淺析靜壓測試在海上油氣田的應用

石洪 黃佳

摘 要：介紹了海上油氣田靜壓測試設備的選用方式，梳理了電子壓力計的使用注意事項，同時分析了鋼絲作業靜壓測試施工原則及壓溫數據的合理解析，對如何高效開展海上油氣田儲層能力監測具有一定的指導借鑒作用。

關鍵詞：海上油氣田;靜壓;電子壓力計;鋼絲作業

0 引言

在油田開發過程中，靜壓是油水井在關井后，壓力恢復到穩定狀態時所測得的油層中部壓力，是衡量地層能量的標志。海上油氣田井下壓力溫度錄取任務需要依靠鋼絲作業來實現，其原理是利用纏繞在試井絞車上的鋼絲，通過機械的上下提放對電子壓力計進行操作，錄取井下壓力溫度數據。通過井下靜壓數據及壓力梯度測試結構，可以折算出包括油層基準面垂深在內的任一位置地層壓力。

對電子壓力計等測壓設備的正確認知和使用、對靜壓測試施工流程的掌握和對測試數據的合理提取分析，是一名壓力計測試工程師必須具備的專業技能，也是其為石油公司提供高效測試服務的重要手段。

1 測壓設備的選用

測壓設備主要是指入井的電子壓力計，其為高精度的壓力溫度測井儀器，工作原理是將溫壓傳感器及數據存儲記錄儀封裝在筒狀金屬外殼內，再通過電池供電來錄取井內的溫度壓力數據[1]。測試結束后，將其從井中取出并與計算機相連，按照預定的控制程序將存儲的壓力、溫度信號進行回放。

1.1 ? ?應變式壓力計

應變式壓力計是一種壓阻式傳感器，可利用彈性敏感元件和電阻應變計將被測壓力轉換為相應電阻變化的壓力傳感器。此類膜片式壓力傳感器采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，將壓力變化情況通過電阻的變化反映給數據存儲記錄儀的數模轉換系統。如果用單晶硅結合可以作為半導體敏感元件的藍寶石（三氧化二鋁），不但可以增加強度，而且具有更好的彈性，同時還能不受溫度干擾，因此單晶硅膜片經常被用于制作（耐）高溫壓力計。

1.2 ? ?石英壓力計

石英晶體在常壓環境下的振蕩頻率為32 768次/s，而石英壓力計的原理就是依據二氧化硅本身的壓電效應，利用其本身的振蕩頻率隨外力的改變而改變的特性，來反映外界壓力環境的具體情況。石英晶體是頻率控制元件，本身具有以頻率的方式輸出數字的特性，而且其還具有抗干擾性，消除了模/數轉換的復雜環節及誤差，同時不受噪聲影響。因此石英壓力計的測量精度高于應變式壓力計，但成本較為昂貴。

1.3 ? ?兩種壓力計特性對比

如表1所示，石英壓力計在精度、分辨率及漂移情況上具有一定優勢，但應變式壓力計的藍寶石耐高溫特性更好，使其能夠應用于特殊環境。

2 電子壓力計的使用注意事項

2.1 ? ?電子壓力計的三種工作狀態[2]

（1）采集狀態。通過計算機將壓力計數據采集程序編制好后，將電池插接在傳感器存儲短節上，壓力計則進入采集狀態。（2）等待狀態。當壓力計沒有采集數據時則進入等待狀態（比如兩個數據點之間的時間間隔）。所有的壓力計都設計為采集完一組數據后自動進入等待狀態。（3）通信狀態。當壓力計、數據盒和計算機連接在一起的時候，進入通信狀態。在這種狀態下，通過專用的操作軟件可以對壓力計進行編程、回放數據等操作。

2.2 ? ?使用注意事項

（1）在每次測試之前，檢查電子壓力計的所有“O”型密封圈的完好程度。（2）電子壓力計在入井工作前，應該在地面上對其進行模擬檢測，并確保合格。記錄少許數據并回放到計算機，查看壓力計是否處于良好工作狀態。（3）電子壓力計下井前應使用驗電器對電池進行驗電。（4）連接壓力計電池，準確記錄上下壓力計電池連接的時間。（5）電子壓力計與鋼絲工具串之間應通過減震器進行過渡[3]。（6）電子壓力計在井下錄取溫度壓力過程中，一般需要將兩支壓力計進行串接后同時下井，一用一備，同時也便于對比數據。

