預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù)研究及應(yīng)用

胡占暉

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司,黑龍江大慶163453)

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù)研究及應(yīng)用

胡占暉

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司,黑龍江大慶163453)

研制了一種通過(guò)作業(yè)施工預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù)。使用井下取樣器或井下開(kāi)關(guān)器與封隔器、監(jiān)測(cè)壓力計(jì)組合的取樣管柱,在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下獲取2～6個(gè)分層段流體樣品,通過(guò)化驗(yàn)分析了解分層段產(chǎn)液的油水比例、礦化度、離子濃度、黏度、界面張力等信息。該技術(shù)還能提供分層段監(jiān)測(cè)壓力資料?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該技術(shù)可作為產(chǎn)出剖面測(cè)試技術(shù)的補(bǔ)充,了解某些高含水、有特殊需求的多層合采油井分層生產(chǎn)狀況;對(duì)三元復(fù)合驅(qū)等驅(qū)油新技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià);了解油井分層段生產(chǎn)狀況,對(duì)驅(qū)油新技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。

生產(chǎn)測(cè)井;流體取樣;壓力測(cè)試;分層;井下作業(yè);管柱

0 引 言

為提高采收率,大慶油田正開(kāi)展三元復(fù)合驅(qū)等驅(qū)油新技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),需要對(duì)驅(qū)油新技術(shù)投入使用不同時(shí)期、不同層段的應(yīng)用效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。為此,開(kāi)發(fā)了一種預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù),可以在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下獲取2～6個(gè)層的分層段井下流體樣品,通過(guò)對(duì)分層流體樣品進(jìn)行物化分析了解各層生產(chǎn)狀況。

1 油井分層流體取樣技術(shù)研究

油井井下流體取樣可以使用電纜地層測(cè)試器[1]以及過(guò)環(huán)空流體取樣器[2]。電纜地層測(cè)試器能夠進(jìn)行分層段流體取樣,但無(wú)法在油井正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行流體取樣;過(guò)環(huán)空流體取樣器可以在油井正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行合層流體取樣,但無(wú)法實(shí)現(xiàn)分層流體取樣。這2種儀器均無(wú)法在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下取得分層流體樣品。

參考機(jī)械分采及堵水技術(shù)[3]以及分層產(chǎn)出狀態(tài)測(cè)試診斷及配產(chǎn)技術(shù)[4]使用的管柱結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了分層流體取樣配產(chǎn)管柱(見(jiàn)圖1)。丟手式分層流體取樣管柱使用Y341型封隔器,使用液壓方式坐封,配合丟手接頭使用,最多可以實(shí)現(xiàn)6級(jí)封隔器可靠坐封,泵掛同取樣管柱需分2次下井。直連式分層流體取樣管柱使用Y111封隔器,依靠管柱重量坐封。為保證坐封可靠,一般使用不超過(guò)3級(jí)封隔器,泵掛同取樣管柱可一次下井,減少施工工序。

圖1 分層取樣配產(chǎn)管柱示意圖

井下分層流體取樣器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2(a)。井下分層流體取樣器設(shè)計(jì)有環(huán)形空間取樣腔,取樣容積3 L。地層流體從進(jìn)液孔進(jìn)入取樣腔后,向下流動(dòng),經(jīng)單流閥、出液口后進(jìn)入向上進(jìn)入油管。流體在取樣腔內(nèi)不與其他層段產(chǎn)出流體混合。內(nèi)、外滑動(dòng)開(kāi)關(guān)靠電池驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)控制,到達(dá)設(shè)定時(shí)間后,電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)、外滑動(dòng)開(kāi)關(guān)將取樣器進(jìn)、出液口封閉,將該層產(chǎn)出流體封閉在取樣腔內(nèi),完成分層流體取樣,同時(shí)將該產(chǎn)層封閉。

