试油技术现状及发展方向-1023

试油技术现状及发展方向主讲：张冕二○○六年十月主要内容第一部分概述第二部分试油测试技术的进展第三部分试油测试先进技术介绍第四部分存在问题及发展方向第一部分概述试油是物探—钻井—测录井—试油—综合地质研究五位一体油气勘探中的一个重要环节，是勘探成果的最终体现并为开发方案的编制提供依据，起到了承上启下的作用。试油的目的就是将钻井、综合录井、测井所认识和评价的含油气层，通过射孔、替喷、诱喷等多种方式，使地层中的流体（包括油、气和水）进入井筒，流出地面。这一整套的工艺过程，将取得产层流体的性质、产量、地层压力及流体流动过程中的压力变化资料，并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种参数，对地层进行评价。因此试油是油、气勘探取得成果的关键环节，所取得的成果是勘探开发的科学依据。准确录取试油资料及成果必须依靠先进合理的试油工艺。随着我国石油天然气勘探开发的进一步深入，低渗、特低渗复杂油藏、高温高压油藏、高含硫油藏等已经开始成为勘探开发的主要目标，这就需要我们不断研发创新先进的试油测试技术，提高服务水平，以满足新形势的需要；另外试油工作量也在逐年增加，据中石油石油工程技术承包商协会统计，2005年井下作业会员单位完成试油测试工作量4348层，同比2004年增加688层，充足的试油测试工作量也为我们研发先进的试油测试技术提供了保障。第二部分试油测试技术的进展1、用封隔器分层试油工艺井下封隔器:支撑式封隔器卡瓦封隔器水力压缩式封隔器水力压缩式双卡瓦封隔器裸眼井中使用的水力密闭式封隔。一、常规试油工艺工艺的特点:（1）对目的油层是一次射开多层，然后下入多级封隔器将测试层段分成单层、二层、三层，最多达到五个层段，可同时进行多层测试；（2）测试方法除地面计量外，在井下管柱内装置分层压力计，产量计和取样器测取分层的流动压力、分层产液量及分层液体样品。这一试油工艺可以在求某层产量的同时，测取分层的流动压力，或在测某层压力恢复曲线时，对其它层段调试产量或进行取样；（3）在多层测试中如发现出水层段，可以不起出油管管柱，投入堵塞器堵水后继续测试其它层段。2、注水泥塞试油工艺注水泥塞上返试油就是在很短的时间内，从地面将一定数量的水泥浆顶替到已试油层与待试油层之间的套管中，待水泥浆凝固后形成—水泥塞，封住已试油层，然后再射开上面试油层段，进行诱喷，求产等工作．通过这种注水泥塞的方法，自下而上地逐层试油可得到分层试油资料，这种分层试油方法速度较慢。3、桥塞试油工艺桥塞试油的实质是用桥塞代替水泥塞，其工艺和录取资料的方法与水泥塞相似。优点：方法简单、使用方便、缩短作业周期、减少对油层的污染和井下事故的产生。尤其是随着深部油气层的勘探和开发，多层油气井的增多，在试油过程中，遇到高压油、气、水、大漏层及层间距很小时，桥塞试油更显其优越性。按照封层技术的解封方式和用途可分为三大类:可钻式(永久式)桥塞封层技术，可回收桥塞封层技术，多功能桥塞封层技术。4、试气方法（1）常规回压试井又称系统试井，连续测试三个以上的稳定工作制度后关井测取压力恢复曲线，建立该井的产能方程，解释气层参数。针对气层渗透性好，产量较高的井。常规回压试井qsc～t和pwf～t图（2）等时试井以不同产量生产相同时间，并且在每一产量生产后均关井至压力恢复到或接近气层静压，最后以一定产量生产至流动稳定，关井测取恢复曲线，建立该井的产能方程，解释气层参数。针对气层渗透性较差，产量较低的井等时试井qsc～t和pwf～t图（3）改进后的等时试井是对等时试井的改进，即每个生产制度完成后关井时间也相同，不要求压力恢复到气层静压，最后仍以某一产量生产至稳定后关井测取恢复曲线。