海上油田探井不動(dòng)管柱連續(xù)兩層測試技術(shù)應(yīng)用

尚鎖貴，楊 子，高科超，譚忠健，陳光峰

(1中海石油(中國)有限公司天津分公司 2中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

在油田勘探開發(fā)過程中，測試是一種周期短、費(fèi)用高、錄取資料齊全的試油方法[1]，傳統(tǒng)的分層試油采用逐層試油、封層上返的方式，缺點(diǎn)是多次起下管柱和封層橋塞，施工周期長、費(fèi)用高，多次壓井還易造成儲(chǔ)層損害。如果舍棄一些層不進(jìn)行測試，又可能會(huì)漏掉產(chǎn)層；如果多個(gè)層一起籠統(tǒng)測試，不僅影響測試結(jié)論及對(duì)儲(chǔ)層的準(zhǔn)確定性，致使“說不清楚”，假若合試層中出現(xiàn)水層，帶來的麻煩就更大。測試管柱是完成地層測試的重要組成部分，通常每進(jìn)行一個(gè)層次的測試作業(yè)就需要相應(yīng)的下入一趟測試管柱，這樣起下管柱勢必占用大量的作業(yè)時(shí)間[2]，因此研究不動(dòng)管柱分層連續(xù)測試技術(shù)的必要性非常重要。

一、傳統(tǒng)測試工藝

潛山油氣藏是渤海海域比較復(fù)雜的油(氣)藏，而海上勘探成本高，如何對(duì)潛山油氣藏進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，既取到必要的油田開發(fā)資料，又能達(dá)到降低成本、有效開發(fā)油田的目的，而合適的測試技術(shù)是關(guān)鍵。對(duì)于該構(gòu)造太古界花崗巖潛山油藏，應(yīng)用全通徑測試工具在套管中坐封并配合生產(chǎn)測井技術(shù)成功地進(jìn)行了裸眼測試，達(dá)到了上述目的，該測試技術(shù)簡稱為“坐套測裸”潛山裸眼測試技術(shù)。對(duì)于渤?；◢弾r潛山油藏的測試，以往的做法是每鉆進(jìn)潛山50 m測試一次，鉆一段測試一段，這樣不僅周期長、費(fèi)用高，而且操作復(fù)雜，涉及交叉作業(yè)、多次作業(yè)、多次動(dòng)復(fù)員等，取得的油氣水產(chǎn)能資料往往也不夠全面。隨著常規(guī)油氣資源勘探程度的逐漸深入，深層潛山復(fù)雜油氣資源正逐步成為新的勘探領(lǐng)域[3]，由于潛山油藏具有非均質(zhì)性極強(qiáng)和內(nèi)幕變化復(fù)雜等特點(diǎn)，這就一定程度上決定了對(duì)于潛山油藏采用常規(guī)測試方法確定主要產(chǎn)出段和判斷油水界面存在很大的困難。利用常規(guī)DST裸眼測試雖然可以獲知流體性質(zhì)和總體產(chǎn)量，但很難準(zhǔn)確確定油氣產(chǎn)出的具體層位和各分層產(chǎn)量[4]，而進(jìn)一步測試手段最多實(shí)施生產(chǎn)測井工藝，較為準(zhǔn)確的分析各個(gè)產(chǎn)能的產(chǎn)液情況，但由于其測量時(shí)間相對(duì)較短，不能精細(xì)明晰其層位出液情況；二則針對(duì)較小層間距的測試層段或可能存在竄層的測試層段，生產(chǎn)測井?dāng)?shù)據(jù)的可靠性和精確性相對(duì)不是很高。

二、一趟管柱兩層測試聯(lián)作技術(shù)

一趟兩層測試管柱有下部的液壓裸眼封隔器和上部的RTTS封隔器，分別坐封RTTS封隔器在套管中，再坐封液壓封隔器在裸眼測試段中，利用液壓裸眼封隔器和機(jī)械式RTTS封隔器將2層裸眼測試層段分隔開，從而完成不同測試層段的分隔連續(xù)測試作業(yè)，管柱示意圖如圖1所示。