井下開(kāi)關(guān)器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2(b)。井下開(kāi)關(guān)器自身沒(méi)有取樣腔,設(shè)計(jì)有1套依靠電池驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)控制的滑動(dòng)活塞機(jī)構(gòu),可以進(jìn)行多次開(kāi)閉,只控制地層流體進(jìn)入油管的通道的開(kāi)關(guān)。使用井下開(kāi)關(guān)器時(shí),須控制各層段開(kāi)關(guān)器依次開(kāi)閉,實(shí)現(xiàn)油井單層生產(chǎn),通過(guò)地面生產(chǎn)流程獲得井下分層液體樣品[5]。

監(jiān)測(cè)壓力計(jì)使用托筒連接在油管上,放置在取樣層段內(nèi)或取樣層段外,用于監(jiān)測(cè)各層壓力變化,以及判斷封隔器的坐封情況。預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù)通過(guò)井下作業(yè)方式進(jìn)行施工。首先作業(yè)起出原井管柱;預(yù)設(shè)好井下儀器的工作時(shí)序,將井下儀器以及井下工具組成的分層流體取樣配產(chǎn)管柱,使用油管輸送方式下入到取樣井目的層段,完成分層段的封隔;依靠機(jī)采、提撈等舉升方式使該井恢復(fù)生產(chǎn);在油井生產(chǎn)一定時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后,井下儀器按照設(shè)定的時(shí)序動(dòng)作,完成井下分層流體取樣;待取樣工作完成后,再次起出分層流體取樣配產(chǎn)管柱,根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的化驗(yàn)分析;下入原井管柱,恢復(fù)生產(chǎn),完成測(cè)試工作。使用該技術(shù)進(jìn)行油井井下分層流體取樣,施工周期一般在4～7 d。該技術(shù)的適用條件:取樣層段固井質(zhì)量良好;取樣層段隔層穩(wěn)定,厚度1 m;井下出砂不嚴(yán)重;兩級(jí)封隔器間最小卡距2.5 m。

圖2 井下取樣器、井下開(kāi)關(guān)器示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 識(shí)別高含水層以及產(chǎn)水來(lái)源

大慶油田太×區(qū)開(kāi)發(fā)后含水上升較快,開(kāi)發(fā)1年后區(qū)塊綜合含水達(dá)到95%,為此地質(zhì)部門(mén)要求進(jìn)行分層流體取樣測(cè)試,確定取樣目的井5個(gè)生產(chǎn)層段的含水情況、油水組分、礦化度等參數(shù),識(shí)別井下見(jiàn)水層產(chǎn)水來(lái)源于注入水還是地層水。

取樣井層段數(shù)較多,采用丟手式管柱工藝進(jìn)行施工。實(shí)驗(yàn)室對(duì)分層流體樣品進(jìn)行了分析(見(jiàn)表1)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分層油樣回放情況以及實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果解釋和建議,該井SⅡ41-42、SⅡ91-114層含水較低,為主力油層;該井綜合含水96%,判斷該井SⅡ41-42、SⅡ91-114層在生產(chǎn)狀態(tài)下產(chǎn)能貢獻(xiàn)很少,造成全井含水上升較快。從礦化度分析角度看,該井SⅡ1-32、SⅡ51-52層水礦化度超過(guò)6 000 mg/L,判斷為地層水。SⅡ7、SⅡ91-114層水礦化度為3 500 mg/L左右,判斷為注入水。

2.2 跟蹤三元復(fù)合體系工作動(dòng)態(tài)

2006年11月注入三元復(fù)合體系(聚合物-堿-表面活性劑),為研究三元復(fù)合體系的地下工作狀態(tài)及對(duì)儲(chǔ)層傷害程度,在距中心注入井70 m處選取1口二次加密采油井作為取樣井,對(duì)葡Ⅰ1-2油層的2個(gè)取樣目的小層補(bǔ)孔后,使用該技術(shù)在不同注入階段定期進(jìn)行分層流體取樣。分析采出液各項(xiàng)離子變化、黏度、表面張力及油水乳化情況,跟蹤分析三元復(fù)合體系在不同油層中的工作動(dòng)態(tài)。

