管柱式油井分層取樣技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用

卞紅梅

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163453)

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

管柱式油井分層取樣技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用

卞紅梅

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163453)

介紹了一種通過井下作業(yè)進(jìn)行的管柱式油井分層取樣技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)可以獲取油井生產(chǎn)狀態(tài)下的分層段產(chǎn)液樣品以及分層壓力測試，通過物化分析及試井解釋，進(jìn)行油井找水、分層產(chǎn)能評(píng)價(jià)、新技術(shù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證等工作，現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例表明該項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)油田開發(fā)區(qū)塊在分層段的角度上進(jìn)行更加精細(xì)化的分析與描述，對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，為油田開發(fā)調(diào)整、評(píng)價(jià)和驗(yàn)證提供可靠有效的依據(jù)。

油井；管柱；分層取樣；分層壓力測試

0 引 言

大慶油田目前處于開發(fā)后期，油井含水增加，常規(guī)測試手段已不能完全滿足實(shí)際需要，環(huán)空找水測試在某些低產(chǎn)液、多層段油井上的結(jié)果不能反應(yīng)真實(shí)情況，應(yīng)用管柱式油井分層取樣技術(shù)則能適用這類油井，準(zhǔn)確識(shí)別分層含水0～100%的情況，有效指導(dǎo)堵水等措施方案的制定。為提高采收率，大慶油田正在開展多種新技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，如三元復(fù)合驅(qū)、微生物驅(qū)等新技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，應(yīng)用管柱式油井分層取樣技術(shù)可以滿足試驗(yàn)區(qū)部分油井的特殊取樣需求，通過對(duì)分層段液樣進(jìn)行物化分析，結(jié)合分層段壓力測試資料，可以了解油井分層段產(chǎn)出狀況，對(duì)試驗(yàn)區(qū)的注采井連通狀況以及新技術(shù)使用效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)和驗(yàn)證，可以在一定程度上了解油藏動(dòng)態(tài)信息以及油井分層段產(chǎn)出狀況，為地質(zhì)人員進(jìn)行開發(fā)調(diào)整、評(píng)價(jià)以及新技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供依據(jù)[1]。近幾年內(nèi)應(yīng)用該技術(shù)累計(jì)完成了100多層段的取樣工作，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 管柱式油井分層取樣技術(shù)原理

管柱式油井分層取樣技術(shù)主要通過井下作業(yè)的方式將井下開關(guān)器或井下分層取樣器[2]，配接不同類型的封隔器和井下工具組成的分層取樣配產(chǎn)管柱，下入到取樣井目的層段后完井，依靠機(jī)采、提撈等舉升方式使該井恢復(fù)生產(chǎn)，在生產(chǎn)一定時(shí)間后，各取樣層段的井下開關(guān)器或井下分層取樣器按照設(shè)定的時(shí)序進(jìn)行動(dòng)作，完成井下分層段開關(guān)、取樣以及壓力測試。

1.1 井下分層取樣器

井下分層取樣器結(jié)構(gòu)如圖1所示。井下分層取樣器為橋式結(jié)構(gòu)，設(shè)有環(huán)空取樣腔，在打開狀態(tài)時(shí)，地層產(chǎn)液從進(jìn)液孔進(jìn)入取樣腔折返流經(jīng)橋式通道進(jìn)入油管，在取樣腔內(nèi)不與其它層段產(chǎn)液混合。取樣開關(guān)靠電機(jī)定時(shí)關(guān)閉，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定時(shí)間后，由電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)將取樣器上下通道關(guān)閉，將該層產(chǎn)液封閉在取樣腔內(nèi)，同時(shí)將該產(chǎn)層封閉。

圖1 井下取樣器示意圖

1.2 井下開關(guān)器

井下開關(guān)器結(jié)構(gòu)見圖2。取樣器上部設(shè)有一個(gè)橋式通道連通開關(guān)器上下端，通過電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制活塞的開閉，在對(duì)該層進(jìn)行開閉時(shí)不影響其他層段的生產(chǎn)及連通。通過下井前對(duì)開關(guān)器時(shí)序的設(shè)置，井下開關(guān)器在井下可以進(jìn)行多次開閉，通過多只井下開關(guān)器的配合使用，即可對(duì)油井各層段的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行有效的控制。

井下分層取樣器和井下開關(guān)器的技術(shù)指標(biāo)參數(shù)詳見表1。

圖2 井下開關(guān)器示意圖

技術(shù)參數(shù)外徑/mm長度/mm耐壓/MPa耐溫/℃取樣容積/L最小卡距/m取樣器11415003012532．5開關(guān)器114150060125/2．5

