尼日爾Agadem油田STV閥與LPR-N閥試油測試技術(shù)探討

劉攀峰，劉國軍，孔祥吉，錢 鋒，寧 坤

(1.大港油田 石油工程研究院，天津 300280; 2.中國石油天然氣勘探開發(fā)公司 中油國際(尼日爾)公司，北京 100000)

Agadem油田位于首都尼亞美以東1 400 km，處于撒哈拉沙漠南緣。該油田位于Termit盆地，屬典型的斷塊油氣田，地層坍塌壓力高，壓力系數(shù)低，主要含油層系為淺層古近系Sokor組，淺層易出砂，而且含沙量范圍廣，個別層位含砂量高達(dá)30%[1]。油田原油屬低凝、低黏、中質(zhì)高含蠟原油[2]，原油密度(50 ℃)為0.87～0.90 g/cm3，凝點12.5～25.3 ℃，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量24.9%～28.1%，蠟含量2.45%～2.53%，黏度(50 ℃))為31.6～104.4 mPa·s。大部分探井、評價井主體采用二開井身結(jié)構(gòu)，早期部分井采用了三開井身結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)套管以7″套管為主，極少部分為7″套管懸掛5-1/2″套管完井。

1 Agadem油田試油測試工藝技術(shù)研究

1.1 原試油工藝存在的問題

在早期試油中使用MFE測試工具，由于其通徑只有18～25 mm，在產(chǎn)層出砂嚴(yán)重時極易造成砂堵。由于油田推廣工廠化批鉆鉆井技術(shù)，定向井及大位移井的數(shù)量大幅增加，在大位移井內(nèi)試油，MFE上提下放的開關(guān)井方式不太適用[3]，后改用APR測試工具替代MFE測試工具。

1.2 Agadem油田APR試油工藝管柱

Agadem油田引入的APR測試工具包含STV選擇性測試閥和LPR-N測試閥。與現(xiàn)場工序結(jié)合形成了兩種聯(lián)作工藝管柱，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2.1 工藝管柱原理

TCP實現(xiàn)油管傳輸射孔；減震器緩沖射孔槍起爆帶來的瞬間高壓，保護(hù)上部封隔器及測試工具；RTTS封隔器實現(xiàn)層位上下隔離；RD循環(huán)閥提供循環(huán)壓井通道；LPR-N閥或STV閥實現(xiàn)開關(guān)進(jìn)行地層測試；井口安裝活動油嘴或是抽吸樹實現(xiàn)自噴或抽吸排液。

1.2.2 兩種聯(lián)作工藝管柱的優(yōu)點

1)能實現(xiàn)負(fù)壓射孔，減少對地層的傷害；

2)油管傳輸射孔一次性進(jìn)行多儲層長井段射孔和能夠使用大直徑、深穿透射孔彈；

3)一趟管柱能夠完成射孔、測試、排液求產(chǎn)多項措施，減少管柱起下趟數(shù)，縮短作業(yè)周期，降低現(xiàn)場作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，節(jié)約成本;

4)用于定向井、水平井和復(fù)雜井測試操作方便、性能可靠，其全通徑的特性可以用于高產(chǎn)井測試，在測試管柱內(nèi)進(jìn)行電纜、鋼絲和擾性油管作業(yè)等[4]；

5)STV在鎖定狀態(tài)下可以從容進(jìn)行起下鉆，加強(qiáng)油氣控制，尤其是在高壓、含有毒有害氣體的井內(nèi)，安全系數(shù)更高。而且可以任意制定開關(guān)井時間，從而獲取更接近地層原始狀態(tài)的資料，提升油田勘探效率[5]。

1.2.3 兩種工藝管柱存在的問題與不足

LPR-N閥使用時環(huán)空加預(yù)定壓力，實現(xiàn)開井，釋放環(huán)空壓力，實現(xiàn)關(guān)井。而選擇性測試閥是通過施加于控制芯軸上的環(huán)空壓力來控制球閥開關(guān)，在換位機(jī)構(gòu)鎖定裝置的作用下，環(huán)空壓力卸掉后球閥仍可以保持開啟或關(guān)閉狀態(tài)[6]。兩種測試閥的特點使得兩種工藝管柱在實際應(yīng)用存在以下不足：

1)Agadem油田單井測試層多，LPR-N閥的持續(xù)憋壓對套管和管柱影響很大。

LPR-N閥在開啟狀態(tài)時環(huán)空持續(xù)憋壓，套管持續(xù)承受高壓，在遇到地層供液不足的情況，油套之間的壓差高達(dá)29 MPa(見表1)。長時間保持環(huán)空壓力，對管串的密封性要求高。油管絲扣密封不良會導(dǎo)致環(huán)空壓井液向油管內(nèi)滲漏，使壓力下降；對封隔器、測試儀器乃至整個測試管柱直至套管都有很大的影響。

表1 LPR-N閥應(yīng)用情況統(tǒng)計

對單井試油層位多的井，套管反復(fù)在承受高壓與壓力釋放間切換，給套管造成疲勞影響，不利于保護(hù)井筒套管，尤其是在地層供液不足的產(chǎn)層試油時，風(fēng)險更高。