圖1 一趟管柱分層連續(xù)測試管柱示意圖

1. 作業(yè)工序

(1)一趟兩層測試管柱下至預(yù)定深度時(shí)，進(jìn)行電測校深，調(diào)整管柱深度坐封RTTS封隔器。

(2)井口投?38 mm球，環(huán)空打壓開LPR-N測試閥，固井泵逐級(jí)打壓坐封液壓裸眼封隔器，待確認(rèn)坐封后，再繼續(xù)打壓剪切泵出式球座，開井進(jìn)行DST1測試作業(yè)。

(3)待DST1測試后，井口投?45 mm球，固井泵向管柱內(nèi)逐級(jí)打壓，打開液壓內(nèi)封堵滑套；關(guān)閉液壓內(nèi)封堵球閥，封隔DST1測試層段；繼續(xù)加壓打開液壓滑套流通孔，進(jìn)行DST2測試作業(yè)。

(4)待DST2測試作業(yè)結(jié)束后，依次解封RTTS封隔器和液壓裸眼封隔器，壓井起出一趟多層測試管柱，進(jìn)行棄井作業(yè)。

2. 關(guān)鍵工具選擇

2.1 液壓內(nèi)封堵滑套

液壓內(nèi)封堵滑套是一種通過液壓操作方式實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)封堵同時(shí)打開徑向流道的裝置。其操作非常簡單、可靠，而且省事省時(shí)，規(guī)避了鋼絲投堵和鋼絲開關(guān)滑套的諸多弊端。使用時(shí)應(yīng)連接在兩級(jí)封隔器之間，待兩級(jí)封隔器坐封后實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)層的管外封隔，下部地層測試結(jié)束后需要封堵下層、打開上層進(jìn)行地層測試時(shí)，只需從管內(nèi)投入一個(gè)相應(yīng)的鋼球，待鋼球自由下落到球座后在球座處形成單向堵。此時(shí)再從管內(nèi)憋壓，在鋼球的上下產(chǎn)生壓差，該壓差將轉(zhuǎn)化為動(dòng)力使球座和滑套軸具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢。超過一定的壓差后首先將滑套剪銷剪斷，滑套軸下移，推動(dòng)操作臂下行，使球座旋轉(zhuǎn)90°而關(guān)閉，此時(shí)卡環(huán)進(jìn)入卡環(huán)槽將滑套軸鎖定在下死點(diǎn)位置從而將球閥鎖定在關(guān)閉狀態(tài)，避免球閥被意外打開。球閥關(guān)閉后可承受雙向高壓，與其下的封隔器一起實(shí)現(xiàn)對(duì)其下已測試層的封堵，同時(shí)滑套軸上的泄壓孔與剪切外筒上的泄壓孔對(duì)齊，使投球與球閥之間的空間與管外連通，滑套軸上的流道孔與滑套外筒上的流道孔對(duì)齊。但由于球座還未打掉，流體通道還未打開，繼續(xù)給管內(nèi)打壓超過一定的壓力后，球座剪銷被剪斷，球座和投球一起下落，其下圈閉的液體從泄壓孔排出，此時(shí)滑套才能被打開，滑套打開后就可以對(duì)該層進(jìn)行地層測試。

