交互式試井技術(shù)在探井測試中的應(yīng)用

門雪濤(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300450)

0 引言

電子壓力計是試井過程中不可或缺的重要儀器，其可以獲得大量的井下數(shù)據(jù)為試井解釋提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。電子壓力計主要包括直讀式和存儲式兩種類型，其中存儲式電子壓力計在實際作業(yè)中應(yīng)用更為廣泛。在進行試井作業(yè)時，將存儲式電子壓力計隨測試管柱下入井中，試井作業(yè)結(jié)束之后將其取出，通過回放了解井下的溫度以及壓力信息，并用于試井評價解釋。這種方式操作簡單方便，只要確保存儲式壓力計能夠在井下正常工作便可以滿足試井需求。特別是在關(guān)井狀態(tài)下，可以獲得更為完整準(zhǔn)確的井中壓力、溫度等數(shù)據(jù)信息[1]。但在試井作業(yè)過程中，井下工況往往非常復(fù)雜，存儲式壓力計在井下工作狀態(tài)是否正常以及其獲取的數(shù)據(jù)能否有效滿足試井解釋需求，要起出測試管柱之后對數(shù)據(jù)進行回放才能夠確認(rèn)。如果存儲式壓力計在井下工作時遇到問題，地面工作人員不能及時了解，因此難以第一時間進行處理，導(dǎo)致這種數(shù)據(jù)獲取方式存在一定的盲目性[2]。待管柱起出之后如果獲取數(shù)值質(zhì)量不合格，需要重新下測試管柱進行試井，不僅會影響測試效率，還會顯著增加試井成本。高慶春[3]指出現(xiàn)階段我國油氣田在進行試井作業(yè)時，試井時間通常僅可以滿足基本試井解釋需求，待雙對數(shù)曲線平面徑向流出現(xiàn)便結(jié)束，這導(dǎo)致關(guān)井壓力恢復(fù)時間過短，對試井壓力恢復(fù)解釋質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。汪宏偉等[4]研究表示在對注水井進行試井時，其井口一直處于高壓狀態(tài)，若井口閘門發(fā)生泄漏或者配水間分水閘門竄，便可能導(dǎo)致試井失敗，如果采用存儲式壓力計無法在其起出之前對試井失敗原因進行準(zhǔn)確判斷。曹運興等[5]表示對于低壓低滲儲層來說，由于其壓力擴散速度較慢，在進行試井時適當(dāng)延長測試時間可以提升試井解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是如果采用存儲式壓力計難以明確應(yīng)該延長的測試時間。

直讀式電子壓力計主要為將電纜與壓力計相連，然后通過絞車將壓力計下入井中，這樣壓力計在井下所獲取的壓力以及溫度等數(shù)據(jù)信息便可以通過電纜實時傳輸?shù)降孛妫⒃谟嬎銠C上進行實時顯示。工作人員通過對數(shù)據(jù)進行處理分析，便可以了解井下溫壓系統(tǒng)情況以及壓力計工作狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)壓力計存在問題便可以馬上進行更換，有效保障數(shù)據(jù)獲取質(zhì)量。殷世江等[6]表示對于高壓高產(chǎn)井來說，在應(yīng)用直讀式電子壓力計時建議壓力計的傳感器采用石英，并且在壓力計上附加加重桿，便于其能夠順利下入井中。何銀達(dá)等[7]指出電纜直讀試井工藝具有良好的數(shù)據(jù)傳輸效率以及實時性，不足之處為不能進行井底關(guān)井作業(yè)，只能進行井口關(guān)井，這樣只能獲得井底壓力和溫度的靜態(tài)數(shù)據(jù)。同時受到井筒儲集效應(yīng)影響，獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性降低，對于低壓低滲井來說這種情況更為嚴(yán)重，為了克服該問題需要延長關(guān)井時間，但是這樣會增加試井成本。

針對上述兩種試井工藝存在的問題，本文提出交互式試井技術(shù)。該技術(shù)不僅可以在地面實時了解井下的壓力、溫度等信息，還可以在井下關(guān)井狀態(tài)下應(yīng)用，同時還可以避開井筒儲集效應(yīng)的負(fù)面影響，提升數(shù)據(jù)精度。本文將該技術(shù)應(yīng)用于海上探井測試中，可以及時發(fā)現(xiàn)徑向流，縮短關(guān)井時間，在低壓低滲等常規(guī)試井工藝難以獲取資料的困難井也可以獲取準(zhǔn)確完整的井下數(shù)據(jù)。

