超高壓高溫井地層測(cè)試管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討

羅利民

（中國(guó)石化江漢石油工程有限公司頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司，湖北 武漢430074）

隨著西部油田油氣勘探業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，西部油田油井越來越深，受井底溫度、地層壓力等的影響，地層測(cè)試作業(yè)的難度也隨之增加。采用前期測(cè)試管柱作業(yè)時(shí)，易出現(xiàn)因泥漿沉淀而堵塞工具傳壓通道，造成測(cè)試管柱無法起出等復(fù)雜情況。分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生這些復(fù)雜情況的一個(gè)主要原因就是缺乏一套適合于超高壓高溫氣井的測(cè)試管柱配套技術(shù)。測(cè)試管柱的配置主要依靠前期經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工作中難免會(huì)出現(xiàn)因管柱配置不合理而發(fā)生的測(cè)試管柱、測(cè)試工具失效情況，造成測(cè)試作業(yè)失敗，使得后續(xù)工作復(fù)雜化，從而嚴(yán)重影響儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及儲(chǔ)量落實(shí)。

超高壓高溫井測(cè)試技術(shù)已成為國(guó)際性的技術(shù)難題，如何提高其測(cè)試成功率是目前迫切需要解決的關(guān)鍵問題。通過對(duì)超高壓高溫井地層測(cè)試技術(shù)難點(diǎn)的研究，頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司配套集成了適用于超高壓高溫井測(cè)試的APR測(cè)試優(yōu)化管柱，有效地解決了以上難題，提高了測(cè)試成功率，保證了深層油氣藏勘探的順利進(jìn)行。

1 超高壓高溫井測(cè)試技術(shù)難點(diǎn)

超高壓高溫油氣藏普遍具有儲(chǔ)層埋藏深、溫度高、壓力大等特點(diǎn)，且含二氧化碳酸性腐蝕性氣體，這些井況特征給地層測(cè)試作業(yè)帶來諸多困難。

1）地層溫度高。高溫井測(cè)試對(duì)井下工具及其配件的要求很高。工具的橡膠密封件在高溫條件下易發(fā)生脆化甚至碳化，強(qiáng)度大大減弱，密封性能降低。封隔器膠筒耐溫越高，在坐封時(shí)所需有效壓重越大，對(duì)重力坐封的管柱要求也就越高。

2）地層壓力高。地層壓力高的測(cè)試難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是因所需壓井液密度高，固相顆粒含量高，因此對(duì)井下工具的可靠性和密封性提出了更高要求；二是因高密度壓井液傳壓性能變差，從而影響了壓控測(cè)試工具的正常操作，如測(cè)試結(jié)束后壓控式循環(huán)閥無法正常開啟等。

3）儲(chǔ)層埋藏深。測(cè)試管柱不僅下入深，而且大多在小井眼內(nèi)進(jìn)行測(cè)試施工，工具尺寸小，強(qiáng)度低，間隙小，施工時(shí)稍有不當(dāng)就易出現(xiàn)井下埋卡等復(fù)雜情況。

4）測(cè)試管柱功能可靠性要求高。超高壓高溫井建井周期長(zhǎng)，對(duì)測(cè)試管柱功能可靠性要求高。若測(cè)試管柱相關(guān)功能可靠性差，則易出現(xiàn)無法循環(huán)壓井、無法解封等復(fù)雜情況，不能安全順利地完成測(cè)試作業(yè)。

2 測(cè)試管柱集成與優(yōu)化

2.1 測(cè)試管柱設(shè)計(jì)原則

測(cè)試管柱設(shè)計(jì)一方面要考慮實(shí)現(xiàn)測(cè)試管柱基本功能，另一方面也要考慮技術(shù)可行性及降低潛在風(fēng)險(xiǎn)，以保證測(cè)試成功率。因此，在進(jìn)行超高壓高溫井測(cè)試管柱研究過程中，頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司根據(jù)超高壓高溫儲(chǔ)層特點(diǎn)和產(chǎn)出流體性質(zhì)制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。

1）充分考慮施工安全和井控安全。

2）管柱結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。科學(xué)配置管柱，做到最大限度地減少工具數(shù)量和操作次數(shù)，保證復(fù)雜井施工的成功率。

3）壓差能力不小于70MPa，溫度應(yīng)達(dá)到204℃。

4）采用前期勘探中定型了的以“兩閥一封”為主要特征的APR壓控測(cè)試管柱。為保證施工成功率，采用前期勘探中成熟的高溫高壓井測(cè)試工具。

5）盡量縮小封隔器以下尾管長(zhǎng)度，減少因空間內(nèi)地層流體無法循環(huán)出來而在起管柱過程中在井口造成的危險(xiǎn)。

2.2 測(cè)試管柱組成

根據(jù)以上管柱設(shè)計(jì)原則，集成配套了適用于超高壓高溫井測(cè)試的APR測(cè)試管柱（圖1）。管柱主要工具包括RTTS封隔器、加強(qiáng)型RD循環(huán)閥、加強(qiáng)型RDS循環(huán)閥、液壓循環(huán)閥、替液閥、電子壓力計(jì)托筒等。