大大的缩短了试井时间。改进后等时试井qsc～t和pwf～t图（4）一点法试井一点法试井技术是相对于多点(一般不少于四个点)试井技术而言的。它同多点试井技术的根本区别就在于对已知地层压力的气井，只需要测得一个工作制度下的稳定产量及与该产量相对应的稳定井底流压，就可以完成多点试井的任务，计算出气井的绝对无阻流量、产气方程、流动效率、绘制出IPR曲线(也称产能曲线)等。一点法试气技术具有工期短、资料准确可靠，能源浪费少，安全系数高的特点。因此，是目前普遍采用的试气方法。二、近年来试油测试工艺的进展近年来，试油测试工艺技术和资料解释技术取得了突破性进展。试油测试工艺技术形成了常规套管测试和裸眼中途测试两大技术系列，可满足完井后各种尺寸套管井的试油测试和钻井中途测试录取资料的要求。在常规套管测试方面，针对斜井、深井、含H2S气体、高压气井等高难度井测试的需要，在MFE常规套管测试技术的基础上，研发了PCT、APR两种压控测试技术，扩大了测试应用范围；在钻井中途测试方面，在支撑式裸眼测试技术的基础上，开发了膨胀式裸眼测试技术，以适应软地层、大肚子井眼、键槽式井眼及冲刷地层测试的需要。膨胀式裸眼测试技术应用最大井深5746米，最小井深690米。配套技术油管传输负压射孔与地层测试联作、地面直读测试、电子压力计试井等新技术和排液新技术成熟配套，大大提升了试油技术的水平。尤其是大港以三联作、跨隔三联作、四联作作为代表的试油测试技术，能满足于井深6000米、温度180℃、井底水平位移3200米、最大井斜60°以内的油、气井及煤层气井中，且在高精度电子压力计、射流泵以及三相分离器配合下，资料全准率达到99.8%。目前已经进入辽河海上、冀东、长庆、西北局探井市场。开发的低伤害无固相射孔液体系、延时点火装置、定向射孔技术、不压井作业工艺及引进哈利伯顿水力喷射技术。在水平井试油测试中效果显著。特殊储层、井况方面在高含硫气井试油完井作业中，四川局分别综合采用了锚定式永久完井封隔器完井管柱、特殊高抗硫采气井口、特殊扣防硫油管、钻采院三级降压地面测试流程等比较成熟的工艺技术，为大规模开发川渝油气田高酸性气藏提供了强有力的技术支持和技术储备。在深层气井试气方面，大庆以实现缩短试采周期、提高试井资料采集传输及时性，先后引进开发SC-1型地层测试工具、保压环空加压全通径测试工具、SPARTEK等五种电子压力（温度）计和标定仪等配套系列地层测试工具和采集仪表，形成了一整套深层气井试气方法，完善了短期试采技术，开发应用了长时间储存直读一体化电子压力计，开发了现场地面自动采集和无线传输技术和不动管柱压裂排液求产一体化密闭施工技术，从工具、仪器、技术、工艺上，满足各种不同工况试油测试工作的需要；在高温高压深井的试油测试中，塔里木油田经过13年的努力，形成了九大特色技术：深井长裸眼中途测试技术、大斜度井、水平井测试技术、高压油气井测试技术、高压气井试井评价技术、深井射孔技术、砂岩解堵酸化及碳酸盐岩酸压裂技术、深井加砂压裂技术、试油资料数字化录取技术、管柱力学校核分析技术，为塔里木油气田的勘探开发发挥了重要作用；辽河形成了MFE套管常规测试、套管跨隔测试和砂泥岩裸眼测试工艺技术系列，实现了砂泥岩裸眼跨隔测试；华北针对高凝油、普通稠油井试油，开发了油管泵试油工艺，在H2S和CO2含量高的试油测试方面实现了较大的技术发展；玉门的深井试油技术，可以在井深4000-6500米、温度120-130℃、压力40-78.7MPa的探井中完成配套试油作业。