油氣井測試工藝新趨勢及新技術介紹

翟振雨

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司測試公司，北京 100101）

1 油氣井測試工藝新技術及其要點分析

1.1 TCP與DST聯(lián)作測試技術

1.1.1 精選射孔器材工藝方法

在TCP 技術中，首先要根據油氣井測試工程實際情況與具體測試要求，合理選擇與之相適宜的射孔器材及射孔工藝，才能使得該新技術的優(yōu)勢效用得到充分發(fā)揮。以某高溫高壓油氣井的完井測試為例，其井身結構采用244mm、175mm 和114mm 的三級套管，為有效保障測試安全同時盡可能避免出現射孔后卡槍等情況，可以選擇使用73mm 射孔槍并將其抗內壓設定在120MPa。根據射孔槍的具體尺寸及套管井段與地層溫度，對射孔彈進行精選。例如：套管井段分別為114mm 與175mm 時，其相對應的射孔彈應當分別為73彈與127彈，如果射孔彈需要在不超過125℃的地層溫度環(huán)境下滯留10h 以內，則建議選用RDX 射孔彈。如果地層溫度在150℃以上，則建議選用HTX、HNS 等具有較高抗高溫性能的射孔彈。在射孔工藝選用中，如果油氣井地層壓力系數超過1.4，則直接使用清水作為測試液墊即可。如地層壓力系數只有大約1.2且地層較淺，則其液墊可選用柴油。在該高溫高壓油氣井測試中，工作人員在立足實際的基礎上，選用雙火藥延時點火頭，井口正加壓15MPa，等待2min 使得延時點火頭完全起爆之后，進行井口卸壓。此時，火藥延遲時間為10min，工作人員將射孔槍引爆即可有效實現復壓射孔。

1.1.2 合理優(yōu)化測試管柱結構

1.1.2.1 優(yōu)化聯(lián)作測試管柱結構

考慮到高溫高壓油氣井的特殊性，為防止其出現泄漏等問題，在優(yōu)化聯(lián)作測試管柱結構時，首先要合理選用測試油管，如在某高溫高壓油氣井測試當中，根據其具體測試要求，工作人員最終選用的測試油管是89mm 抗硫材質扣油管，該種測試油管中借助圓錐體過盈配合形成線接觸而負責主密封的螺紋，以及用于輔助密封的端面緊密接觸共同構成，作為連接的絲扣呈斜梯形，同樣可以有效加強油管密封。當前，在油氣井測試中常用的測試工具主要包括MFE、HST 以及APR，其中前兩者多用于裸眼井、低產套管井的測試，APR 則運用環(huán)空加壓與卸壓的方式實現開關井，其一般在高壓或高產套管井測試中較為常用。此次在優(yōu)化TCP 與DST 聯(lián)作測試管柱結構中，設計使用EE 級別的防硫APR 硫測試工具，其內通徑為57mm，有助于控制井底節(jié)流和地層流體阻力。配合使用RTTS 系列全通徑測試工具，以及具有良好耐高溫特性與抗硫材質的密封圈。

1.1.2.2 射孔測試酸化聯(lián)作管柱

在TCP 與DST 聯(lián)作測試新技術中，射孔和測試以及酸化聯(lián)作，可以有效完成高溫高壓油氣井測試工作。在其管柱結構優(yōu)化設計中，管柱首端為氣密封扣抗硫油管與伸縮節(jié)、下設鉆鋌與RD 循環(huán)閥，再設置放射性定位接頭，繼續(xù)下設鉆鋌與壓力計托筒，依次設置RD 安全循環(huán)閥、滑套式放樣閥以及LPR-N 閥，在加設另一個壓力計托筒的基礎上，分別設置RD取樣器與液壓循環(huán)閥。其下設置BJ 震擊器與RTTS 系列的安全接頭與封隔器，再設置減震器與篩管，最后分別設置兩個壓力延時點火頭，其中間位置處設置射孔槍，最后與槍尾進行組合共同構成該聯(lián)作測試管柱。經過優(yōu)化后的管柱結構中，設計使用的RTTS 封隔器可以在長時間的高溫高壓條件下保持良好密封性，為后續(xù)射孔酸壓施工創(chuàng)造良好條件。設置伸縮節(jié)則可以實現對管柱受熱膨脹后的伸長量進行靈活調節(jié)，確保測試管柱安全可靠。在該管柱結構中，通過分別在徑向與縱向上設置減震器，也可以在對壓力計進行有效保護的同時，將射孔槍起爆對管柱造成的震動影響降至最小。

