石油工程教材试油部分

.四试油在石油勘探过程中，通过钻井、录井、测井等手段，取得了所钻地层的岩性、电性、油气显示等资料，经电测解释、录井综合解释，提出在钻井剖面中可能含油气地层的评价，这种评价是对地层的岩性、物性、含油性及电性的综合特征认识，是拟定试油层位的基础。试油工作就是利用一套专用的设备和方法，对井下油、气、水层进行直接测试，并取得有关地下油、气、水层产能、压力、温度和油、气、水样物性等资料和有关参数，为最终提交油气储量所做工作的全过程。试油的目的就是将钻井、综合录井、电测所认识和评价的含油气层，通过射孔、替喷、诱喷等多种方式，使地层中的流体进入井筒，流出地面。这种诱导油流的一整套工艺过程，将取得地层流体的性质、各种流体产量、地层压力及流体流动过程中的压力变化等资料，并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种物性参数，对地层进行评价。为了很好地完成试油工作，必须对试油的对象、任务、工作内容、应取得的资料以及取得资料的技术手段（试油工艺）等有充分的了解。一、 试油的任务和要求试油工作的主要任务：1、 了解储层及其流体的性质，为附近同一地层的其他探井提供重要的地质资料，许多探井资料可以初步确定该油田的工业价值；2、 查明油气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类型，为初步计算地下油气的工业储量提供必要的资料；3、 了解储层的产油气能力和验证测井资料解释的可靠程度；4、 试油资料的整理和分析结果是确定一口井合理工作制度的基础，在制定油田开发方案时可作为确定单井生产能力的依据。二、 试油取得的基本资料1、 产能资料。对于自喷层的试油，要录取油层嘴直径、油压、套压、油层及流体温度、日产油、气、水量，油层静压等资料；对于非自喷层，要记录求产深度、恢复时间、求产时间、周期时间、周期产油、气、水量等，油层静压、温度都是必不可少的。2、 测试数据。录取资料应包括封隔器、压力计下入深度、井温与井下压力曲线、关井时间、回收流体数量等。通过测试，要求出地层的有效渗透率、流动系数、测试半径、异常点距离、堵塞比等。3、 样品资料。包括取得油、气、水的相对密度、地面原油和地下原油的粘度、原油中硫、蜡、胶等的含量，凝固点、初馏点、原油含水及地层中部的各种离子含量、总矿化度、pH值等。4、压裂或其它强化措施。主要是录取施工参数及油层强化处理后的产能。三、试油的基本工序试油既可在钻井过程中进行，也可以完井之后进行。常规试油基本工序如下：1、 试压、通井、替泥浆（或洗井）、探人工井底；2、 射孔、观察油气显示、检查射孔质量；3、 求产：包括自喷求产、测液面求产、抽汲（或提捞）求产、泵排求产；4、 测压：测取井底流动压力及地层静压资料，包括自喷井井口油压、套压资料。5、 油层改造：对双低（低产、低渗）产层进行强化处理。6、 封层：封闭产层。一般有注灰、打桥塞、下封隔器、填砂等。三、常规试油油、气井因其地层能量不同，在钻开目的层或射孔后，可遇到两种情况：一种是在一定的液柱压力下，油、气井能自喷；一种是不能自喷。因此常规试油分为自喷井试油和非自喷井试油。1、非自喷井试油对于不能自喷的井，主要采取溢流、气举、抽汲、提捞、螺杆泵、探液面等工艺方法进行试油。（1） 、溢流溢流就是地层流体能连续流到地面但又无法形成喷势。求产之前要安装地面管线，摆放计量池，含气则安装分离器。求产时连续计量，每4h为一个周期。（2） 、气举气举是利用压缩机向油管或套管内注入压缩气体，使井中液体从套管或油管中排出。该方法的优点是比抽汲方法效率高，可以大大提高试油速度。但由于井内降压速度快，因此它只能适用于油层岩石胶结坚实的砂岩或碳酸盐岩的油井排液。对于一些胶结疏松的砂岩，要控制好气举深度和气举排液速度，以免因破坏油层结构而出砂。（3） 、抽汲抽汲就是利用一种专用工具把井内液体抽到地面，以达到降低液面即减少液柱对油层所造成的回压的一种排液措施。抽汲时抽子通过钢丝绳在油管内高速上提下放，把井内部分液体经油管逐步抽出地面，从而降低井内液柱高度。