在资料解释方面围绕提高资料解释的准确率，先后引进了Flopetrol公司、EPS公司、ICT公司及SSI公司等的解释软件。在消化吸收国外软件的基础上，结合国内外生产实际，研制了WTC解释软件、DHC解释软件、低渗透非自喷井测试资料解释软件和气井解释软件，满足了试油测试资料解释的需要，取得了较好的应用效果。长庆根据低渗透油气田的特点，开发了产能试井资料综合处理、油气井压力恢复试井解释、地层测试资料综合解释、非自喷（抽汲）压裂井试井解释、“一点法”试气等技术，形成了适应低渗透油田测试试井的综合技术。第三部分试油测试先进技术介绍射孔完井工艺技术经历的三个阶段：第一阶段（1967年-1981年），以SQ691跟踪射孔仪、泥浆压井、WD67-1型射孔器射孔为标志的准确打开油气层射孔工艺技术阶段；第二阶段（1982年-1995年），以清水压井过油管射孔、负压射孔、射孔液应用为标志的保护油气层射孔工艺技术阶段；第三阶段（1996年-目前），以深穿透射孔、复合射孔、数字化射孔仪为标志的解放油气层射孔工艺技术阶段。近年来，通过深化射孔理论研究，完善配套工艺，缩短了射孔完井技术与世界先进水平的差距，总体水平已接近国际先进水平。一、射孔技术1、超深穿透射孔技术采用127弹、1MD3弹等穿透能力较强的射孔弹与不同射孔枪型进行合理组配，提高了射孔穿深，进而提高完井效果，满足不同储层及措施对射孔的要求。弹型枪型混凝土靶打靶数据（mm）适用类型新名称套管规格平均穿深平均孔径DP41RDX-18951/2″54310.2直接压裂DP44RDX-110251/2″63911.6直接压裂自然产能DP44RDX-310251/2″65711.8自然产能DP44RDX-510251/2″85612.2自然产能常见的超深穿透系列射孔器性能主要适用于中、高渗储层的射孔直接投产及低渗致密储层的射孔后直接压裂酸化作业。2、定方位射孔技术定方位射孔技术的特点：结合地应力解释，按人工裂缝形成的方位进行射孔。这样，在多个薄互层进行限流法压裂时，避免了压不开的现象，同时又解决了因射孔孔眼与人工裂缝不一致，引起拐肘现象而导致的砂堵问题。另外，还可以结合地质构造等情况进行射孔（如朝着砂体部位射孔、避让断层射孔等），提高试油压裂效果。基本原理：利用油管输送管柱的定位短接和电缆校深组合，按设计要求的深度位置和方位，通过调整和校正后进行定方位射孔。目前，这项技术性能已达到耐温125℃，耐压50MPa，方位测量精度0.4，定方位精度误差小于6°。3、复合射孔工艺技术将射孔技术与高能气体压裂有效结合，一次下井完成射孔和高能气体压裂两道工序，以解除钻井、固井、射孔等过程对地层的污染，改善近井地层导流能力，提高射孔完井效果。复合射孔器名称技术特点分体式复合射孔器根据储层情况优化药量一体式复合射孔器压力上升速度快，峰值压力高二次增效复合射孔器综合分体式和一体式优点复合射孔技术系列表主要是针对提高薄差油层的完善程度，在提高射孔穿深的基础上，形成复合射孔技术。一体式复合射孔技术在大庆、胜利、新疆、吉林等油田应用2977口井。在国外的哈萨克斯坦、印尼应用了88口井，工艺成功率100％。