預置式油井分層流體取樣技術研究及應用

胡占暉

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司,黑龍江大慶163453)

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

預置式油井分層流體取樣技術研究及應用

胡占暉

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司,黑龍江大慶163453)

研制了一種通過作業施工預置式油井分層流體取樣技術。使用井下取樣器或井下開關器與封隔器、監測壓力計組合的取樣管柱,在油井正常生產狀態下獲取2～6個分層段流體樣品,通過化驗分析了解分層段產液的油水比例、礦化度、離子濃度、黏度、界面張力等信息。該技術還能提供分層段監測壓力資料。現場應用表明,該技術可作為產出剖面測試技術的補充,了解某些高含水、有特殊需求的多層合采油井分層生產狀況;對三元復合驅等驅油新技術現場試驗進行跟蹤評價;了解油井分層段生產狀況,對驅油新技術應用效果進行評價和驗證。

生產測井;流體取樣;壓力測試;分層;井下作業;管柱

0 引 言

為提高采收率,大慶油田正開展三元復合驅等驅油新技術現場試驗,需要對驅油新技術投入使用不同時期、不同層段的應用效果進行分析評價。為此,開發了一種預置式油井分層流體取樣技術,可以在油井正常生產狀態下獲取2～6個層的分層段井下流體樣品,通過對分層流體樣品進行物化分析了解各層生產狀況。

1 油井分層流體取樣技術研究

油井井下流體取樣可以使用電纜地層測試器[1]以及過環空流體取樣器[2]。電纜地層測試器能夠進行分層段流體取樣,但無法在油井正常生產時進行流體取樣;過環空流體取樣器可以在油井正常生產時進行合層流體取樣,但無法實現分層流體取樣。這2種儀器均無法在油井正常生產狀態下取得分層流體樣品。

參考機械分采及堵水技術[3]以及分層產出狀態測試診斷及配產技術[4]使用的管柱結構,設計了分層流體取樣配產管柱(見圖1)。丟手式分層流體取樣管柱使用Y341型封隔器,使用液壓方式坐封,配合丟手接頭使用,最多可以實現6級封隔器可靠坐封,泵掛同取樣管柱需分2次下井。直連式分層流體取樣管柱使用Y111封隔器,依靠管柱重量坐封。為保證坐封可靠,一般使用不超過3級封隔器,泵掛同取樣管柱可一次下井,減少施工工序。

圖1 分層取樣配產管柱示意圖

井下分層流體取樣器結構見圖2(a)。井下分層流體取樣器設計有環形空間取樣腔,取樣容積3 L。地層流體從進液孔進入取樣腔后,向下流動,經單流閥、出液口后進入向上進入油管。流體在取樣腔內不與其他層段產出流體混合。內、外滑動開關靠電池驅動直流電機控制,到達設定時間后,電機驅動內、外滑動開關將取樣器進、出液口封閉,將該層產出流體封閉在取樣腔內,完成分層流體取樣,同時將該產層封閉。

井下開關器結構見圖2(b)。井下開關器自身沒有取樣腔,設計有1套依靠電池驅動直流電機控制的滑動活塞機構,可以進行多次開閉,只控制地層流體進入油管的通道的開關。使用井下開關器時,須控制各層段開關器依次開閉,實現油井單層生產,通過地面生產流程獲得井下分層液體樣品[5]。

監測壓力計使用托筒連接在油管上,放置在取樣層段內或取樣層段外,用于監測各層壓力變化,以及判斷封隔器的坐封情況。預置式油井分層流體取樣技術通過井下作業方式進行施工。首先作業起出原井管柱;預設好井下儀器的工作時序,將井下儀器以及井下工具組成的分層流體取樣配產管柱,使用油管輸送方式下入到取樣井目的層段,完成分層段的封隔;依靠機采、提撈等舉升方式使該井恢復生產;在油井生產一定時間進入穩定狀態后,井下儀器按照設定的時序動作,完成井下分層流體取樣;待取樣工作完成后,再次起出分層流體取樣配產管柱,根據需要進行相應的化驗分析;下入原井管柱,恢復生產,完成測試工作。使用該技術進行油井井下分層流體取樣,施工周期一般在4～7 d。該技術的適用條件:取樣層段固井質量良好;取樣層段隔層穩定,厚度1 m;井下出砂不嚴重;兩級封隔器間最小卡距2.5 m。

圖2 井下取樣器、井下開關器示意圖

2 應用實例

2.1 識別高含水層以及產水來源

大慶油田太×區開發后含水上升較快,開發1年后區塊綜合含水達到95%,為此地質部門要求進行分層流體取樣測試,確定取樣目的井5個生產層段的含水情況、油水組分、礦化度等參數,識別井下見水層產水來源于注入水還是地層水。

