存儲(chǔ)式壓力計(jì)在油田作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督的應(yīng)用

張鐵剛，馬宇澤，姚禹，姜波

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠（黑龍江 大慶 163113）

0 引言

井下作業(yè)是油田勘探開(kāi)發(fā)中落實(shí)油井產(chǎn)量、實(shí)施穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)措施、解除油水井故障的重要手段之一[1]。目前大慶油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，油水井套管老化，井下故障發(fā)生頻繁且復(fù)雜程度不斷增加[2-3]。同時(shí)，對(duì)井下作業(yè)質(zhì)量管理的要求提高，亟需解決其質(zhì)量管理工作存在的薄弱環(huán)節(jié)，促進(jìn)作業(yè)質(zhì)量水平的持續(xù)提升[4]。

目前，針對(duì)封隔器釋放壓力、時(shí)長(zhǎng)不夠，驗(yàn)竄精度低，沖刮通等附加工序質(zhì)量監(jiān)督不到位、鉆孔質(zhì)量無(wú)法驗(yàn)證等問(wèn)題[5]，研究并應(yīng)用存儲(chǔ)式壓力計(jì)，隨油管管柱下入井下，可存儲(chǔ)記錄每趟工序管柱內(nèi)外壓力、釋放壓力、穩(wěn)壓時(shí)長(zhǎng)、時(shí)間軸等參數(shù)，起出地面后，使用電腦軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線回放，落實(shí)數(shù)字化作業(yè)工序質(zhì)量監(jiān)督，強(qiáng)化作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督管理。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

存儲(chǔ)式壓力計(jì)主要包括存儲(chǔ)式壓力計(jì)井下裝置和地面回放軟件兩部分。如圖1 所示，井下裝置由電池、內(nèi)外壓力傳感器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、時(shí)間采集器等組成。利用地面回放軟件可對(duì)儀器的參數(shù)、存儲(chǔ)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置及回放數(shù)據(jù)。

圖1 存儲(chǔ)式壓力計(jì)全部零件實(shí)物圖

作業(yè)施工前，壓力計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦連接，使用軟件將數(shù)據(jù)清空，保證存儲(chǔ)空間內(nèi)存充足，同時(shí)設(shè)置參數(shù)存儲(chǔ)時(shí)間間隔，滿足采集使用頻次要求。作業(yè)施工時(shí)，連接好電池，安裝于油管短接工裝內(nèi)，隨油管管柱底端下入井內(nèi)，其在施工過(guò)程中會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)作業(yè)期間的溫度、內(nèi)外壓力、振動(dòng)測(cè)量等數(shù)據(jù)。作業(yè)結(jié)束后，壓力計(jì)工裝起到地面，通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦連接，讀取存儲(chǔ)的各種參數(shù)，并由數(shù)據(jù)處理軟件解析數(shù)據(jù)，計(jì)算施工作業(yè)時(shí)間、內(nèi)外壓力、溫度、振動(dòng)量、傾角等生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)曲線及圖表，對(duì)比分析整個(gè)曲線數(shù)據(jù)，驗(yàn)證作業(yè)監(jiān)督質(zhì)量。

主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。儀器強(qiáng)度及耐腐蝕性好，滿足作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，接頭均為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)油管扣，可同任意油管或井下工具連接，操作方便可靠。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用情況

2.1 驗(yàn)竄工序質(zhì)量監(jiān)督

目前封堵井夾層驗(yàn)竄一般采用套溢法，驗(yàn)竄時(shí)油管中打壓，使上級(jí)封隔器脹封于被驗(yàn)夾層，觀察套管溢流變化情況，判斷夾層是否竄槽[6]。當(dāng)封堵井井口溢流很大或無(wú)溢流時(shí)，容易對(duì)夾層是否竄槽作出錯(cuò)誤判斷[7]。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，分層注采井?dāng)?shù)不斷增加，單井層段數(shù)不斷增加，對(duì)夾層的穩(wěn)定性有更高的要求[8]。因此，采用了存儲(chǔ)式壓力計(jì)驗(yàn)竄技術(shù)。

如圖2 所示，該技術(shù)的存儲(chǔ)式壓力計(jì)驗(yàn)竄管柱由存儲(chǔ)式壓力計(jì)、K344-114封隔器、節(jié)流器、絲堵等組成。工作原理：將封隔器卡于夾層內(nèi)，地面打壓8、10、8 MPa，分別穩(wěn)壓5 min，觀察套管溢流情況進(jìn)行初步判斷，起出驗(yàn)竄管柱后，將壓力計(jì)與筆記本電腦連接，軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，觀察油壓和套壓曲線，如圖3 所示，套壓不跟隨油壓，證明該夾層不竄槽；如圖4 所示，套壓跟隨油壓，證明該夾層竄槽。驗(yàn)竄技術(shù)的可靠性指導(dǎo)了分層注采層段和精細(xì)細(xì)分層段的可靠性[9]。

