環(huán)空電纜試井技術(shù)在水平井壓裂中的應(yīng)用

王 卓，王 磊

(大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

0 引 言

目前對采油井進(jìn)行測壓試井主要采用動靜液面和鋼絲環(huán)空測試法。動靜液面測試法通過井口發(fā)聲裝置向套管內(nèi)產(chǎn)生次聲波，當(dāng)遇到套管結(jié)箍、液面障礙物，產(chǎn)生次聲回波，通過回波采集器計算液面深度，從而得到儲層參數(shù)，此方法操作簡單但誤差較大[1-2]。鋼絲環(huán)空測試雖然應(yīng)用較為廣泛,但是不能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,不能隨時調(diào)整測試時間,且鋼絲纏繞油管現(xiàn)象比較嚴(yán)重[3]。而環(huán)空電纜試井技術(shù)是在油井正常生產(chǎn)條件下,可對裝有偏心井口的抽油機(jī)井進(jìn)行測試[4]。該技術(shù)是用絞車帶動電纜通過偏心井口將高精度小直徑直讀電子壓力計從抽油井油、套管環(huán)形空間下入井底設(shè)計位置,進(jìn)行不穩(wěn)定試井。通過錄取壓力隨時間的變化數(shù)據(jù),獲得油井的儲層參數(shù)(地層壓力、有效滲透率等),為油田動態(tài)分析提供可靠依據(jù)[5-6]。尤其是在對于水平井壓裂效果的評價中，若想用壓力恢復(fù)試井方法獲得完整的地層信息需要關(guān)井恢復(fù)非常長的時間，可實(shí)施性不強(qiáng)。所以采用環(huán)空電纜試井技術(shù)，同時在效果評價中利用現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法，獲取壓力、溫度、控制邊界、井控儲量等儲層信息，最后得到比較可靠的評價結(jié)果[7]。

1 環(huán)空電纜試井測試工藝

采用偏心井口吊裝方式，將直讀式壓力計置于井下，通過電纜向井下壓力計供電并采集壓力、溫度信號，這些信號以原碼的形式經(jīng)編碼器編碼后發(fā)送到地面，地面的解碼器解碼還原為信號原碼值，數(shù)據(jù)發(fā)送器通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)接收服務(wù)器[8-10]。

1.1 管柱要求

可轉(zhuǎn)動偏心井口是環(huán)空測試工藝的主要設(shè)備。為了用于測試，部分采油井井口具備偏心和轉(zhuǎn)動兩大特性。

1)油套管無嚴(yán)重變形;

2)測試井井斜<15°;

3)油管柱(包括工具)外徑<90 mm;

4)油管掛下面不允許安裝短節(jié)(防止電纜纏繞油管),須連接>6 m的油管;

5)為防止儀器碰撞掉井,油管尾部安裝帶錐形導(dǎo)錐。

1.2 小直徑壓力計

大慶油田大多數(shù)抽油機(jī)井套管內(nèi)徑124.3 mm和油管外徑為73 mm(接箍外徑89 mm)組合的管柱結(jié)構(gòu),最大間隙35 mm。為了便于儀器下放，選擇22 mm壓力計，采用直讀方式地面供電，實(shí)時傳輸，相比與存儲式儀器，具有實(shí)時性強(qiáng)，數(shù)據(jù)信息量大，直接讀取等優(yōu)勢，見表1。儀器中無電池，可長期于井下工作。

表1 儀器參數(shù)

1.3 吊卡裝置

采用膠塞密閉纜芯，倒裝電纜頭和雙向一體化卡具，最大可承重3.6 t。

1.4 測試方法

1)下入直讀式壓力計，下入深度為設(shè)計深度；

2)井口裝置應(yīng)不滲、不漏，滿足測壓要求；

3)記錄每天的產(chǎn)液、含水及油套壓及該井基礎(chǔ)參數(shù)；

4)整個測壓過程中，儀器必須處于液面以下，遇阻井下入深度為遇阻深度；

5)嚴(yán)格按測試現(xiàn)場施工安全操作規(guī)程進(jìn)行測試作業(yè)，確保施工安全；

6)有效預(yù)防施工井井口及工藝流程的跑、冒、漏、滴，防止測試施工對現(xiàn)場地表、水體的污染及破壞，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)要求。

2 水平井壓裂效果評價試井解釋方法

對于水平井壓裂效果的評價，采用現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法，以測試儀器為手段，通過測量油氣井的壓力、產(chǎn)量、溫度等生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，研究和確定產(chǎn)層生產(chǎn)能力、井控儲量、物性參數(shù)的技術(shù)或方法[7]。