抽汲过程中抽子高速上提时，会在抽子下面造成低压，这对于近井地带堵塞物排出十分有利，从而也可达到诱喷的目的。抽汲不但有降压诱喷的作用，还有解除油层某种堵塞的作用，因此适用于喷势不大的井或有自喷能力但在钻井过程中由于泥浆漏失、钻井液滤失使油层受到损害的油井。对于疏松、易出砂的油层，不能猛烈抽汲，以避免造成油层大量出砂。抽汲时上抽要快，而下放速度要适当，以免钢丝绳在井内打结而出事故。（4） 、提捞提捞是用特制的捞筒下入井内，一筒一筒地将井内液体捞出地面，从而降低井中液面高度，以降低液柱对油层的回压，达到降低液柱高度，诱导油、气流的目的。提捞是一般用于低压井的试油。对于日产量低于2.0m3,井深小于2000m，井筒条件具备，可采用提捞工艺，对低渗、低产的浅井也常用提捞。提捞的缺点是费时、费工，效率低，目前现场己极少使用。（5） 、螺杆泵对稠油、高凝油油井的排液求产，采用常规的排液求产方法难以完成，可采用螺杆泵排液求产。螺杆泵工作时不发生气锁、砂卡，无阀件，运动件只是螺杆，而且排量连续平衡，用在稠油层排液时，不容易造成大量出砂。由于它是用抽油杆传递动力，因而只适用于浅井和中深井使用，也可用于钻杆驱动的螺杆泵直接排排液求产。螺杆泵不但体积小、重量轻、方便适用、节约能源，而且对压后排液井、稠油井、含砂量较大的井以及油气比较大的井也很适用，螺杆泵排液求产可求得连续稳定的产量。（6） 、探液面探液面求产主要用于低压低产纯油层或水层。根据油层的产量大小和套管的抗外挤强度，将井内液面降至尽可能的深度。在产量较低、油层不出砂、套管强度允许的情况下，一般要求将液面降至油层深度的2/3以下。如油层深度为3000m，液面要降至井深2000m以下。在压差的驱动下，油层流体井入井筒，使井筒内液面上升。在油层产量高、液面深、压差大的情况下，井筒内的液面上升速度快，反之则慢。测得某一深度范围的液面上升（亦称液面恢复）速度，就可以计算出某一深度范围的平均深度的产液量。2、自喷井试油（1）、系统试油采用系统试油方法必须在边水供应充足的油藏或注水开发油藏中，油层的压力保持稳定，原油向井中流动呈径向渗流的情况下采用，通常也叫稳定试井。系统试油是通过对油井生产动态的测试来研究油层各种物理参数及油井生产能力的一种测试方法。系流试油的具体方法是因油井的开采方式不同而不同。对于自喷井，一般通过改变油嘴大小来实现；对于抽油机井，一般通过改变抽油机的工作参数(如冲程、冲次等)来实现。对试油工作来讲，系统试油方法通常应用于高产自喷井。地面高压试油流程安装完毕后，进行放喷排液，结束后下电子压力计，关井测静压，开井试油，一般测4个工作制度的稳定产量并测稳定的流动压力。4个工作制度完成后关井测井底压力恢复曲线，最后处理资料。、气井试气气井试气通常也叫系统试气即稳定试井，它是指人为改变气井生产的工作制度，求得不同工作制度下的试井资料，经资料处理，求得地层的产能方程。在现场上采用4个不同内径的油嘴，连续测定4个工作制度，并且每个工作制度必须稳定8h，波动量不大于10%，从而推出无阻流量。试气的基本方法大体可分为系统试气、一点法试气、等时试气、干扰试井、脉冲试井等。现在广泛使用系统试气，即在井口安不同直径的油嘴或针型阀，对井底建立回压进行试气。将油嘴或针型阀由小换大，每改变一次工作制度，都可得出不同的压力和产量，然后根据压力与产量的关系，求得气井的产气能力和产能方程。试气的程序主要有：安装高压流程-放喷-关井求静止压力-测稳定产量和流动压力-关井测井底压力恢复。3、测量压力、静止压力打开试油层后，不排液或排出少量的液体即关井测压，测得的油层中部的静止压力(简称静压)往往代表地层原始状态的压力，所以也称为原始地层压力，是分析油气藏的保存条件、地下水动力系统和生产能力的基础数据。、流动压力流动压力是在自喷求产过程中特定的工作制度下所测得的油层中部压力(简称流压)，流压与静压之间的差值称为生产压差，生产压差与地层流体产出量的关系明确地反映出地层中和井筒内流体的流动阻力和生产状态。测流压的方法可以在生产稳定的情况下点测也可以连续测量。、压力恢复曲线当自喷井试油求产结束后，在正常生产状态下将压力计下至油层中部深度，停放30〜120min然后关井，测出地层压力由生产状态到静止状态的变化过程。