油氣田水平井測(cè)試技術(shù)研究

白云翔

（新疆大學(xué)，烏魯木齊 830046）

水平井可以有效提高油氣田產(chǎn)量，顯著改善油氣田經(jīng)濟(jì)效益，其出現(xiàn)被稱為石油工業(yè)技術(shù)的大革命。目前，我國(guó)投入使用的水平井?dāng)?shù)量逐年增加，隨著油氣田生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，水平井容易受到地下水流入的影響，導(dǎo)致井內(nèi)含水量明顯上升，部分井含水量超過99%。水平井產(chǎn)液剖面測(cè)試儀用于監(jiān)測(cè)水平井生產(chǎn)段的生產(chǎn)狀態(tài)。渦輪流量計(jì)和同軸相位水化儀可用于記錄每個(gè)井筒層段的產(chǎn)液量、含水率，為制定進(jìn)一步的礦床開發(fā)措施提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)參考。水平井測(cè)試技術(shù)不但要滿足地質(zhì)要求，以獲得可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，而且應(yīng)具有安全環(huán)保、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)試中做好油氣層、井筒的保護(hù)。為此，有必要深入研究油氣田水平井找水、剖面測(cè)試、礫石填充和測(cè)試設(shè)備輸送等關(guān)鍵技術(shù)。

1 水平井測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)

1.1 找水技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)許多水平井因含水率過高而被迫關(guān)閉，井內(nèi)高水位對(duì)水平井生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。為了方便后續(xù)堵水，要采用有效的找水技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量水平井的含水量，做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備。目前，國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中，多種方法可以測(cè)量水平井的含水量。我國(guó)對(duì)國(guó)外引入的找水技術(shù)進(jìn)行了完善，發(fā)展出多種水平井找水方法。

1.1.1 連續(xù)油管運(yùn)輸+液氮提升法

氮?dú)馔ㄟ^氣舉閥吹入環(huán)形空間和管道，氮?dú)鈿馀e可以模擬生產(chǎn)區(qū)域，使用內(nèi)徑2.54 cm油管輸送氧活化測(cè)試儀到檢測(cè)水層。

1.1.2 連續(xù)油管+機(jī)抽測(cè)井

使用連續(xù)油管、電纜油管傳輸并記錄水平井的產(chǎn)液量、溫度、壓力和保水性等參數(shù)，以便更完整地評(píng)估生產(chǎn)區(qū)，克服測(cè)試設(shè)備不能進(jìn)入水平剖面的問題，但抽油機(jī)組運(yùn)行時(shí)可能會(huì)損傷油管，風(fēng)險(xiǎn)較大。

1.1.3 光纜分布式井廓溫度監(jiān)測(cè)

光纖被泵入水平井，生產(chǎn)層段通過多次靜溫和流溫測(cè)試確定，結(jié)合地質(zhì)資料，可定性地確定水段。

1.1.4 氧氣活化+抽吸泵找水

氧活化測(cè)井工具通過水力輸送機(jī)運(yùn)至井底，誘噴后開展氧活化測(cè)井測(cè)試。該方法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)是可能無法輸送到指定深度。

1.1.5 封隔器+抽汲找水

采用封隔器+過濾器+封隔器的組合對(duì)特定壓裂段進(jìn)行封隔，通過抽汲法確定井段流體地層，以此類推，檢測(cè)井段流體地層。最后確定出水井段。該方法優(yōu)點(diǎn)是可以定量和定性分析特定水平井段的液體輸出。缺點(diǎn)是找水時(shí)間長(zhǎng)、密封效果難以保證、成本較高。

1.2 剖面測(cè)試技術(shù)

1.2.1 常規(guī)剖面測(cè)試

水平井結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井流復(fù)雜，相應(yīng)的測(cè)試工作也變得復(fù)雜化。只有基于具體的測(cè)試目標(biāo)，結(jié)合具體的井筒環(huán)境，合理選擇測(cè)試工藝和測(cè)試設(shè)備組合，才能達(dá)到水平井測(cè)試目的。適用于長(zhǎng)半徑水平井的常規(guī)剖面測(cè)試設(shè)備組合如表1所示。

表1 長(zhǎng)半徑水平井的常規(guī)剖面測(cè)試設(shè)備組合

1.2.2 非常規(guī)剖面測(cè)試

Flagship水平井測(cè)試技術(shù)是一種水平井滲透油管綜合生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)，可用于水平井非常規(guī)剖面測(cè)試，主要使用的測(cè)試設(shè)備有3種。一是油藏飽和度測(cè)試儀，測(cè)試設(shè)備代號(hào)為RST，主要測(cè)油藏水飽和度和油藏油飽和度。二是示蹤測(cè)試儀（相速度測(cè)試儀），測(cè)試設(shè)備代號(hào)為TET，主要測(cè)油流速和水流速。三是局部相滯留量測(cè)試儀，測(cè)試設(shè)備代號(hào)為FloView，主要測(cè)局部流動(dòng)狀態(tài)、持油量和持水量。

1.3 礫石充填技術(shù)

礫石充填技術(shù)可提高水平井充填的防砂強(qiáng)度，對(duì)油藏傷害小，油井產(chǎn)量高，防砂后使用壽命長(zhǎng)。礫石充填過程可能會(huì)形成空隙。若在充填過程中沒有發(fā)現(xiàn)異常，則無法檢測(cè)到礫石充填空隙，這些空隙會(huì)造成安全隱患。實(shí)踐中通常采用光子探測(cè)技術(shù)，通過檢測(cè)儀器與地層之間的物質(zhì)密度變化，準(zhǔn)確檢測(cè)礫石充填后的空隙，確保礫石充填成功和無砂生產(chǎn)。