1、三项工序一次下井完成联作2、可负压、不压井,不换管柱,避免油层污染3、采用水力泵排液,最深负压可达3500m以上,实现深排高产、解堵目的4、可实现长时间连续排液求产目的5、动力液加温(可达85℃以上)或加降粘剂,可满足高凝稠油需要6、单层试油平均可缩短周期3-6天,节约费用10-20万元7、加防砂皮碗适用于出砂井8、工艺简单、资料录取齐全准确油层油管定位段节水力泵滑套出口托砂皮碗球座托筒测试阀封隔器筛管油管点火头射孔枪射孔测试排液1、射孔、测试、排液“三联作”技术二、地层测试技术方面（一）套管井测试技术系列一关水力泵排压井起管二开二关三联作试油井底压力展开图射孔、测试、措施、排液四联作工艺是通过研制和改进投捞式测试装置、压裂水力泵、悬挂导流器、泄压装置等配套工具，取代了原来联作管柱中使用的内置压力计、普通筛管，克服了原来四联作技术无法及时读取压力数据和进行压裂等大型措施施工的缺点，该联作工艺集成了探井试油作业的射孔、测试、措施、排液等四道主要工序，能够求取产能、液性、压力资料，可以满足酸化、压裂等大型措施作业对管柱的要求，实现了真正意义上的试油、措施四联作，非常适合于低孔低渗储层的试油试采作业。2、射孔、测试、措施、排液四联作工艺技术管柱结构

①射孔、测试、措施、排液四联作管柱Ⅰ型-通过悬挂导流器提供压裂通道②射孔、测试、措施、排液四联作管柱Ⅱ型-通过丢枪装置提供压裂通道油层减震器人工井底托砂皮碗定位短节水力泵点火头可投捞式测试装置封隔器枪身悬挂导流器射孔、测试、措施、排液四联作管柱结构图Ⅰ型油层减震器人工井底托砂皮碗定位短节水力泵点火头可投捞式测试装置封隔器枪身丢枪装置射孔、测试、措施、排液四联作管柱结构图Ⅱ型主要工艺特点①采用投捞式测试装置，实现求取产能、液性、压力等试油资料的目的，又可以进行酸化、压裂等改造措施，适合于各类非自喷井的试油试采作业。②使用可投捞式测试装置，可以根据需要对录取的资料进行地面读取和解释，大大方便了试油试采过程中下步方案制定的准确性和及时性。③射孔方式不能采用打压点火，必须采用投棒方式，因此该工艺不宜在井斜超过50º的大斜度井中采用。④该工艺功能丰富、结构相对简单，施工安全环保，利于油气层保护。适用范围及功能①适合于进行试油、测试作业包括稠油和出砂的各类井；②适合于需要进行酸化或压裂措施改造的井；③需要排液求产，落实产能、液性和压力资料的井；④需要通过措施前后对比分析，对地层进行系统的认识和评价的井；⑤处在敏感地区，对油气层保护和安全环保有特殊要求的井；⑥适用于海上或陆地试油试采作业，施工井井斜不超过50º。3、PCP泵+MFE联作稠油试油技术工具入井后首先进行MFE测试开井关井取得油层压力、温度、压力恢复等测试资料，然后在MFE测试阀开井状态下，加热电缆加热，PCP泵开始工作把井内液体陆续排到地面，使原油在排到地面前始终处于易流动的温度条件下，直到求产结束取得油层产能、液性。4、跨隔射孔测试联作工艺用跨隔的方式对试油目的层进行射孔、测试等工艺联作的综合试油方法，适用于一井多层、逐层试油，抛弃传统试油工艺中下桥塞、注水泥塞、钻磨水泥塞等的繁琐施工，使试油作业优质、高效、快捷。工艺原理：

在两级封隔器之间安装有专门设计的射孔枪、引爆系统及爆炸瞬间高压释放装置，当此管串与地层测试系统（如MFE的层测试器等）一起下入井中时，就可根据本井的设计情况，任意选取所需射孔井段，当射孔枪对准目的层后，由上下两个跨越目的层的封隔器将其密封，然后引爆射孔枪，射孔枪引爆后直接进行地层测试。施工完成后将施工管柱全部取出。工艺特点：①采用两级封隔器跨越封隔目的层，实现多层井试油。②试油时无需封堵任何已射孔井段，施工层位的先后顺序可以任意选择。③射孔时两级封隔器已座封，射孔后能消除压井液对地层的污染，使所录取的地层资料更真实、更准确。④下封隔器以下可装载监测压力计判断密封情况，避免因密封不好造成的对地层的误解。⑤独特的安全起爆装置，可防止中途射孔的事故发生，适用于深井传输射孔和测射联作工艺。⑥试油时口袋可控制到最小，有效消除井筒储集效应，缩短出参时间，对低压低渗层出参非常有利。5、压控式测试技术压控式测试工具主要包括PCT工具和APR工具工具的最大优势在于操作中不需要移动管柱、采用从环空加压操作测试阀的方法。近年来，随着国内一些油田含H2S气井、侧钻斜井等复杂井的日益增多，MFE等常规工具在操作可靠性、安全性等方面难以满足复杂井施工的需要，压控式测试工具可以很好地解决这些问题。振击器下旁通接头油管托筒RTTS封隔器安全接头减震器起爆器射孔枪上旁通接头油管配合接头LPR-N阀RD安全循环阀放样阀RD循环阀RD取样器液压旁通阀