2008年3月23～25日第1次施工,2個(gè)取樣層段均成功取得分層液樣,2層液樣經(jīng)化驗(yàn)均只檢出聚合物,沒(méi)有檢出堿以及表面活性劑,同試驗(yàn)預(yù)期不符。2008年3月28～30日對(duì)該井重新進(jìn)行取樣施工,2個(gè)取樣層段均成功取得分層液樣,化驗(yàn)結(jié)果同第1次一致(見(jiàn)表2)。

施工時(shí),取樣管柱下入三級(jí)壓力計(jì),分別為第1層取樣器監(jiān)測(cè)壓力計(jì)、第2層取樣器監(jiān)測(cè)壓力計(jì)、暫堵產(chǎn)層監(jiān)測(cè)壓力計(jì)。圖3為3月23～25日施工監(jiān)測(cè)壓力曲線。由圖3可見(jiàn),取樣后2層取樣器監(jiān)測(cè)壓力恢復(fù)差異明顯,暫堵產(chǎn)層監(jiān)測(cè)壓力監(jiān)測(cè)曲線在施工期間沒(méi)有明顯壓力波動(dòng),可以確認(rèn)這次取樣過(guò)程中3級(jí)封隔器卡位準(zhǔn)確,坐封良好,取樣結(jié)果真實(shí)有效。

通過(guò)對(duì)物化分析數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)壓力數(shù)據(jù)的綜合分析,2次取樣期間對(duì)應(yīng)層段的分析結(jié)果一致性較好,證明該井2次分層流體取樣結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。

圖3 分層流體取樣監(jiān)測(cè)

表1 太×區(qū)×井分層流體取樣化驗(yàn)結(jié)果

表2 南×區(qū)二次加密采油井2次分層流體取樣化驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

預(yù)置式油井分層流體取樣技術(shù)可在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下獲取油井分層段流體樣品以及分層壓力測(cè)試資料;可作為產(chǎn)出剖面測(cè)試技術(shù)的補(bǔ)充,了解高含水、有特殊需求的多層合采油井分層生產(chǎn)狀況;可對(duì)三元復(fù)合驅(qū)等驅(qū)油新技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)。

[1] 馬建國(guó),郭遼原,任國(guó)富.套管井電纜地層測(cè)試新技術(shù)[J].測(cè)井技術(shù),2003,27(2):95-98.

[2] 于勇波,于向江,曾桂紅.過(guò)環(huán)空流體取樣器研究與應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),2001,25(4):294-297.

[3] 衛(wèi)秀芬,陳 鳳.大慶油田機(jī)械堵水技術(shù)的發(fā)展及展望[J].新疆石油天然氣,2007,3(2):43-46.

[4] 許萬(wàn)利,付國(guó)太,楊超杰.分層產(chǎn)出狀態(tài)測(cè)試診斷及配產(chǎn)技術(shù)研究[J].石油機(jī)械,2007,359(6):58-60.

[5] 杜香芝,李俊玲,劉玉艷.智能井下開(kāi)關(guān)器在試油中的應(yīng)用[J].石油機(jī)械,2001,29(8):50-51.

Study on Preset Oilwell Zonal Sampling Technology and Its Application

In order to know the interval production condition of commingled high water cut oil wells in Daqing oilfield,and to evaluate the field test effects of displacement experiments,a preset oilwell zonal sampling technology is worked out,which is carried out in downhole operation. By using downhole zonal fluid sampler or downhole zonal switch,and a combined sampler of packer and monitoring pressure gauge,downhole fluid samples of 2～6 intervals are acquisited under the condition of oilwell normal production.Through laboratory tests of these samples,we have got the information about production zone of oil/water ratio,mineralization,ion concentration,viscosity and interfacial tension,and et al.This technology also provides zonal monitoring pressure data.The field test applications indicate that the technology can get the interval production condition of oilwell zones,evaluate and verify the application effects of displacement experiments,and provide valuable data for geology workers.

production log,fluid sampling,presure testing,zonation,downhole operation,pipe string

P631.32

A

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

2009-12-24 本文編輯 李總南)

1004-1338(2010)04-0374-03

胡占暉,男,1976年生,工程師,工程碩士,現(xiàn)從事測(cè)試儀器研發(fā)工作。