1.3 分層取樣配產(chǎn)管柱

分層取樣配產(chǎn)管柱分為丟手管柱和泵下直連管柱兩種[3]。根據(jù)不同井況以及施工目的，可以采用不同的工具組合，以滿足現(xiàn)場施工需要，圖3為分層取樣配產(chǎn)管柱的示意圖。對(duì)于取樣層段較多、對(duì)測壓要求較高的取樣井，使用Y341封隔器以及丟手管柱進(jìn)行使用，此種施工方式涉及工序較為復(fù)雜，施工周期相對(duì)較長，但是可以提高施工成功率，保證測壓準(zhǔn)確性。對(duì)于取樣層段較少、要求施工時(shí)間較少的取樣井，使用Y111封隔器以及直連管柱進(jìn)行施工，只需起下3次管柱即可完成施工，可以有效減少施工工序及施工時(shí)間。

(a) 丟手管柱 (b) 直連管柱圖3 分層取樣配產(chǎn)管柱示意圖

由于該工藝技術(shù)的自身特點(diǎn)以及依靠井下施工方式的局限[4]，進(jìn)行管柱式分層取樣施工周期較長，一般在4～7天，且取樣井需要滿足以下條件：1)籠統(tǒng)生產(chǎn)井，井下工具可起出；2)套管規(guī)格139.7～177.8 mm，油管規(guī)格63.5～76.2 mm；3)取樣層段范圍內(nèi)固井質(zhì)量良好；4)取樣層段范圍內(nèi)隔層穩(wěn)定，厚度不小于1 m；5)井下出砂不嚴(yán)重；6)單個(gè)小層與隔層厚度不小于2.5 m。

從上面技術(shù)適用條件可以看出，該技術(shù)應(yīng)主要定位為新技術(shù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證、有特殊需求油井的分層段取樣、測壓施工，輔以對(duì)部分疑難的低產(chǎn)液油井進(jìn)行分層找水測試。

2 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

2.1 分層段色譜指紋分析

某井要求分層取樣，獲取各生產(chǎn)層段足夠數(shù)量的原油樣品進(jìn)行色譜指紋分析。該井為抽油機(jī)井，有三個(gè)生產(chǎn)層段，由于全井綜合含水高達(dá)91.5%，為確保各層段能夠取得足夠原油樣品，設(shè)計(jì)采用井下開關(guān)器進(jìn)行井下控制單層生產(chǎn)，在井口取樣的方式施工。

該井于2007年8月28日至9月6日施工，采用井下開關(guān)器配接Y111封隔器，泵下直接連接分層取樣配產(chǎn)管柱，一次下井的方式進(jìn)行施工。井下開關(guān)器采取由下向上的順序依次開啟，如圖4所示，以避免上層出砂影響下級(jí)開關(guān)器。該井在下入取樣管柱后恢復(fù)生產(chǎn)，在9月1、3、5日分別在井口接取下層、中層、上層的分層油樣進(jìn)行分析。

圖4 井下開關(guān)器動(dòng)作時(shí)序圖

從開關(guān)器動(dòng)作時(shí)序圖以及各層壓力監(jiān)測曲線可以看出，如圖5、圖6、圖7所示，該井3個(gè)層段按順序單層生產(chǎn)，在單層生產(chǎn)時(shí)，各層段密封良好，沒有層間干擾，取樣真實(shí)有效。通過色譜分析，得到該井各層油樣的色譜指紋圖譜，如圖8所示。按照原油色譜指紋分析技術(shù)的要求，在上、中、下層原油色譜圖譜中成功選出了10個(gè)積分面積差異大于10%的穩(wěn)定色譜指紋，建立了各單層油樣的指紋圖譜，并順利完成了其余分層油樣配比室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。

圖5 上層開關(guān)器壓力監(jiān)測曲線

2.2 分層測壓、取樣

該井為抽油機(jī)井，作業(yè)前產(chǎn)液2.3 m3/d，含水0.1%。該井II油組為已射孔層段，I油組為2006年11月份新補(bǔ)孔層段，由于該井Ⅰ、Ⅱ油組動(dòng)用時(shí)間不同，為了解Ⅰ、Ⅱ油組之間的地層壓力差異，對(duì)該井Ⅰ、Ⅱ油組進(jìn)行分層段壓力測試并進(jìn)行分層取樣。

