同心集成式分注井井下封隔器验封测试新技术-塔里木石油与天然气

　第12卷　第1期塔里木石油与天然气TARIMOIL&GAS　2017年3月同心集成式分注井井下封隔器验封测试新技术孟祥娟1　欧阳国强2　栾翠红1　卢培华1　曹献平1(1.中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院　新疆库尔勒　841000;2.中国石油塔里木油田分公司开发处　新疆库尔勒　841000)摘　要:同心集成式分层注水工艺一次投捞可实现井下各层流量调配,是塔里木油田超深井和水平井首选的分层注水工艺之一。目前对该工艺管柱井下封隔器的密封性检测均采用试井曲线法间接获得,测试结果既不直观又不定量,不能很好地满足现场需要,且套管保护封隔器的验封采用油套压法,无法保留直接的测试资料。为此,开发出了一套可快速定量验封的测试新技术,取得了较好的应用效果。对该测试技术系统组成、工艺方法和测试资料的分析评价进行了介绍。该技术工艺简单、测试周期短、测试成本低、测试结果量化直观、对正常生产影响较小,可实现封隔器验封工作常态化。关键词:同心集成式分注井;封隔器;验封;测试收稿日期:2016-06-20第一作者简介:孟祥娟(1982—),女,汉族,山东德州人,工程师,2006年毕业于山东大学化学专业,双学士,现主要从事采油工艺及相关技术研究工作。E-mail:[e-mail]　Tel:[phone]　　由于同心集成式分层注水工艺具有一次投捞即可实现井下各层流量调配的优点,所以在超深井和水平井分注上得到了较广泛的应用,但目前同心集成式分层注水工艺均采用试井指示曲线法间接地分析封隔器的密封性,不能很好地满足现场需要[1-3]。该技术主要通过分层稳定试井方法获得各层的吸水指示曲线,然后再根据曲线形态分析判断各封隔器的密封性[4,5],主要存在以下不足:①测试结果不直观,需后期分析处理后才能获得;②测试结果只能定性,不能定量,且测试结果具有多解性;③测试工艺过程较复杂,周期较长,一般需3d左右;④测试成本较高;⑤测试过程中对正常生产影响较大(需井口调整3~4级稳定注水量);⑥套管保护封隔器验封采用油套压法,无法保留直接的测试资料[6-8]。针对同心集成式分层注水管柱验封测试技术存在的问题,开发出了一套可快速定量进行验封测试的新技术,较好地解决了现有技术存在的问题。1同心集成式分注管柱结构同心集成式分层注水管柱主要由1个配水器和2个封隔器组成,见图1,其特点是一个芯子中集成了2个水嘴,与配水器工作筒配合可实现超深井和水平井的两级两层分注。由图1可以看出,其上层注水经芯子中心、上层水嘴及芯子出水孔注入地层;下层注水则是通过配水器工作筒上的桥式水道、经下层水嘴及芯子出水孔注入地层。同心集成式分注管柱的主要优点是投捞一次芯子即可同时调配2个层的流量。测试仪器系统主要由存储式双传感器压力计(下称验封仪器)和验封芯子等组成,其结构见图2。验封仪器主要由电池、电路板、上下高精度压力传感器组成。图1　同心集成式分注管柱图2　同心集成式分注管柱验封仪器系统组成第1期孟祥娟等:同心集成式分注井井下封隔器验封测试新技术2井下封隔器验封测试原理2.1分注封隔器验封测试原理验封仪器入井、坐封于配水器工作筒后,将油管分为上下2个压力系统(图3),上压力系统(即油管压力系统p1)直接作用于验封压力计的上传感器并通过工作筒桥式通道的出水孔作用在下封隔器的下胶筒;下压力系统(即上层回压p2)直接作用于上封隔器的下胶筒和下封隔器的上胶筒,并通过配水器的上层出水孔作用在验封压力计的下传感器上。此时在井口通过“开—关—开”注水阀门(一般各为10~15min)的方式改变油管压力,验封仪器就会记录两路压力值p1和p2,如果下封隔器严密,则p2则不会随p1变化(相反整个过程p2会呈下降趋势,下降速度与地层的渗透能力有关),即两路压力会出现明显差异,否则下封隔器密封不严。图3　分注封隔器验封原理示意图2.2套管保护封隔器验封测试原理当分注封隔器验封测试完成后保持关井,倒井口流程,关闭来水阀门、打开油套管生产阀门和总阀门(图4),此时油套管为同一压力系统,套管保护封隔器与分注封隔器之间形成另一个压力系统。上压力系统,即注水压力p1,通过来水阀门、油套管生产阀门和总阀门(油套环形空间)作用于套管保护封隔器的上胶筒和验封压力计上传感器上;下压力系统,即上层注水层地层回压p2直接作用于套管保护封隔器的下胶筒,同时通过配水器上层出水孔传导给验封压力计下传感器上。此时,井口通过“关—开—关”注水阀门来改变p1,对比p2,即可分析套管保护封隔器的严密性。2.3定量分析原理验封时的开关井操作,井口压力表可显示对应图4　套管保护封隔器验封原理示意图的压力变化值(压力差),剔除管损和压力表的误差,则是作用在封隔器胶筒上下的实际压力,其压力差即为测试时的实际压差。通过验封压力计测得的封隔器胶筒上下压差与井口开关井时的实际压差的比值即为封隔器的严密程度。