圖2 存儲(chǔ)式壓力計(jì)驗(yàn)竄管柱示意圖

圖3 不竄槽井壓力曲線

圖4 竄槽井壓力曲線

2.2 鉆孔作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督

鉆孔作業(yè)一般通過(guò)驗(yàn)吸水的方式判斷鉆孔質(zhì)量是否合格[10]，主要應(yīng)用兩個(gè)封隔器中間卡節(jié)流器往孔內(nèi)注水的方式，觀察地面觀測(cè)壓力和流量憋放情況，存在驗(yàn)吸水時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確判斷鉆孔質(zhì)量，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求較高，無(wú)法準(zhǔn)確判定[11]。

如圖5 所示，鉆孔作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督工藝管柱由K344-110 擴(kuò)張式封隔器、745-5 節(jié)流器、壓力計(jì)、球座等部分組成。下井后在射孔層段以上打壓檢測(cè)，保證驗(yàn)吸水管柱自身不刺漏，下至目的層位后，打壓8-10-8 MPa，監(jiān)測(cè)油管內(nèi)外壓力，通過(guò)壓力是否跟隨判斷封隔器密封情況，管內(nèi)外壓力差大小判定目的層鉆孔質(zhì)量。

圖5 鉆孔質(zhì)量定壓力檢測(cè)工藝管柱示意圖

從表2 可見(jiàn)，3 口井共進(jìn)行11 段鉆孔質(zhì)量定壓力檢測(cè)，除采油井1檢測(cè)過(guò)程中封隔器膠筒破損外，其余8段均存在管外、管內(nèi)壓力差，即開(kāi)窗成功。

表2 壓力監(jiān)測(cè)曲線數(shù)據(jù)表 MPa

采油井1通過(guò)目的層壓力監(jiān)測(cè)曲線及表2中數(shù)據(jù)可知，目的層1壓差1 MPa，目的層2壓差1 MPa，吸水效果良好，目的層3壓差0，配合壓裂曲線可知，該層未鉆開(kāi)，目的層4、目的層5壓差0，管內(nèi)外壓力曲線跟隨，判斷封隔器在起下過(guò)程中膠筒破損，密封失效，結(jié)合壓裂曲線分析判斷鉆孔質(zhì)量良好。

如圖6 所示，采油井2 通過(guò)非目的層壓力曲線不跟隨，壓差12 MPa，可準(zhǔn)確判斷該井封隔器密封效果良好。

圖6 采油井2非目的層壓力曲線

如圖7 所示，采油井2 通過(guò)目的層壓力監(jiān)測(cè)曲線可以看出，目的層1 壓差2 MPa，目的層2 壓差1 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準(zhǔn)確判斷該井鉆孔質(zhì)量良好。

圖7 采油井2目的層壓力曲線

如圖8 所示，采油井3 通過(guò)目的層壓力監(jiān)測(cè)曲線可看出，目的層1 壓差1 MPa，目的層2 壓差3 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準(zhǔn)確判斷該井鉆孔質(zhì)量良好。

圖8 采油井3目的層壓力曲線

3 結(jié)論

1）通過(guò)不同監(jiān)督管柱的設(shè)計(jì)使用，存儲(chǔ)式壓力計(jì)配合擴(kuò)張式封隔器、節(jié)流器、噴砂器等工具組合成管柱，實(shí)現(xiàn)不同工序的質(zhì)量監(jiān)督功能，以驗(yàn)竄工序質(zhì)量監(jiān)督和鉆孔質(zhì)量監(jiān)督為例，管柱內(nèi)、外壓力曲線變化情況可以充分體現(xiàn)井下作業(yè)質(zhì)量的監(jiān)督全過(guò)程。

2）存儲(chǔ)式壓力計(jì)連接在附加工序管柱底部下井后起出，通過(guò)壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)監(jiān)測(cè)，可全面覆蓋并解讀沖刮通、洗井、釋放等附加工序監(jiān)督質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督管理。

3）存儲(chǔ)式壓力計(jì)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督技術(shù)，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員的匹配，保證作業(yè)施工質(zhì)量，提高作業(yè)監(jiān)督水平，實(shí)現(xiàn)安全可持續(xù)生產(chǎn)，達(dá)到降本增效的目的。

4）地面軟件數(shù)據(jù)的回放，相關(guān)曲線報(bào)表的生成，可作為工序質(zhì)量監(jiān)督的憑證，與A5 系統(tǒng)平臺(tái)連接，聯(lián)合視頻監(jiān)督平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)工序全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)督。