2)STV閥在淺層地層應(yīng)用受到限制

STV閥的標(biāo)準(zhǔn)計量套含有三個調(diào)節(jié)塞子，適用靜液柱壓力2 000～14 000 psi。如果按井筒液體密度為1.08 g/cm3KCl溶液進(jìn)行折算，適用液柱深度范圍在1 300～9 000 m,當(dāng)工具所處位置超出這個范圍時，對工具的使用可能帶來影響，給操作帶來不便，甚至影響工具的靈敏度。而Agadem油田層位深度有不少低于1 300 m(見表2)，有的深度甚至小于1 000 m，而這些深度在1 300 m以內(nèi)的生產(chǎn)層位大約占到油田試油層位總數(shù)的15%左右，STV閥在這些深度較淺的層位大范圍使用受到限制。

表2 Agadem油田淺層層位深度情況

1.2.4 兩種測試閥對比分析

兩種測試閥都是采用環(huán)空壓力控制開關(guān)井，除在工作原理和結(jié)構(gòu)上存在差異外，其它異同如表3所示。對這些深度在1 300 m以內(nèi)的層位，以現(xiàn)場的實際工具配備情況，只能用LPR-N閥來替代，或是直接下射孔+返排聯(lián)作工藝管柱，省去測試這一環(huán)節(jié)。

表3 LPR-N 閥與STV發(fā)對比

2 應(yīng)用情況與分析

Agadem油田2008—2009年使用MFE多流測試器，在2010年開始引入APR測試工具，截至2017年已在現(xiàn)場應(yīng)用百余口井，如表4所示。

表4 歷年試油井?dāng)?shù)及層數(shù)統(tǒng)計

2.1 LPR-N閥應(yīng)用情況

Garana w-1井是agadem油田的一口直井探井，采用7″生產(chǎn)套管完井。1 075.7～1 081.0 m層位的試油曲線見圖2。采用試油管柱(從下至上)絲堵+TCP +機(jī)械點火頭+油管+減震器+下傳壓接頭+RTTS+上傳壓接頭+安全接頭+液壓旁通+震擊器+壓力計+LPR-N+RD循環(huán)閥+音標(biāo)+油管至井口。管柱下井后，環(huán)空打壓12 MPa開啟N閥，投棒點火射孔，關(guān)井測壓力恢復(fù)。二開采用抽吸排液，試油結(jié)束后環(huán)空加壓至20.5 MPa開啟RD循環(huán)閥，循環(huán)壓井后起管柱結(jié)束試油，從圖2可以看出，整個試油過程安全穩(wěn)定，試油很很成功，并未受到層位深度太淺的影響。

Agadem油田井筒生產(chǎn)套管以7″套管為主，現(xiàn)場測試閥多使用Φ127 mm尺寸工具，內(nèi)徑大，不易砂堵。在現(xiàn)場應(yīng)用幾十井次，單井應(yīng)用效果良好。

2.2 STV閥應(yīng)用情況與分析

Sokor SW-1井是Agadem油田的一口探井，該井DST-2試油時管柱(從下至上)絲堵+TCP +機(jī)械點火頭+油管+減震器+下傳壓接頭+RTTS+上傳壓接頭+安全接頭+液壓旁通+震擊器+壓力計+STV+RD循環(huán)閥+音標(biāo)+油管至井口。該井采用2開2關(guān)工作制度(見圖3)。測試完成后直接打壓至破裂盤設(shè)定開啟值，此時球閥處于開位，解封后循環(huán)可將球閥之下地層流體循環(huán)替換掉，解封起鉆測試作業(yè)結(jié)束。整個作業(yè)過程安全高效，非常成功。

選擇性測試閥(STV)有常規(guī)模式(Normal Mode)和鎖定模式(Lock-open)。無須安裝剪銷，常規(guī)操作壓力大約為6 MPa(最大附加1.5 MPa)，鎖定模式操作壓力為正常模式操作壓力+9 MPa(最大附加2 MPa)。該工具繼承了APR工具液壓操作穩(wěn)定性特點，又增加用戶的操作上的選擇性，同時又解決長期環(huán)空憋壓對井筒套管的傷害。在Agadem油田應(yīng)用多井次(見表5)，應(yīng)用效果良好。

表5 STV測試閥應(yīng)用情況統(tǒng)計

3 結(jié)論

1)兩套聯(lián)作工藝技術(shù)可以滿足Agadem油田不同儲層的試油需求，有效降低井控風(fēng)險，避免儲層二次傷害，大幅提升測試資料取全取準(zhǔn)率；2)Agadem試油工藝應(yīng)以TCP+STV測試閥+排液 三聯(lián)作工藝為主，TCP+LPR-N閥+排液 三聯(lián)作工藝為輔，建議進(jìn)一步配備更加齊全規(guī)格的STV閥測試工具；3)STV測試閥與LPR-N閥相比，對井下油氣的控制更有利，尤其是在循環(huán)壓井時，井下球閥的開啟狀態(tài)的控制能力更強(qiáng)；4)STV測試閥在層位深度較淺時應(yīng)用受到限制，在Agadem油田需要LPR-N閥作為補充，建議根據(jù)現(xiàn)場壓力系數(shù)，進(jìn)一步研究擴(kuò)展STV閥淺層使用范圍。