3井下封隔器验封测试步骤3.1检测、安装仪器检测仪器,压力精度为0.1%或0.05%,量程应大于该井注水压力的20%以上。与回放仪连接通讯正常,并设置采样频率(为5~10s/点)。清除仪器内及回放仪内原来的测试数据,电池电压满足测试要求。用试井车捞出注水芯子,更换为上述验封仪器系统。3.2投验封仪器系统测试关井停注后,将验封仪器投入井下工作筒中,用专用工具冲击芯子使其完全进入工作筒并密封严密。分注封隔器验封测试。进行“关—开—关”井操作测试,即关井测试5~10min,然后开井注水测试5~10min,最后关井再测试5~10min。开井测试时的油压控制:一般应比正常注水时高20%,有特殊要求时可按设计压差控制,但不能超过封隔器最大工作压差的80%和地层破裂压力的80%。套管保护封隔器验封测试。待分注封隔器验封测试完成后,倒井口流程,关闭来水阀门,打开油、套管生产阀门和总阀门,同样实施“关—开—关”注水阀门的操作进行测试,要求同分注封隔器测试步骤。3.3捞出测试芯子恢复注水测试完成后捞出验封测试仪器系统,现场回放测试数据,分析封隔器的密封性。如果测试结果显示封111塔里木石油与天然气2017年3月隔器不密封,则首先应查找测试仪器系统本身的密封性,整改后重新验封直至结果可信。如果测试结果显示封隔器密封,则应对原注水芯子进行检查无误后,投入井下并进行正常注水,至此完成现场测试。4验封测试资料解释方法及评价4.1验封压力曲线的绘制将所测试的数据读入计算机,剔除异常数据后在同一直角坐标系中绘出压力—时间的关系曲线,即构成验封压力曲线。4.2验封压力曲线的分析及评价分析方法:如果封隔器上、下压力曲线台阶差别明显,压力差与开关井时的井口油压压力差相当(应消除管损和井口压力表的误差),则封隔器密封;如果封隔器的上、下压力曲线台阶差别不明显(压力差明显小于井口开关井的压力差),此时有2种可能:一是该封隔器不密封,二是测试仪器系统本身坐封不密封。对测试仪器系统本身坐封不严的井层,应更换密封圈重新测试。测试曲线具体分析如下。(1)封隔器密封:上压力曲线台阶明显,下压力曲线不变或呈缓慢下降趋势(与渗透性有关,见图5),最佳工况曲线是最大压力差基本与测试时井口开关井压力差相等。图5　封隔器密封验封曲线图6　封隔器渗漏验封曲线(2)封隔器渗漏:曲线有明显台阶,但开井测试时下压力曲线有随上压力曲线上升的趋势(图6),且压差明显小于测试时井口开关井压差。可用测试时井口开关井压差与曲线压差的百分比(计算时需考虑管损和井口压力表的误差等因素)判断渗漏程度,建议按以下指标评价漏失程度:微渗,一般为80%~90%;小渗,一般为65%~80%;中度渗漏,小于65%。(3)封隔器完全漏失:开关井作业时上下压力曲线完全重合,见图7。图7　封隔器漏失验封曲线5结论根据同心集成式分注管柱结构特点及井下分层流量测试原理,利用存储式双传感器压力计开发出的压差法验封测试技术和与之配套的解释技术,较好地解决了同心集成式分注管柱井下封隔器的验封问题,相比传统的试井指示曲线法,该技术具有以下特点:工艺简单,与常规分层流量测试工艺基本相同;测试周期短,整个测试仅需3h左右;测试成本较低,仅有试井法的25%左右;测试结果量化直观,现场即可分析渗漏程度;对正常生产影响较小。该技术可较好地实现同心集成式分注管柱封隔器验封工作的常态化(可随时进行),从而为管柱正常注水提供依据。参考文献[1]张振芳,邵彦丽,牛金中,等.压力流量计验封工艺技术研究[J].油气田地面工程,2003,22(5):42-43.[2]孙合营,刘云滔,谢桂青,等.注水井多级封隔器逐级验封技术研究与应用[J].石油天然气学报,2008,30(3):393-394.[3]LiuHe,XiaoDanfeng,ZhaoLizhi,etal.Integratedtechnologiesoftestingandcontrollingforhighefficiencyseparatelayerwaterinjec-tion[R].IPTC12516,2008.[4]邓索.分注井验封工艺技术在宝浪油田的应用[J].油气井测试,2006,15(5):66-67,69.[5]于九政,陈伟,晏耿成,等.多级分注井封隔器研制与应用[J].石油矿场机械,2012,41(11):66-68.[6]LiuHe,GaoYang,SunFuchao,etal.OverviewofkeyzonalwaterinjectiontechnologiesinChina[R].IPTC16868,2013.[7]钟声,柴国兴,李文波,等.多级封隔器验封与动态检测管柱的研究[J].油气井测试,2003,12(6):40-41.[8]JOHNBroussard,CHEVRONTexaco,ALEJANDROHaiek,etal.Multizonalisolationtechnologyforinjectiontestingandstimulationtreatments[R].SPE91452,2004.211