1 交互式試井工藝原理

試井的主要目的是為了研究油藏滲流特征以及儲層地質(zhì)參數(shù)，估算油藏儲量規(guī)模，明確供油半徑等，為油藏油藏調(diào)剖方案制定以及注采結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整等提供支持。交互式試井也被稱之為電纜直讀試井技術(shù)，其主要包括地下和地上兩部分：地下部分主要為工具載體、電子壓力計、測試閥、數(shù)據(jù)信號發(fā)射器和接收器、無線傳輸裝置等；地上部分主要為地面顯示控制裝置、電纜絞車、計算機等，如圖1 和圖2 所示。

圖1 交互式試井地下部分

圖2 交互式試井地面部分

信號發(fā)射裝置與LPR-N 測試閥連接，在進行試井時隨著管柱下入井中。通過LPR-N 測試閥管壁通道連接壓力計傳壓口，這樣在關(guān)井狀態(tài)下電子壓力計也可以對油藏溫度、壓力等變化情況進行監(jiān)測。通過電纜將帶有數(shù)據(jù)信號接收器的直讀工具串下入井中，并在合適位置固定，閥下電力壓力計便可以獲取油藏中的溫度和壓力數(shù)據(jù)。然后通過無線傳輸裝置和信號發(fā)射器將獲取數(shù)據(jù)實時發(fā)送出去，電纜攜帶的信號接收器接收到信號之后，經(jīng)過一定的預(yù)處理便會將信號通過電纜傳輸?shù)降孛妗?/p>

交互式試井技術(shù)通過試井工具與井下測試工具之間的協(xié)同配合，以及井下無線信號傳輸模式，可以在井下閥開關(guān)狀態(tài)下實現(xiàn)地面試井?dāng)?shù)據(jù)直接讀取。交互式試井工具保留了常規(guī)全通徑測試工具酸化、壓裂以及射孔等聯(lián)合功能，同時在地面可以實現(xiàn)對井下數(shù)據(jù)的實時采集和監(jiān)測。此外，該技術(shù)對傳統(tǒng)試井工具難以或者無法實現(xiàn)的低壓低滲井、高壓油氣井以及井況較差的裸眼井等均可以實現(xiàn)試井?dāng)?shù)據(jù)的地面直讀。

2 技術(shù)特點分析

交互式試井技術(shù)可以通過兩種方式來獲取井中溫度、壓力等數(shù)據(jù)：一是在地面對井中溫度壓力數(shù)據(jù)進行直接讀取；二是采用交互方式來獲取井中溫度壓力數(shù)據(jù)。這兩種方式具有明顯的特點：地面直讀方式是通過電纜將電子壓力計下入井中實現(xiàn)對井中溫度和壓力參數(shù)的觀測，這種方式的優(yōu)點為在交互式試井技術(shù)出現(xiàn)問題時，能夠?qū)袦囟葔毫Φ葦?shù)據(jù)繼續(xù)進行測量，為放噴求產(chǎn)科學(xué)選擇油嘴提供依據(jù)。這種方式的不足為在進行試井時無法獲得測試閥以下深度的溫度壓力數(shù)據(jù)。交互方式是對地面直讀方式的有效補充，兩者相互結(jié)合，能夠克服地面直讀方式的不足，又可以保障井內(nèi)觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)獲取。

3 實際應(yīng)用

本文將交互式試井技術(shù)應(yīng)用于我國海上某預(yù)探井的試井作業(yè)，該井所在海域水深為26.6 m，通過自升式鉆井平臺開展試井作業(yè)。測試層位深度為2 850～2 865 m，為含礫細(xì)砂巖儲層，孔隙度為22.0%，泥質(zhì)含量為5.5%，含水飽和度為43.8%，測井解釋結(jié)果為油層，具有良好的物性。

采用四開四關(guān)的測試程序?qū)υ搶游贿M行DST 測試，在二開、三開和四開時均獲得一個工作制度下的產(chǎn)能，DST 測試總時間為50.6 h，包括開井時間32.3 h和關(guān)井時間18.3 h，共產(chǎn)原油322.4 m3。

3.1 求產(chǎn)工作制度

在對海上油氣井進行DST 測試時，工作制度選取需要考慮如下方面：

(1)井底流動需要達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，通常要求求產(chǎn)穩(wěn)定時間不能低于4 h。對于油層來說1 h 內(nèi)壓力變化幅度不能超過0.1 MPa，產(chǎn)量變化幅度不能超過10%；對于氣層來說1 h 內(nèi)壓力變化幅度不能超過0.07 MPa，產(chǎn)量變化幅度不能超過5%。