在这个过程中压力随关井时间的变化关系可以形成一条曲线，通常称为压力恢复曲线。、压力降落曲线测压降方法与测压力恢复正好相反，是在测定静压后，将压力计下至油层中部深度，停放30〜60min,然后以固定的工作制度开井求产测出静止到稳定生产全过程的地层压力变化情况。生产时间越长，产液量越多，压力在地层中波及范围越大，所以测压力降落曲线可以比测压力恢复曲线的时间长而且可以有效控制，又不影响油井的生产，对地层的探测范围相对要大一些，所以这种方法有时也叫做探边测试。、压力梯度等深测量井筒内不同深度的压力值一般以每100m深度的压力差称为压办梯度，在流动状态下测得的压力梯度为流压梯度，静止状态下测得的压力梯度为静压梯度，主要反映在流动或静止时井筒内流体密度的变化和分布，作为油气井生产分析的参考依据。4、 测量温度试油过程中应取得井下流动温度、油层静止温度及温度梯度等温度资料，温度资料对于地层研究、生产分析及施工设计的制定有重要意义。由于测压和测温一般是同时进行，测静压流压的同时就测得静温和流温，测压力梯度也同时测得温度梯度等数据。5、 录取油、气、水样品试油求产结果为产液的层段，不论其产量高低，一律要求录取油气水样及库存样。、井下高压物性取样新区新层应按设计要求取样，在开井生产时取样，而不要在关井时取样，对于多油层井试油时应分层取样。凡是高压物性取样层需要连续取样，取样位置液柱压力高于饱和压力，并在流动条件下取样，现场化验直至合格。自喷油层，一律进行高压物性取样，用最小的油嘴生产，正常测得井底流压。、地面取样试油井须将井内地面水及混合油排完后取样。若地层出水，每隔8h取样一次，直至水性稳定为止。、地面取气样在流量基本稳定后(间歇井除外)进行取样，用排水取气法取样。在气井生产状态相对稳定下，在井口或分离器出口取样。气井取样作组分分析在油嘴后取样，作产量校正则在分离处取样。、地面水取样为了确定地层水的水型、总矿化度及各种离子含量，一律要取水样。在水性稳定后取样，取样瓶需要保持干燥和清洁，不许用金属容器取样。6、封层技术、注水泥塞注水泥塞技术是一项传统的工艺技术，这套工艺比较简单，经济适用。注水泥塞要达到一次成功，深度准确，需要考虑和注意很多问题。液柱压力与地层压力保持平衡，既不喷，也不漏。如果地层严重漏失，可根据具体情况，先填砂埋住油层。井筒内的液体尽可能保持中性，矿化度不能太高，一般应小于5000mg/L，否则将使水泥在井筒内加速凝固或者不凝固。注水泥塞的管柱要内壁清洁，管柱和井口要密封，保证液体在循环过程中不会“短路”和水泥浆顶替深度的准确。井筒内的液体密度要均匀，顶替和反洗井用液要与井筒内液体保持一致。水泥的标号性能要与注水泥塞位置的井温相匹配，若井温过高，可适当降低水泥浆的密度，或在水泥浆中加入适量的缓凝剂。但必须参照室内的试验数据。反洗井时泵的排量要适当低一些，以免造成水泥塞位置下移。—般的要求是在整个注水泥塞的施工过程中，动力设备和泵应处于完好正常的工作状态，从配制水泥浆开始，到替入、顶替、上提管柱反洗井、再上提管柱将井筒将井筒灌满液体关井候凝，全部过程要紧张有序，不能超过水泥在井温条件下的初凝时间。、丢手封隔器丢手封隔器封层具有操作简便，封堵深度准确、可重复使用等特点。其工作原理、坐封方式与卡瓦封隔器相同。从油管正蹩压，使连杆接头和上锥体同时上移，胀开上卡瓦，卡住套管壁并自锁，当油管与封隔器丢开后，胶皮筒仍处在压缩状态保持密封。与此同时，丢手接头失去束缚，上提油管即达到丢开封隔器的目的。起封隔器时，用专门的打捞矛进入丢手接头，就可以顺利地将封隔器取出。、可钻桥塞可钻桥塞封层技术相对注水泥塞和丢手封隔器来说，施工工序少，周期短，卡封位置准确，误差小于1m,特别是封堵井段较深、夹层很薄时更具有明显的优越性。可钻桥塞根据下井方式，分为电缆输送和油管输送两种。四、地层测试地层测试又叫钻杆测试，它是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试，获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数，从而及时准确地对产层作出评价。