压控式测试工具主要特点：（1）井底开关井、取样、循环压井由环空压力进行控制，不需要活动管柱，操作方便、安全、可靠。（2）全套工具能承受高压,并且拥有大通径,适合高压油气井测试。（3）工具防硫、耐酸，适用于硫化氢气井测试及酸化、挤注作业。（4）满足高温高压井、大斜度井、含H2S气井等特殊工艺井测试，适用海洋施工作业。（5）综合作业能力强,能够与射孔、试井等设备配合一次管柱完成多项综合作业。（二）裸眼中途测试技术钻井过程中发现油气显示后及时采用中途测试，可大大减少因人为因素造成的损失，并可大大提高综合经济效益。测试工作的最终目的是解决一个构造或一个圈闭是否具有开采价值，并找出其中的潜在因素。通过裸眼中途测试能够真实地反映地层的原始面貌和达到测试目的。目前裸眼中途测试分为井底支撑式坐封及膨胀泵打压坐封两种坐封方式。其中膨胀工具具有更大的膨胀度和更长的密封段，能适应大肚子、有键槽和松软的地层。近年来华北测试公司在各油田已完成各类裸眼测试近100井次，获得了显著的经济效益和社会效益，为发现新油气层提供了及时、高效的科学技术手段。1、膨胀式裸眼测试技术

在国外，膨胀测试技术应用已经相当普及，特别是加拿大，近38%的裸眼井测试采用了膨胀测试技术。由于我国膨胀测试技术起步较晚，再加上地质条件的制约和限制，导致该技术在应用上难以发挥。近几年，在塔里木探区、华北探区应用膨胀工具测试40余井次，占试油工作量的4%左右，取得了较好的效果，但只是国外应用率的十分之一，需要在国内各油田加大膨胀测试技术的研究工作，扩大裸眼膨胀测试技术的应用范围，加大这项技术的推广力度。技术特点：适应井况：套管井、裸眼井胶筒有效密封长1.2m，胶筒膨胀系数1.4，对复杂地层(大肚子、键槽，冲刷、垮塌等)具有良好的封隔效果。测试时双级封隔器上下连通压力平衡，避免了起下钻时对井壁的破坏。工具一次下井可进行多次座封测试。2、深井长裸眼中途测试技术裸眼尺寸133/8〞171/2〞121/4〞133/8〞171/2〞81/2〞95/8〞121/4〞133/8〞171/2〞6〞(或57/8〞)95/8〞121/4〞7〞81/2〞裸眼测试方式膨胀式跨隔双封支撑跨隔单封支撑优点：勘探开发一体化，节约套管费用，节约勘探开发成本技术难点：1、井径不规则，坐封位置选择难度大2、起下工具困难，易埋卡封隔器；3、开关井操作难度大。关键技术：井筒准备+精确座封位置133/8"套管测试段测钻点人工井底（三）大斜度井、水平井测试技术133/8″×801.6295/8″×5210.3351/2″×4910.77-5586.4951/2″P-T封隔器23/8″钻杆KOP:4989射孔枪33/4″MFE5″钻杆61/2″钻铤31/2″钻铤171/2″×804.00121/4″×5212.9581/2″×5590.00断反阀泵反阀大斜度井、水平井测试经历了从直井到斜井的发展过程，一般都采用将封隔器座封在直井段进行测试的方式。这种方式由于封隔器距离测试层一般长达200-300m，影响了测试效果。塔里木油田在充分借鉴大斜度井、水平井钻井管柱力学设计的基础上，采用直井的常规压控式测试工具设计并改进了大斜度井、水平井测试管柱合施工工艺，将工具送入水平井段作业，取得了工艺成功。