3 靜壓測試施工原則

對于海上油氣田，以電泵側掛的Y型生產管柱為例，其靜壓測試步驟為：（1）落實井下生產滑套的開啟狀態，在測壓前要保證已關井72 h;（2）鋼絲作業打撈堵塞器，保證鋼絲壓力測試通道的建立;（3）通井至測試位置，落實管柱通暢性，保證鋼絲試井期間工具儀器的正常下入;（4）按照測試要求保證所有測試層位的生產滑套為開啟狀態;（5）鋼絲工具串攜帶電子壓力計下至油層中部位置，停點30 min，向上每隔100 m停點20 min，共計5個壓力梯度位置，井口位置停點10 min并記錄井口壓力;（6）投Y堵，恢復原井狀態，起泵生產。

關井指的是關斷油井與地面設備的所有聯系，即完全關閉油管翼閥及套管翼閥，而不是僅僅停泵。若采用分層靜壓測試，則需要鋼絲作業開關滑套來回換層，層與層之間穩定24 h后進行靜壓測試[4]。

4 壓溫數據分析

圖1、圖2分別是一次下井的兩支電子壓力計的壓溫測試曲線圖，圖1為上部壓力計的測試數據，圖2為下部壓力計的測試數據。黑線代表壓力曲線，灰線代表溫度曲線，可以看出兩支壓力計的數據重復性較好。

4.1 ? ?壓力數據分析

對于圖1所示的上部壓力計的黑色壓力數據曲線：

A段為一條直線，代表壓力計連接電池后下井前感受的大氣壓力;B段，代表壓力計在防噴管內時，打開采油樹清蠟閥門，井液進入防噴管后，壓力計感受到井液壓力的變化趨勢;C段，代表井液充滿防噴管后，壓力計停點10 min感受到的穩定壓力;D段，代表壓力計入井至油層中部期間所感受到的井內壓力變化情況;E段，代表壓力計在油層中部位置停點30 min所測量到的地層壓力;F段，代表每上提100 m并停點20 min所測量的4個壓力梯度，由于關井72 h以后，儀器才下入到油層中部進行梯度測試，因此井下壓力場較穩定，測出的梯度曲線較為平直;G段，代表壓力梯度測試結束后，壓力計上提至井口位置所測試到的井內壓力變化情況;H段，代表在井口位置停點10 min測試的井口壓力;I段，代表采油樹清蠟閥門關閉后，防噴系統壓力放空過程中，壓力計所記錄的井口防噴管內壓力變化情況;J段，代表壓力計從防噴管內取出后所感受的大氣壓力。

4.2 ? ?溫度數據分析

對于圖2所示的下部壓力計的灰色溫度數據曲線：

A段，代表壓力計連接電池后下井前感受的空氣溫度;B段，代表壓力計在防噴管內時，打開采油樹清蠟閥門，井液進入防噴管并停點10 min，壓力計感受到井液壓力的變化趨勢;C段，代表壓力計入井至油層中部期間所感受到的井內溫度變化情況;D段，代表壓力計在油層中部位置停點30 min所測量到的溫度壓力;E段，代表每上提100 m并停點20 min所測量的4個溫度梯度;F段，代表溫壓梯度測試結束后，壓力計上提至井口位置所測試到的井內溫度變化情況;G段，代表壓力計在井口位置停點10 min并關閉采油樹清蠟閥門，防噴系統壓力放空過程中，壓力計所記錄的井口防噴管內溫度變化情況;H段，代表壓力計從防噴管內取出后到電池拔除前所感受的空氣溫度。

5 結語

（1）試井壓力計的選擇，取決于測試精度的要求、現場施工環境及綜合施工成本。（2）電子壓力計的使用是否正確及靜壓測試的原則是否合理，直接決定著井下數據錄取的準確性。（3）對電子壓力計所記錄壓力溫度數據的有效識別是壓力計工程師及試井解釋工程師的基礎技能。

[參考文獻]

[1] 李麗娜.井下存儲式電子壓力計[J].油氣田地面工程，2014，33（9）：116-117.

[2] 賈丹楓.高溫電子壓力計在慶深氣田的應用及問題分析[J].油氣井測試，2008，17（5）：46-47.

[3] 陳永，盧久濤，吳國冬，等.井下電子壓力計減振裝置[J].油氣田地面工程，2012，31（7）：92.

[4] 聶貴嶺，張亞利，楊奎，等.油井壓力測試技術在安塞油田杏河區的應用[J].江漢石油職工大學學報，2011，24（3）：41-43.

收稿日期：2020-11-18

作者簡介：石洪（1983—），男，四川人，工程師，主要從事海上油氣田增產增注技術工作。