一、圍繞國家重大戰(zhàn)略做好物流業(yè)的保障。要推進制造業(yè)強國的戰(zhàn)略，圍繞鄉(xiāng)村戰(zhàn)略，構(gòu)建農(nóng)業(yè)農(nóng)村物流體系，圍繞京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟帶和粵港澳大灣區(qū)的戰(zhàn)略，圍繞社會物流保障體系，構(gòu)建符合“一帶一路”建設(shè)需要的物流保障網(wǎng)絡(luò)，積極融入全球供應(yīng)鏈體系。

(2)對生產(chǎn)壓差和壓降進行有效控制，避免地層出水出砂。

(3)在滿足上述條件下，盡量調(diào)大油嘴放噴求產(chǎn)，有助于獲得地層最大供給能力[8]。

對該井進行DST 測試，開井期間可以通過交互式試井技術(shù)實時獲得井中的溫度、壓力等參數(shù)，然后基于井口壓力、實時產(chǎn)量變化情況以及含水含砂監(jiān)測情況，結(jié)合壓差壓降，便可以選擇合理的求產(chǎn)工作制度。

在進行二開時，在井中下入交互式試井工具，對井底的溫壓變化情況進行實時監(jiān)測。待原油流出井口之后，綜合考慮井口壓力、實時產(chǎn)量變化情況以及含水含砂監(jiān)測情況，從小到大逐漸調(diào)大油嘴。待油嘴達(dá)到11.11 mm 時，井下以及地面產(chǎn)能均趨于穩(wěn)定。通過計算可知，壓降區(qū)間范圍為6.2%～6.5%，相對較小。在該工作制度下求產(chǎn)，獲得日產(chǎn)油331 m3，日產(chǎn)氣5.25×104m3。

三開井作業(yè)程序與二開井保持一致。在油嘴達(dá)到12.70 mm 時，井下以及地面產(chǎn)能均趨于穩(wěn)定。通過計算可知，壓降區(qū)間范圍為7.8%～8.3%，相對較小。在該工作制度下求產(chǎn)，獲得日產(chǎn)油423 m3，日產(chǎn)氣6.04×104m3。

基于上述二開井和三開井計算得到的壓降均偏小，在進行四開井時繼續(xù)調(diào)大油嘴，并在該過程中對出水出砂情況進行實時監(jiān)測。在四開時選取15.88 mm油嘴進行放噴求產(chǎn)，通過計算可知，壓降區(qū)間范圍為10.4%～11.7%。在該工作制度下求產(chǎn)，獲得日產(chǎn)油562 m3，日產(chǎn)氣8.80×104m3。

3.2 關(guān)井時間控制

基于測試操作技術(shù)手冊，如果在關(guān)井期間井底壓力沒有發(fā)生變化，那么應(yīng)控制關(guān)井時間超過開井流動時間的兩倍。在剛開始關(guān)井時，下入交互式試井工具，對井下溫度、壓力數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并對獲取的數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場解釋。如果出現(xiàn)雙對數(shù)曲線的形式可以表明當(dāng)前關(guān)井恢復(fù)所處的階段，為判斷關(guān)井恢復(fù)是否到位提供依據(jù)。

該井二開時間為7.5 h，基于上述分析二關(guān)井時間不能低于15.0 h。在二關(guān)井5.0 h 后基于關(guān)井恢復(fù)壓力數(shù)據(jù)繪制雙對數(shù)曲線，如圖3 所示，可以看到井中壓力逐漸趨于穩(wěn)定。為了確保地層壓力恢復(fù)到位，繼續(xù)關(guān)井4.0 h，觀察雙對數(shù)曲線的變化情況，此時測井解釋為徑向流直線段，已經(jīng)具備了測試關(guān)井恢復(fù)要求，因此結(jié)束關(guān)井，該關(guān)井時間比技術(shù)手冊理論關(guān)井時間節(jié)約6.0 h。

圖3 二關(guān)井5.0 h后基于關(guān)井恢復(fù)壓力數(shù)據(jù)繪制的雙對數(shù)曲線

3.3 求產(chǎn)期間壓降對比

對存儲式電力壓力計數(shù)據(jù)進行回放，可以得到求產(chǎn)時最終的壓降數(shù)據(jù)結(jié)果。二開井時油嘴為11.11 mm，交互式和存儲式求產(chǎn)壓降分別為6.4 MPa 和6.6 MPa，誤差為3%；三開井時油嘴為12.70 mm，交互式和存儲式求產(chǎn)壓降分別為8.09 MPa 和8.48 MPa，誤差為4.6%；四開井時油嘴為15.88 mm，交互式和存儲式求產(chǎn)壓降分別為11.15 MPa 和11.78 MPa，誤差為5.4%。對比結(jié)果顯示，基于交互式直讀方法得到的壓降值與存儲式方法得到的數(shù)值差異較小，誤差在5.5% 內(nèi)，結(jié)果表明交互式試井方式具有較高的精度和較好的適用性。