圖1 測(cè)試管柱示意圖

2.3 主要器具的作用及工作原理

1）RTTS封隔器。RTTS封隔器是哈里伯頓公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種大通徑、可封隔雙向壓力的懸掛式封隔器。當(dāng)井下地層壓力大于液柱壓力時(shí)，封隔器水力錨伸出并卡在套管壁上，可防止封隔器因下部壓力過大推動(dòng)封隔器上移而失封。解封前，先使封隔器上下壓力平衡，然后上提直接解封。

2）替液閥。替液閥的主要作用是在封隔器坐封換裝好井口后，提供替液通道，待替液結(jié)束后，投球打壓關(guān)閉，將球擊落至封隔器下部接球器處。替液閥的使用解決了機(jī)械封隔器坐封后管柱無法替液的難題。

3）加強(qiáng)型RD安全循環(huán)閥。加強(qiáng)型RD循環(huán)閥在環(huán)空加壓時(shí)將破裂盤打破，壓力推動(dòng)芯軸下行，打開上部的循環(huán)孔，起到平衡封隔器上、下壓力作用。

4）液壓循環(huán)閥。液壓循環(huán)閥接在加強(qiáng)型RD安全循環(huán)閥和封隔器之間作旁通閥使用。下鉆時(shí)旁通閥開啟，保證下鉆順利；當(dāng)封隔器坐封后，繼續(xù)下放測(cè)試管柱，旁通閥關(guān)閉，進(jìn)行測(cè)試；測(cè)試結(jié)束后，上提管柱，液壓循環(huán)閥旁通孔打開，實(shí)現(xiàn)旁通。液壓循環(huán)閥為加強(qiáng)型RD循環(huán)閥的備用工具，消除加強(qiáng)型RD循環(huán)閥因泥漿沉淀堵塞傳壓孔而影響封隔器解封的安全隱患。

5）電子壓力計(jì)。配置兩支電子壓力計(jì)，保證地層溫度、壓力等測(cè)試資料取全、取準(zhǔn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

DBX井施工層段7 223.0～7 265.0m，油層套管直徑139.7mm，地層溫度171℃，壓井泥漿密度為1.91g／cm3。作業(yè)目的為下入新型測(cè)試管柱，對(duì)施工井段進(jìn)行測(cè)試，落實(shí)流體性質(zhì)及產(chǎn)能，錄取地層壓力、溫度等資料。

施工時(shí)，在泥漿中下入測(cè)試管柱，下至設(shè)計(jì)深度后坐封RTTS封隔器，然后裝測(cè)試井口。用密度1.50g／cm3的無固相壓井液將井筒內(nèi)原井泥漿替出，管內(nèi)投球打壓關(guān)閉替液閥，關(guān)閉后將球擊落至井底。進(jìn)行放噴測(cè)試，油壓為43MPa。放噴結(jié)束后，環(huán)空打壓關(guān)井，用原井泥漿將井筒內(nèi)無固相壓井液替出。環(huán)空打壓打開RD循環(huán)閥，溝通封隔器上下壓力，上提管柱解封封隔器。

截至目前，采用新型測(cè)試管柱作業(yè)已有20余井次，RD循環(huán)閥開啟不正常3井次，但由于管柱中設(shè)置了液壓循環(huán)閥，封隔器解封未受到影響，整體測(cè)試成功率達(dá)100%。

4 結(jié)論

1）新型超高壓高溫測(cè)試管柱的研制，實(shí)現(xiàn)了超高壓高溫油氣井測(cè)試管柱“強(qiáng)度夠、下得去、封得嚴(yán)、打得開、關(guān)得嚴(yán)、起得出、資料準(zhǔn)”的目的，使超高壓高溫油氣藏測(cè)試技術(shù)在西部油田獲得突破。

2）新型超高壓高溫測(cè)試管柱的應(yīng)用，解決了以往測(cè)試管柱因工具失效導(dǎo)致的施工成功率低的問題，縮短了測(cè)試作業(yè)周期、降低施工成本、避免了施工復(fù)雜情況發(fā)生。

［1］張力.RD循環(huán)閥失效分析探討［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014（10）：38－40.

［2］朱禮斌，王元龍，賈文義，等.超高溫高壓井測(cè)試工具研制與應(yīng)用［J］.油氣井測(cè)試，2014，23（03）：64－65.