1.2 科學設定測試參數

1.2.1 射孔參數

為使得TCP 與DST 聯(lián)作測試工藝技術可以在油氣井測試中充分發(fā)揮自身優(yōu)勢效用，還需要相關工作人員根據實際情況，嚴格遵循相關技術規(guī)程規(guī)定，科學設定相應的測試參數。如在某高溫高壓油氣井完井測試的射孔參數設定中，工作人員選用了穿深可達640mm 以上，孔徑為8mm 的73射孔槍及相對應的射孔彈，將射孔相位角設定為60°，呈螺旋式布孔?？酌芸刂圃诿棵?0孔，射孔復壓則設定在10～20MPa。針對工程中的175mm 套管井，工作人員則選擇使用127槍彈，孔密控制在每米40孔，孔徑為φ12mm，耐壓值設定為140MPa。

1.2.2 管柱參數

對于高溫高壓油氣井，在設定其測試管柱參數時，要對其進行強度校核。要求相關工作人員對包括套管強度、井內流體在內的各種因素以及可能引發(fā)管柱發(fā)生形變的因素進行充分考慮。借助專門的工具軟件與測試系統(tǒng)高效精準地完成測試管柱強度校核，從而確保管柱安全可靠。如在該高溫高壓油氣井中，油管尺寸為114mm 和89mm 時，當其下深均為4 500m，鋼級與扣型均為L80和氣密扣時，二者的抗內壓分別為83MPa、71MPa，其抗外壓則各為87MPa 與74MPa，兩個油管的額定抗拉強度則分別為1 750kN 與920kN。二者抗拉安全系數分別為5.60與4.12.由于上述參數均與測試管柱強度校核要求值相符，因此，可直接將其作為該高溫高壓油氣井測試中的測試管柱參數。

1.3 優(yōu)化地面測試流程

1.3.1 優(yōu)選控制頭管匯臺

如果預測最高關井井口壓力不足35MPa，選用的管匯節(jié)流控制等級應當為一級，如果該井口壓力值在35～70MPa，則選用的管匯節(jié)流控制等級應為二級，當預測最高關井井口壓力在70MPa 以上，需使用三級管匯節(jié)流控制。在某高溫高壓油氣井測試中，鑒于最高關井井口壓力大約為30MPa，因此使用一級管匯節(jié)流控制，配合使用HH 級WOM 控制頭，管匯臺則為EE 級。

1.3.2 合理選定管線設備

在將TCP 與DST 聯(lián)作測試技術引入油氣井測試工程中時，也應當依照抗沖蝕產能對測試流程管線尺寸進行合理選擇，從而確保測試的安全可靠。例如在某高溫高壓油氣井中，當入口溫度與相對密度分別為20℃和0.56時，在入口壓力為2MPa的情況下，管線內徑分別為62mm 與76mm 所對應的通過氣量分別為70.2（104m3/d）與100.0（104m3/d）。在入口壓力均為7MPa 且不改變管線內徑的情況下，兩種管線內徑對應的通過氣量分別可以達到139.0（104m3/d）與197.1（104m3/d）。而當入口壓力達到10MPa 時，管線內徑為62mm 與76mm 對應的通過氣量則分別為169.3（104m3/d）和239.0（104m3/d）。由此可見該油氣井選擇使用89mm 管線，其通過氣量與規(guī)定要求相符，可有效幫助完成油氣井測試工作。