测试井深4300～5500m、井斜50.3。～90。。大斜度井、水平井测试管柱特点：①将封隔器上方的钻铤配置在接近造斜点的直井段，提高封隔器座封的操作负荷；②封隔器上方和下方各配置扶正器，使封隔器居中井眼轴线位置，利于保护胶筒减少入井过程中的磨损，并在坐封时均匀膨胀提高其密封能力；③采用刚度较小的柔性钻具组合通过造斜段的管柱并配置圆头引鞋，有利于测试管柱顺利通过斜井段和水平井段。④测射联作时校深短节置于直井段内，准确丈量下部管柱长度，确保射孔精度。三、排液技术排液技术作为试油技术中一个重要的环节，直接关系到试油成果的准确获取，尤其对低渗透储层的试油显得尤为重要。目前常用的排液技术主要是机械抽汲方式。随着低压、低渗透储层的勘探开发、滩海地区特殊工况对试油的需要，发展和开发出了连续油管排液技术、气举阀气举排液技术、水力射流泵排液技术等，广泛用于试油气排液作业中。管柱结构：MFE测试器监测压力计目的层筛管接头减震器人工井底托砂皮碗定位短节水力泵点火头压力计封隔器枪身传压孔球座1、水力射流泵排液技术地面泵注设备可长时间连续排液施工，掏空强度大,排液速度快；排液深度大、安全性高；泵芯携带的压力计及取样器可测得井底排液流压、温度和提取样品。与射孔、地测、排液测试联作可缩短施工周期，减少地层的伤害。工艺特点2、连续油管+液氮排液技术连续油管气举是用连续油管车把连续油管根据井筒液面下到一定深度，在油管中建立起循环通道，利用氮气从连续油管注入通过连续油管与生产管柱的环形空间携带液体返出，达到排液目的。连续油管可以逐步加深下入深度，逐步降低井底回压，减少回压突降对地层造成的伤害，具有施工快捷，排液深度大且彻底，安全程度高等优点。3、气举阀气举排液技术—“压裂快速返排技术”该技术是在压裂管柱上配套高压气举工具，压裂施工结束后不起出压裂管柱，直接采用气举方式实现压裂液快速返排的一项技术，是压裂工艺和气举技术的结合，主要应用于地层压力维持水平较低的中低渗透油藏压裂后压裂液的返排。该技术能显著提高压裂液返排率、缩短排液时间，对强化压裂效果，提高油井有效利用率具有十分重要的意义。3-1/2UPTBG一级排液阀二级排液阀三级排液阀封隔器喇叭口3-1/2UPTBG一级排液阀二级排液阀喇叭口分层压裂返排管柱合层压裂返排管柱适用范围①适用于合层压裂管柱的快速返排；②适用于分层压裂管柱的快速返排；③排液深度：决定于套管强度允许的最大排液深度；④适用套管内径：大于或等于121.36mm。技术特点①压裂后不动管柱即可实施快速返排，简化作业工序，缩短压裂液在地层的滞留时间,避免伤害地层；②压裂液返排速度快，全井返排时间为4—8小时；③返排液量大，可一次性返排至井底；④配套设备少，工艺简单可靠。第四部分存在问题及发展方向石油工业快速的发展，使试油技术有了突飞猛进的发展，积累了丰富经验，也取得了显著成效，为油气资源的勘探做出突出贡献。但是随着油气勘探不断深入，对复杂油气藏、低压低渗油气藏、高温高压油气藏、滩海油田等的试油技术提出了新的要求；超深井、水平井、大斜度井、分支井等复杂井况的试油技术也提出了新的课题。为今后试油技术的发展明确了方向。一、高温高压深井试油测试技术高温高压深井是当前油气勘探的一大难点，尤其是中途测试工艺在高温高压深井和地质情况复杂井的应用受到了限制。虽然在塔里木油田进行技术攻关试验，但仍然没有取得突破性进展，目前主要攻关内容：测井资料、岩石力学实验对岩石的承压能力进行评估；引进或研制耐高温、大压差的裸眼封隔器；管柱一次入井多次分层测试及多次取样的工具和工艺。二、