目前，針對當(dāng)前水平井生產(chǎn)數(shù)據(jù)測試變井底流壓、變產(chǎn)量的情況，通過環(huán)空電纜試井施工工藝，采用的解釋方法是Blasingame曲線和雙對數(shù)曲線的方法，如圖1、圖2所示。這兩種方法引入了規(guī)整化壓力、產(chǎn)量和物質(zhì)平衡時間函數(shù)等方法來處理變井底流壓、變產(chǎn)量的情況。并且在曲線圖版中，不同流動階段均有各自的特征反應(yīng)，適用性較廣，獲得儲層參數(shù)較多，解釋準(zhǔn)確度也較高[11-13]。

圖1 Blasingame曲線理論圖版

圖2 雙對數(shù)曲線理論圖版

3 應(yīng)用及效果

3.1 試井目的

1)了解儲層生產(chǎn)情況下壓力變化情況；

2)獲得測試井滲流特征，確定儲層參數(shù)及井控儲量。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

為了對該井進(jìn)行準(zhǔn)確評價及對資料擬合模型的選擇，我們整理出該井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，見表2。

表2 齊xx-平xx井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

3.3 測試情況

該井在測試過程中，因儀器故障，先后下入兩支儀器。第一支儀器測試有效時間為2016.03.28～2016.07.28，第二支儀器測試有效時間為2016.10.15～2016.11.22，見表3。

表3 測試日期、下入深度、壓力計型號及編號

3.4 測試資料分析及解釋成果

該井在投產(chǎn)前壓裂過，并且由于生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析資料要計算控制儲量，需要選取封閉邊界，所以該井所選取的擬合模型為壓裂水平井+均質(zhì)油藏+矩形邊界模型。

考慮到壓力數(shù)據(jù)的連續(xù)、完整性,選取儀器1(2016.4.2～2016.7.15)段作為解釋有效數(shù)據(jù)段。圖3是井底壓力隨時間的變化圖，也就是壓力計所讀取的數(shù)據(jù)，從圖中可以看到，壓力數(shù)據(jù)分成兩段，中間斷掉的部分為壓力計起出重下的部分。

圖3 井底壓力及產(chǎn)量隨時間變化圖

圖4是用Blasinggame圖版進(jìn)行擬合，圖5是用雙對數(shù)圖版進(jìn)行擬合，對該井?dāng)M合選取段的壓力和產(chǎn)量通過整合、積分、求導(dǎo)等得到的實(shí)際曲線和擬合曲線。最終擬合求得了該井的初始壓力、物性參數(shù)及水平段壓裂效果。

圖4 齊xx-平xx井Blasingame圖

圖5 齊xx-平xx 井雙對數(shù)擬合圖

圖6是該井的生產(chǎn)壓力隨時間變化的實(shí)際曲線和擬合曲線。圖7是該井的日產(chǎn)量、累計產(chǎn)量隨時間變化的實(shí)際曲線和擬合曲線。通過擬合求得該井控制儲量和剩余可采儲量(見表4)，擬合程度符合解釋要求并與圖4、圖5的擬合結(jié)果相互驗證。

圖6 齊xx-平xx井生產(chǎn)壓力擬合圖

圖7 齊xx-平xx井日產(chǎn)量、累積量成果圖

通過擬合方法最終得到參數(shù)，水平井有效井長1 200 m，表皮系數(shù)0.6，流動系數(shù)20.85 md(m/mPa·s)，裂縫半長211.12 m，剩余可采儲量50.18×104m3，見表4。由此可知該井儲量小，這與圖3中壓力快速下掉的現(xiàn)象相匹配。

3.5 解釋結(jié)論

1)本次測試成功錄取了真實(shí)的壓力、溫度資料。

2)通過擬合得到控制邊界分別為2 197.088 m及1 436.232 m,控制儲量及剩余可采儲量分別為0.568 0×106m3及0.501 8×106m3。

3)利用本次選擇的時間段數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋分析，其Blasingame圖及雙對數(shù)圖未出現(xiàn)邊界反應(yīng)，因此解釋的控制儲量及剩余可采儲量有一定的誤差。

表4 解釋成果表

4 結(jié)論及建議

1)環(huán)空電纜試井可實(shí)時錄取井底壓力隨時間的變化數(shù)據(jù),獲得油井的儲層參數(shù)(地層壓力、有效滲透率等)，為油田動態(tài)分析提供可靠依據(jù)。

2)能夠計算剩余可采儲量，估算測試井產(chǎn)能。

3)要求測試時間足夠長，需要地質(zhì)配合提供每日準(zhǔn)確的產(chǎn)液量和含水率，否則影響解釋。