圖2 液壓裸眼封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

1上接頭 2限位套 3提拉塊 4解封銷釘 5鎖塊 6鎖套 7閥座a 8閥座b 9單流閥 10彈簧 11膠筒總成 12中心管 13浮動(dòng)接頭 14下接頭

2.2 液壓裸眼封隔器

將液壓裸眼封隔器(如圖2所示)送入井下設(shè)計(jì)位置后，從油管內(nèi)加壓，當(dāng)油管內(nèi)壓力達(dá)到2 MPa時(shí)，封隔器單流閥打開，液體通過單流閥進(jìn)入擴(kuò)張膠筒內(nèi)，使其膨脹膠筒外表面緊貼井筒內(nèi)壁，從而封隔管外環(huán)形空間。當(dāng)措施作業(yè)完成后，緩慢上提管柱，剪斷解封銷釘，上接頭上移，鎖塊失去約束，繼續(xù)上移，提拉塊帶動(dòng)中心管與膠筒發(fā)生相對(duì)位移，浮動(dòng)接頭內(nèi)密封圈移動(dòng)至中心管下部泄壓槽位置，膠筒內(nèi)液體失去密封，開始卸壓，停放30 min完全解封，膠筒恢復(fù)原狀，完成解封。

三、風(fēng)險(xiǎn)分析及關(guān)鍵技術(shù)把控

在采用下一趟管柱進(jìn)行多層測試的工藝前，就應(yīng)充分分析整個(gè)測試過程中可能會(huì)出現(xiàn)的重大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及制定有效的應(yīng)對(duì)措施，既要保障安全優(yōu)質(zhì)的實(shí)施一趟管柱分層連續(xù)測試工藝，又能按照地質(zhì)要求取全取準(zhǔn)地層資料。

1.液壓裸眼封隔器坐封位置優(yōu)選

由于液壓裸眼封隔器要坐封在裸眼井段，為保障DST1和DST2測試層段的有效封隔，液壓裸眼封隔器要選擇坐封在井眼尺寸規(guī)整(如表1所示)、井壁及近井地帶要相對(duì)致密(如表2所示)，且坐封井段的距離要相對(duì)較長，可滿足兩個(gè)液壓裸眼封隔器同時(shí)坐封，同時(shí)增加環(huán)空監(jiān)測壓力計(jì)(如圖1所示)，用于分析液壓裸眼封隔器的坐封效果。

表1 A井?152.40 mm井眼電測井徑數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 A井井壁取心巖性描述結(jié)果統(tǒng)計(jì)

綜合電測裸眼井徑數(shù)據(jù)、井壁取心巖性描述、綜合錄井圖和測試層段數(shù)據(jù)優(yōu)選，確定上部裸眼封隔器膠皮中間部位坐封位置為1 716.40 m，下部裸眼封隔器膠皮中間部位坐封位置為1 719.00 m。

2. 管柱強(qiáng)度校核

根據(jù)A井一趟管柱分層連續(xù)測試管柱(如圖1所示)分析，整個(gè)管柱應(yīng)力集中相對(duì)較小的主要為保溫油管、井下APR測試工具及裸眼測試工具，管柱強(qiáng)度校核數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 A井測試管柱主要工具強(qiáng)度校核統(tǒng)計(jì)

表4 A井主要裸眼測試工具銷釘計(jì)算

通過對(duì)測試管柱主要工具強(qiáng)度校核計(jì)算，對(duì)需要裝剪切銷釘?shù)闹饕ぞ咴俅芜M(jìn)行重量計(jì)算，其主要是用于研判RTTS封隔器及液壓裸眼封隔器的解封及脫手載荷。需要裝銷釘?shù)穆阊蹨y試工具統(tǒng)計(jì)如表4所示。

現(xiàn)場作業(yè)實(shí)踐表明，恰是由于之前詳實(shí)的作業(yè)方案對(duì)整個(gè)管柱強(qiáng)度校核及解封脫手噸位的準(zhǔn)確計(jì)算，才能成功保障測試管柱順利解封和整個(gè)測試作業(yè)的順利實(shí)施。

四、技術(shù)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

1. 技術(shù)應(yīng)用

A井是渤海油田XX構(gòu)造帶上一口評(píng)價(jià)井，完鉆井深1 800 m，完鉆層位為潛山中生界。2016年在渤海油田A井成功實(shí)施了一趟管柱分層連續(xù)測試工藝，并取得良好的應(yīng)用效果。