取樣井層段數較多,采用丟手式管柱工藝進行施工。實驗室對分層流體樣品進行了分析(見表1)。據現場分層油樣回放情況以及實驗室化驗結果解釋和建議,該井SⅡ41-42、SⅡ91-114層含水較低,為主力油層;該井綜合含水96%,判斷該井SⅡ41-42、SⅡ91-114層在生產狀態下產能貢獻很少,造成全井含水上升較快。從礦化度分析角度看,該井SⅡ1-32、SⅡ51-52層水礦化度超過6 000 mg/L,判斷為地層水。SⅡ7、SⅡ91-114層水礦化度為3 500 mg/L左右,判斷為注入水。

2.2 跟蹤三元復合體系工作動態

2006年11月注入三元復合體系(聚合物-堿-表面活性劑),為研究三元復合體系的地下工作狀態及對儲層傷害程度,在距中心注入井70 m處選取1口二次加密采油井作為取樣井,對葡Ⅰ1-2油層的2個取樣目的小層補孔后,使用該技術在不同注入階段定期進行分層流體取樣。分析采出液各項離子變化、黏度、表面張力及油水乳化情況,跟蹤分析三元復合體系在不同油層中的工作動態。

2008年3月23～25日第1次施工,2個取樣層段均成功取得分層液樣,2層液樣經化驗均只檢出聚合物,沒有檢出堿以及表面活性劑,同試驗預期不符。2008年3月28～30日對該井重新進行取樣施工,2個取樣層段均成功取得分層液樣,化驗結果同第1次一致(見表2)。

施工時,取樣管柱下入三級壓力計,分別為第1層取樣器監測壓力計、第2層取樣器監測壓力計、暫堵產層監測壓力計。圖3為3月23～25日施工監測壓力曲線。由圖3可見,取樣后2層取樣器監測壓力恢復差異明顯,暫堵產層監測壓力監測曲線在施工期間沒有明顯壓力波動,可以確認這次取樣過程中3級封隔器卡位準確,坐封良好,取樣結果真實有效。

通過對物化分析數據以及監測壓力數據的綜合分析,2次取樣期間對應層段的分析結果一致性較好,證明該井2次分層流體取樣結果真實準確。

圖3 分層流體取樣監測

表1 太×區×井分層流體取樣化驗結果

表2 南×區二次加密采油井2次分層流體取樣化驗結果

3 結 論

預置式油井分層流體取樣技術可在油井正常生產狀態下獲取油井分層段流體樣品以及分層壓力測試資料;可作為產出剖面測試技術的補充,了解高含水、有特殊需求的多層合采油井分層生產狀況;可對三元復合驅等驅油新技術現場試驗進行跟蹤評價。

[1] 馬建國,郭遼原,任國富.套管井電纜地層測試新技術[J].測井技術,2003,27(2):95-98.

[2] 于勇波,于向江,曾桂紅.過環空流體取樣器研究與應用[J].測井技術,2001,25(4):294-297.

[3] 衛秀芬,陳 鳳.大慶油田機械堵水技術的發展及展望[J].新疆石油天然氣,2007,3(2):43-46.

[4] 許萬利,付國太,楊超杰.分層產出狀態測試診斷及配產技術研究[J].石油機械,2007,359(6):58-60.

[5] 杜香芝,李俊玲,劉玉艷.智能井下開關器在試油中的應用[J].石油機械,2001,29(8):50-51.

Study on Preset Oilwell Zonal Sampling Technology and Its Application

In order to know the interval production condition of commingled high water cut oil wells in Daqing oilfield,and to evaluate the field test effects of displacement experiments,a preset oilwell zonal sampling technology is worked out,which is carried out in downhole operation. By using downhole zonal fluid sampler or downhole zonal switch,and a combined sampler of packer and monitoring pressure gauge,downhole fluid samples of 2～6 intervals are acquisited under the condition of oilwell normal production.Through laboratory tests of these samples,we have got the information about production zone of oil/water ratio,mineralization,ion concentration,viscosity and interfacial tension,and et al.This technology also provides zonal monitoring pressure data.The field test applications indicate that the technology can get the interval production condition of oilwell zones,evaluate and verify the application effects of displacement experiments,and provide valuable data for geology workers.

production log,fluid sampling,presure testing,zonation,downhole operation,pipe string

P631.32

A

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

2009-12-24 本文編輯 李總南)

1004-1338(2010)04-0374-03

胡占暉,男,1976年生,工程師,工程碩士,現從事測試儀器研發工作。