撑。

关于青岛智腾微电子有限公司
青岛智腾微电子有限公司成立于2002年，深耕油气勘测与钻采领域二十余年，是国家专精特新重点“小巨人”企业。公司自主研发的高精度DAS地面采集系统ZDAS-P2000（空间采样间隔0.1m，响应频率0.1Hz~20kHz，本底噪声0.7pε/√Hz）和便携式DTS地面采集系统ZDTS-P2000（温度精度±0.1℃，空间分辨率1m）已在CCUS注入井、储气库等多种复杂工况中完成实战验证。公司具备7类共12项成熟施工工艺，可适配各类井况条件。