圖6 中層開關(guān)器壓力監(jiān)測曲線

圖7 下層開關(guān)器壓力監(jiān)測曲線

圖8 杏X-X-PXX井分層色譜分析結(jié)果

由于該井主要要求分層壓力測試，為此設(shè)計(jì)采用Y341封隔器配合丟手管柱進(jìn)行測試，使用井下開關(guān)器控制單層生產(chǎn)，井口取樣的設(shè)計(jì)。

該井于2007年9月24日開始施工，在下入分層取樣配產(chǎn)管柱后，該井正常投產(chǎn)，完井后II油組開關(guān)器首先打開，生產(chǎn)2天，然后該層井下開關(guān)器關(guān)閉，在開關(guān)器關(guān)閉前在井口獲取II組油樣；然后I組開關(guān)器打開生產(chǎn)，2天后I組關(guān)閉，在開關(guān)器關(guān)閉前在井口獲取I組油樣。此時(shí)全井已沒有生產(chǎn)層段，同時(shí)為避免井儲(chǔ)、續(xù)流等影響，地面關(guān)閉生產(chǎn)閘門以及套管閘門，關(guān)井壓力恢復(fù)10天，之后通過作業(yè)起出分層取樣測壓管柱。測壓曲線如圖9、圖10所示， 解釋結(jié)果見表2。

表2 貝XX-XX井I、II組壓力圖版擬合解釋結(jié)果

圖9 I油組靜壓恢復(fù)曲線

圖10 II油組靜壓恢復(fù)曲線

從該井2層測壓曲線以及壓力擬合解釋結(jié)果可以看出，I、II油組在外推壓力、滲透率、復(fù)合邊界距離、表皮半徑、平均壓力等參數(shù)上有明顯差異，因此，應(yīng)用管柱式分層取樣測壓，通過對(duì)測試獲得的信息進(jìn)行不同的分析解讀，可以幫助科研人員了解區(qū)塊各油組間地質(zhì)狀況以及獲取油藏開發(fā)動(dòng)態(tài)的一些信息。

3 結(jié) 論

管柱式油井分層取樣技術(shù)目前在油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測中有著廣闊的應(yīng)用前景，在常規(guī)產(chǎn)出剖面測井手段難于解決的一些低產(chǎn)液、高含水油井，可以使用該技術(shù)幫助我們了解油井的分層產(chǎn)出狀況。在油田開展的各種新技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，有大量現(xiàn)場試驗(yàn)井需要使用該技術(shù)進(jìn)行分層段取樣化驗(yàn)分析，從分層段的角度對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，對(duì)區(qū)塊開發(fā)動(dòng)態(tài)進(jìn)行更加精細(xì)化的分析與描述。

對(duì)管柱式油井分層取樣技術(shù)進(jìn)行深入的研究與應(yīng)用，并在施工工藝上不斷摸索創(chuàng)新，能夠?yàn)榈刭|(zhì)人員提供一種監(jiān)測手段，以幫助我們從分層段的角度更加準(zhǔn)確的了解油藏開發(fā)動(dòng)態(tài)，為油田開發(fā)調(diào)整、新技術(shù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證提供可靠有效的依據(jù)。

[1] 李志文，李春生，周志江.PVT電控式高壓物性取樣研究[J].油氣井測試，2002，11(6)：51-53.

[2] 王成榮，鄧介堂，谷會(huì)霞,等.取樣式環(huán)空測井儀在吐哈油田的應(yīng)用[J].石油儀器，2007，21(3)：24-26.

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

[4] 杜偉娜，黨瑞榮，馬建國,等.多分層取樣測試器[J].石油儀器，2001，15(6)：29-31.

Application of Pipe String Stratified Sampling in Production Well

BIAN Hongmei

(LoggingandTestingServiceCompanyofDaqingOilfieldLimitedCompany,Daqing,Heilongjiang163453,China)

The technology of pipe string stratified sampling through the downhole operation is introduced, which can be used to acquire the zonal produced fluid samples and stratified pressure test results during normal well production. The water location, the zonal productivity evaluation and the new technology verification can be realized through the physicochemical analysis and well testing interpretation. The on-site application results show that the technology can be used to obtain more precise analysis and description for the developed zones with the application effect from the angle of the stratified layers, which can provide effective and reliable basis for more accurate evaluation, verification and adjustment of oilfield development.

oil well；pipe string；stratified sampling；stratified pressure testing

卞紅梅，女，1970年生，工程師，1989年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院電子儀器及測量技術(shù)專業(yè)，目前主要從事測井儀器研發(fā)工作。E-mail:dlts_bianhm@petrochina.com.cn

P631.8

A

2096-0077(2017)01-0072-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.01.017

2016-02-23 編輯：屈憶欣)