这种方法速度快、获取的资料多，是最经济的“临时性”完井方法。1、测试的的作用及目的（1）、地层测试的作用在钻井过程中进行的地层测试称为中途测试，在套管完井后进行的测试称为完井测试或套管测试。无论是哪种测试，都是用钻杆柱或油管柱将地层测试工具（测试阀、封隔器、压力计等）下至井内待测试位置，经地面操作打开或关闭测试阀，对目的层进行测试，测得产层的产量、温度、开井流动时间、关井测压时间、取得流动的流体样品（高压物性）和实测井底压力-时间关系曲线卡片，通过分析处理得到动态条件下地层和流体的各类资料，计算出多种参数，对储层作出评价。地层测试的作用有两点：一是录取资料，由现场测试获取可靠的第一性资料；二是通过对现场测试资料的处理、分析及计算，得到尽可能多的关于评价储层及油井特征的参数，为勘探部署的调整和油气藏开发方案的制定提供全面正确的依据。（2）、地层测试的目的及时验证地层中是否产油气及产油气的能力。探明油气藏边界、油水边界、气水边界及油藏类型。提供计算油气地质储量所必须的部分参数。^了解固井质量，探测套管损坏及管外窜槽情况。由于通过地层测试能直接取得或计算出的地层和流体的特性参数有30项之多，同时地层测试具有测试时间短、效率高、见效快等优势，所以它在石油和天然气勘探和开发中占有很重要的位置，被广泛运用，特别是在海上的油气勘探中，更具有实用性。2、 地层测试的分类地层测试的分类，按不同类型的井可分为裸眼井测试（也可以是中途测试）和套管井测试（又称完井测试）；按测试方式可分为单封隔器测试（常规测试）、双封隔器测试（跨隔测试）和联合作业测试；按工具操作方式可分为提放式操作工具测试（MFE和HST测试）、压控操作工具测试（APR或LPR和PCT测试）和电缆式测试（RFT测试）。常规测试是最简单的一种，封隔器下部只有一个测试层。跨隔测试是在一口井有多层的情况下对其中的某一层进行测试，因此，必须下两个或两组封隔器将测试层上部和下部都隔开。跨隔测试的方法有许多种，有支承于井底的两组裸眼封隔器的跨隔测试，有用裸眼选层锚悬挂于井壁的跨隔测试，有在套管内用两个封隔器进行的跨隔测试，也有用桥塞封堵测试层下部的跨隔测试。3、 地层测试施工步骤（1）、下测试管柱下管柱前要先对井下压力记录仪和温度计进行检查。装好压力卡片，上满时钟，划好基线，证实时钟正常运转后再装入托筒内(这是机械压力计)，电子压力计要根据测试要求选择不同时段的时钟。、装地面流程控制装置下测试管柱至最后一个单根之前，将投杆器、控制头、活动管汇接在单根上，再与测试管柱连接。下至预定井深或井底后，上提1〜2m，将活动管汇与钻台管汇连接好，钻台管汇与显示头、防喷管线连接好，并检查所有管汇、分离器、计量装置上的每个阀门，保证处于工作状态。、进行封隔器坐封计算靠上提、下放测试管柱来操作和控制坐封时，计算理论“自由点”悬重；对于膨胀式封隔器测试系统，则计算旋转钻具的时间。、坐封封隔器测试管柱下至设计深度时坐封封隔器。封隔器坐封后，应密切观察环空液面变化，若液面迅速下降，表明坐封不平，应立即上提管柱关闭测试阀，环空灌钻井液或压井液，查明原因并排除后再下测试管柱，重新坐封。、开井流动及关井测压封隔器坐封后，即可承受上方管柱的重量，并加于多流测试器，延时一段时间后，管柱突然下落25.4mm，测试阀打开，地层液体经筛管和测试器流入油管内，实现开井流动测试。从测试管汇泡泡头处可观察到开井显示，只要被测试层不是干层，都能见到气泡由小到大。测试期间要密切注视环形空间液面是否急剧下降，如出现此情况，表明封隔器未坐封好，必须立即上提管柱，关闭测试阀，以免发生井下事故。还要观察显示头的冒泡情况和准确记录流至地面的油、气、水量。上提管柱，并注意观察“自由点”的出现，即上提管柱时指重表上悬重瞬间不在增加的那个读数。略超过这个读数，再下放管柱加至原坐封封隔器的压缩负荷，在多流测试器换位机构控制作用下，测试阀关闭，实现关井测压过程，并把流动结束时的地层流体收集在多流测试器的取样器内，压力计记录压力恢复曲线。按照设计要求，重复上述过程，即可进行多次流动和关井。测试的开关井次数及开关时间的分配称为测试制度