3.4 關(guān)井恢復(fù)解釋對比

對存儲壓力計回放得到的記錄數(shù)據(jù)進行處理分析，得到二關(guān)井期間的雙對數(shù)曲線圖，如圖4 所示。對比圖3 和圖4 可知，基于交互式試井?dāng)?shù)據(jù)和存儲壓力計回放數(shù)據(jù)解釋的雙對數(shù)曲線均出現(xiàn)了較為明顯的徑向流段，并且兩者出現(xiàn)時間基本一致，這也表明了交互式試井技術(shù)的準(zhǔn)確性。

圖4 基于存儲壓力計數(shù)據(jù)得到的雙對數(shù)曲線圖

基于交互式試井?dāng)?shù)據(jù)和存儲壓力計回放數(shù)據(jù)進行解釋，均采用均質(zhì)油藏+1 條斷層(定壓邊界)解釋模型，其中交互式試井解釋滲透率為148 mD，表皮系數(shù)為3.17，原始地層壓力為27.94 MPa，認(rèn)為井筒存在一定污染，后期有變好趨勢；存儲壓力計回放數(shù)據(jù)解釋滲透率為157 mD，表皮系數(shù)為4.28，原始地層壓力為28.07 MPa，認(rèn)為井筒存在一定污染，后期物性變好。可見，基于交互式試井?dāng)?shù)據(jù)和存儲壓力計回放數(shù)據(jù)試井解釋結(jié)果基本一致。兩種方式在進行試井解釋時由于數(shù)據(jù)完整性不同，故兩者在表皮系數(shù)解釋方面存在一定的差異。整體來說兩種方式計算得到的壓降數(shù)據(jù)相差很小，表明交互式試井技術(shù)具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.5 經(jīng)濟性分析

交互式試井可以顯著縮短測試周期，明顯提升經(jīng)濟效益。本文統(tǒng)計了近幾年采用交互式試井技術(shù)的6 口自噴井開關(guān)時間，結(jié)果顯示這6 口井的平均二關(guān)井時間為5.8 h，相比理論平均二關(guān)井時間26.1 h 縮短了20.3 h，這可以有效降低鉆井船占用時間，有效提升了試井工作效率。

此外，研究涉及的6 口自噴井近三年來累計測試31 層，共計節(jié)約作業(yè)時間近630 h，從節(jié)約鉆井船占用時間的角度進行折算，累計節(jié)約占用鉆井船時間約26.2 d。近三年探井測試日均費用約為179 萬元，以此為標(biāo)準(zhǔn)計算其經(jīng)濟性，結(jié)果顯示交互式測井技術(shù)的應(yīng)用共為公司節(jié)省作業(yè)費用約4 682.4 萬元，年均節(jié)省作業(yè)費用1 560.8 萬元，大幅降低了探井測試作業(yè)成本，經(jīng)濟效益顯著，具有較好的應(yīng)用價值和推廣意義。

4 結(jié)論和認(rèn)識

傳統(tǒng)探井測試中應(yīng)用的存儲式試井方式需要在測試管柱起出后回放數(shù)據(jù)，才能獲取壓力計工作狀態(tài)以及判斷存儲數(shù)據(jù)是否滿足地質(zhì)油藏需求。該方式施工難度較低，但是難以及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，增加了探井測試作業(yè)的周期以及成本費用。交互式試井技術(shù)通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒔邮掌餍盘杺鬏數(shù)降孛嫦到y(tǒng)，使得實時壓力監(jiān)測成為現(xiàn)實。該技術(shù)的應(yīng)用能夠更好地輔助測試工作決策并降低測試作業(yè)成本。通過研究，主要得到如下結(jié)論和認(rèn)識：

(1)交互式試井技術(shù)在開井期間能夠?qū)崟r獲取井下的溫壓數(shù)據(jù)，為科學(xué)選擇工作制度提供可靠依據(jù)；

(2)交互式試井技術(shù)在關(guān)井條件下也可以對井下溫度、壓力變化情況進行實時監(jiān)測，明顯改善數(shù)據(jù)信息獲取的時效性，對儲層快速解釋評價具有重要意義；

(3)交互式試井技術(shù)與存儲壓力計試井在解釋結(jié)果方面具有良好的一致性，兩者在試井時相互校驗，可以顯著提升測試資料的可靠性和準(zhǔn)確性，同時可以避免重復(fù)施工；

(4) 交互式試井技術(shù)可以顯著縮短探井試井時間，具有良好的經(jīng)濟性。