DST1測試層位為1 719.00～1 796.81 m(裸眼段)，測試管柱下至預(yù)定深度后，經(jīng)電測校深調(diào)整管柱坐封RTTS套管封隔器，井口投?38 mm球，環(huán)空打壓11.5 MPa開LPR-N測試閥，用固井泵向管柱內(nèi)逐級(jí)加壓：加壓至3.0 MPa穩(wěn)壓2 min；繼續(xù)加壓至6.0 MPa穩(wěn)壓5 min；繼續(xù)打壓至10.0 MPa穩(wěn)壓5 min；繼續(xù)打壓至15.0 MPa穩(wěn)壓15 min，坐封液壓裸眼封隔器；繼續(xù)打壓至17.6 MPa，壓力突降至4.284 MPa，剪切泵出式球座成功，初開井進(jìn)行DST1測試作業(yè)。經(jīng)測試，DST1測試結(jié)論為水層。

井口投?45 mm球，固井泵向管柱內(nèi)逐級(jí)加壓，打開液壓內(nèi)封堵滑套：加壓至5 MPa穩(wěn)壓2 min；繼續(xù)加壓至6 MPa穩(wěn)壓2 min；繼續(xù)加壓至7 MPa穩(wěn)壓2 min；繼續(xù)加壓至8 MPa穩(wěn)壓5 min，關(guān)閉液壓內(nèi)封堵球閥，封隔DST1測試層段；繼續(xù)加壓至10 MPa穩(wěn)壓2 min；繼續(xù)加壓至12 MPa，壓力12↘4.030 MPa，DST2液壓滑套流通孔打開，進(jìn)行DST2測試。打開液壓滑套流通孔壓力曲線如圖3所示。經(jīng)測試，DST2測試結(jié)論為油層。

圖3 打開DST2液壓滑套流通孔壓力曲線

通過A井成功應(yīng)用一趟多層不動(dòng)管柱連續(xù)測試的工藝，充分驗(yàn)證了該技術(shù)在海上油田探井測試有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，在保證取全取準(zhǔn)地層資料的前提下，該工藝在降本增效方面效益顯著。

2. 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

以探井測試2層應(yīng)用常規(guī)工藝為例，當(dāng)DST1測試求產(chǎn)取得相應(yīng)資料后，依次進(jìn)行洗壓井、起DST1測試管柱、注水泥塞作業(yè)進(jìn)行油氣層層間封隔(特殊情況進(jìn)行水泥塞候凝)或電纜下橋塞，待試壓合格后組下DST2測試管柱開始DST2測試作業(yè)。從進(jìn)行DST1洗壓井到水泥塞(或橋塞)試壓合格進(jìn)行時(shí)間累加，以3 000 m井深折算大概得48 h，再根據(jù)2016年海上油田探井測試日費(fèi)約160萬人民幣計(jì)算，應(yīng)用一趟多層不動(dòng)管柱連續(xù)測試工藝可節(jié)約作業(yè)時(shí)效約48 h，直接降低作業(yè)成本約320萬人民幣。

五、 結(jié)論

(1)利用一趟多層不動(dòng)管柱連續(xù)測試技術(shù)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄產(chǎn)層、劃分出水層，清晰各個(gè)產(chǎn)層的產(chǎn)液情況及貢獻(xiàn)率，為后期油田開發(fā)提供更為準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

(2)一趟管柱分層連續(xù)測試技術(shù)的成功應(yīng)用，有效的節(jié)約了測試作業(yè)時(shí)間，縮短了測試作業(yè)周期，節(jié)約了作業(yè)成本。

(3)該項(xiàng)技術(shù)在渤海油田探井測試施工中的成功應(yīng)用，為優(yōu)質(zhì)、高效地進(jìn)行測試施工作業(yè)積累了作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其具有較高的推廣價(jià)值。