1.3.3 加強安全監(jiān)測管控

在油氣井測試中，以TCP 與DST 聯(lián)作測試技術為代表的新工藝技術在對測試進行監(jiān)測與管控時，其主要運用信息化的數據采集系統(tǒng)完成包括溫度、壓力等在內的各項信息數據的實時采集。與此同時，通過將智能監(jiān)控裝置安裝在井口等關鍵位置處，可以對其進行全程、不間斷監(jiān)控，一旦監(jiān)測發(fā)現實測值與規(guī)定參數值不符，將會自動發(fā)出報警信息提醒操作人員注意。如該高溫高壓油氣井在監(jiān)測與管控測試過程時，一方面，使用專業(yè)儀器設備如巴頓記錄儀、高精度流量計等，配合使用信息化數據采集系統(tǒng)，用以實時采集各項監(jiān)測信息數據，及時發(fā)現其中的異常情況并有針對性地進行科學處理。另一方面，在局域網的作用下，通過將ESD 系統(tǒng)即緊急關閉系統(tǒng)引入油氣井測試中，一旦監(jiān)測出現異常情況，該系統(tǒng)可迅速將上游壓力源自動截斷，關閉液壓安全閥并自動切斷井內流動，避免影響測試工作的正常進行。

1.3.4 科學優(yōu)化地面流程

在油氣井測試新工藝技術中，多選用EE 級地面流程。在該流程中，井口控制頭或是采油樹直至燃燒器，可全程實現完全密閉，從源頭上避免出現泄漏問題。例如在某高溫高壓油氣井測試中，分別采用105MPa 和35MPa 的高壓與低壓管線，在主流程中配置有全套數據采集系統(tǒng)、法蘭管線以及分離器等，該地面測試流程的主要構成包括井口控制與節(jié)流系統(tǒng)、分離與計量系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)等。

2 油氣井測試工藝新技術的未來發(fā)展趨勢

2.1 工藝更加智能化

在我國科學技術水平的逐步提升下，未來油氣井測試工藝技術將更加智能化、信息化，可以更好地滿足多樣化的油氣井測試需求，并保障測試結果的真實、精準。

（1）可以根據實際測試需要，采用更多專業(yè)的智能化監(jiān)測儀器設備與智能測試工具，將其下入至井筒內，用以實時監(jiān)測獲取壓力、溫度等在內的各項信息數據。

（2）可以運用如PLC 即可編程控制技術在內的智能化控制技術，對井下設置的各個測試工具進行自動、智能控制，使其能夠在自動完成各項信息數據的監(jiān)測與采集之后，可以直接反饋至控制中心，依托數據庫等工具軟件對其進行深入挖掘與分析，以便幫助工作人員全面了解油氣井測試情況，制定出正確的決策決議。

2.2 功能更加多樣化

未來我國油氣井測試工藝技術還將朝著功能多樣化的方向繼續(xù)發(fā)展。例如：上文提及的TCP 與DST 聯(lián)作測試技術，便是通過將射孔與酸化等工藝進行有機整合，并根據油氣井實際測試要求，根據相關技術規(guī)程規(guī)定對聯(lián)作測試管柱結構進行優(yōu)化設計。配合使用性能強大、功能完善的各種現代測試設備，如可以同時具備除砂器功能與三項分離器功能的多項分離器，兼具油管試壓法、壓力計托筒等功能的智能測試閥等，進而在有效管控井下開關井的同時，也可以隨時隨地完成地層壓力與溫度等重要測試數據的采集，為油氣井勘探開發(fā)等提供真實可靠的參考依據。

2.3 要求更加嚴格化

在我國大力提倡綠色可持續(xù)發(fā)展理念下，對于油氣井測試的要求也將愈發(fā)嚴格。為了實現綠色油氣井建設與發(fā)展，其各項測試工藝技術也將朝著綠色、安全、可持續(xù)的方向發(fā)展。例如：選用的各項測試工藝技術均要與國家規(guī)定的安全環(huán)保要求相符合，在現場使用油氣井測試新工藝技術時，需要為其配置齊全的各項安全環(huán)保設施設備，同時，工作人員也需要定期對油氣井測試展開安全環(huán)保檢查。

3 結束語

綜上所述，在實際開展油氣井測試時，相關工作人員應當充分結合項目實際與具體測試需要，認真遵循國家相關規(guī)定及標準要求，合理選擇與之相適應的油氣井測試工藝技術，并對其中的各項關鍵要點進行嚴格控制。未來，我國還需要繼續(xù)加強對油氣井測試工藝技術的開發(fā)與研究力度，探索更多智能化、功能多樣且具有較高安全可靠性的綠色油氣井測試新工藝技術，由此獲得更理想的油氣井測試成效。