1.4 測(cè)試設(shè)備輸送技術(shù)

若測(cè)試設(shè)備自重不足以使其到達(dá)測(cè)量區(qū)域，則無法進(jìn)行水平井測(cè)試。最初利用鉆桿將測(cè)試設(shè)備輸送至水平井內(nèi)，這種方法不僅風(fēng)險(xiǎn)高、效率低，而且耗費(fèi)大量人力物力，操作非常復(fù)雜。目前，我國(guó)在國(guó)內(nèi)外水平井測(cè)試的基礎(chǔ)上開發(fā)出新的水平井測(cè)試設(shè)備輸送方法，即連續(xù)油管輸送和井下牽引器輸送。相較于后者，前者運(yùn)輸成本高，不適用于水平井大規(guī)模測(cè)試，而后者對(duì)井下條件提出很高的要求，部分油氣田現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試因出砂而失敗。因此，有必要研究和應(yīng)用更加合理的測(cè)試工藝，將測(cè)試設(shè)備安全輸送到井下，測(cè)試地層的實(shí)際壓力、溫度和地質(zhì)參數(shù)，了解井筒積液情況。

2 水平井測(cè)試工藝優(yōu)化

2.1 測(cè)試設(shè)備輸送工具優(yōu)化

某油氣田水平井測(cè)試要求井下工具能夠越過斜坡，移動(dòng)到更接近水平段的位置，因此，傳統(tǒng)的垂直井測(cè)試工具不再適用。為確保測(cè)試設(shè)備順利通過造斜段，首先對(duì)現(xiàn)有垂直井測(cè)試工具進(jìn)行改造，縮短每根配重桿長(zhǎng)度，將十字萬向節(jié)加裝在配重桿上。該油氣田水平井傳統(tǒng)測(cè)試中，再生水的高壓和大量氣體的產(chǎn)生使設(shè)備在下降過程中難以下落，且線材容易扭曲，給測(cè)試帶來困難。改進(jìn)后，配重桿的質(zhì)量有所增加。由于萬向節(jié)的兩軸夾角較小，設(shè)備在造斜段容易受阻，導(dǎo)致設(shè)備距離水平段太遠(yuǎn)，測(cè)試數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映井內(nèi)實(shí)際情況。因此，要對(duì)萬向節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、耐用性極佳、兩連接軸夾角大（45°）、連接順暢的雙十字萬向節(jié)，滿足水平井測(cè)試的設(shè)備軟連接要求。雙十字萬向節(jié)可以使設(shè)備順利通過造斜段，但是其自身無法旋轉(zhuǎn)，砂卡容易使設(shè)備無法到達(dá)指定位置，因此要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，得到球形萬向節(jié)。多次測(cè)試證明，球形萬向節(jié)基本滿足測(cè)試要求，但為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，使儀器依靠自重順利滑行通過造斜段，同時(shí)減少設(shè)備所需配重，提高水平井測(cè)試的成功率，可在球形萬向節(jié)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)輪式柔性滑行器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。輪式柔性滑行器為柔性鋼體結(jié)構(gòu)，本體采用球形萬向節(jié)連接，外壁裝有全向垂直滾輪，使測(cè)試設(shè)備在自重的影響下能在造斜段更好地滑行。

圖1 輪式柔性滑行器

2.2 井口防噴裝置優(yōu)化

為了使測(cè)試設(shè)備在自重作用下順利到達(dá)測(cè)試深度，該油氣田采用增加配重桿數(shù)量的方式滿足測(cè)試儀器的配重要求，因此，水平井測(cè)試所用的防噴管長(zhǎng)度比傳統(tǒng)垂直井長(zhǎng)。工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，3.5 m長(zhǎng)的防噴管吊裝時(shí)難以與井口法蘭保持垂直，拆裝極為不便，很容易損傷防噴管與法蘭連接部位的螺紋?？梢栽诜绹姽苌显O(shè)置一個(gè)活接頭，其下部與井口法蘭螺紋連接，上部與防噴管連接，底部旋入井口法蘭，上部快速接頭與防噴管連接，有效解決防噴管裝拆不便的問題?？稍诜绹姽苌习惭b捕捉器，并在防噴管底部設(shè)置防掉裝置，防止防噴管落入水平井。此外，對(duì)防噴管設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全性。防噴管上部采用機(jī)械和液壓密封，底部采用手動(dòng)液壓泵調(diào)節(jié)密封，不僅簡(jiǎn)化了井口作業(yè)，還避免了高空作業(yè)時(shí)的安全隱患。

3 結(jié)論

當(dāng)前，我國(guó)油氣生產(chǎn)進(jìn)入井況復(fù)雜的階段。隨著油氣勘探的深入，油氣田水平井測(cè)試技術(shù)面臨更高的要求。面對(duì)不同地質(zhì)和井況，要研究和應(yīng)用更合理、更高效的油氣田水平井測(cè)試技術(shù)，使用專業(yè)設(shè)備，制定合理的測(cè)試方案，測(cè)試潛在油氣層，獲取流體參數(shù)信息，分析油氣田的物理性質(zhì)和油氣水狀況，更好地服務(wù)油氣田生產(chǎn)工作。