張友義，劉 猛，王 鑫，王 芹

國內(nèi)外分層連續(xù)試油技術方案研究

張友義1，劉 猛1，王 鑫2，王 芹1

（1．中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2．中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術公司，天津300452）①

針對一井多層試油時合層試油與上返試油中存在的問題；分析了提高分層試油比例的必要性。闡述了一次管柱多層射孔測試聯(lián)作技術；電子智能閥分層測試技術；井下；一次起下作業(yè)無線傳輸多層測試系統(tǒng)；一井多層測試注入生產(chǎn)系統(tǒng)；不動管柱多層壓裂及排液一體化管柱；碳酸鹽巖分層測試酸壓完井體化管柱等國內(nèi)外分層連續(xù)試油技術的工藝原理及優(yōu)缺點，得出了應加快推廣先進適用的分層連續(xù)試油技術、探索試油提速提效的技術。

一次管柱；分層；連續(xù)；試油

在試油測試中，當多產(chǎn)層合層試油時，不同產(chǎn)液類型、不同壓力系統(tǒng)的地層之間存在互相干擾，各產(chǎn)層對于整體的產(chǎn)液能力貢獻不同，導致籠統(tǒng)試油難以錄取各小層的產(chǎn)能、液性、壓力恢復曲線等資料，影響了試油結論及對儲層的準確定性，也影響到測井解釋圖版界限層的判斷和圖版邊界、過渡帶的確定；同時分層試油也是油藏開發(fā)中最直接、可靠的產(chǎn)量劈分方法以及了解各油層的出油、出水、注水情況、壓力高低的重要手段。

傳統(tǒng)的分層試油采用逐層試油、封層上返的方式，缺點是多次起下管柱、下橋塞（或灰塞），占用鉆機久，施工周期長、費用高，多次壓井還容易造成儲層污染。如果舍棄一些層不試，又擔心漏掉產(chǎn)層；如果多個層一起籠統(tǒng)試油，就會影響試油結論以及對儲層的準確判斷，萬一合試層中出現(xiàn)水層，帶來的麻煩就更大。

目前，多產(chǎn)層試油中合層試油比例偏高的問題突出（由于成本控制因素，部分油田甚至超過45%），推廣分層連續(xù)試油工藝、探索試油提速提效技術對于降低試油成本、提高分層試油比例非常必要。

1　分層連續(xù)試油技術

1．1 技術需求分析

1） 隨著勘探開發(fā)的深入，多層系、低滲透、非均質(zhì)等復雜油藏對快速、高效、低成本的分層試油技術提出了新的要求。以長慶油田為例，一般油氣田常常發(fā)育有多套產(chǎn)油氣層組，各井在縱向上含油氣層系較多，平均單井為3．2層，且層間非均質(zhì)性較強，分層試油是解決這類油藏勘探開發(fā)問題的理想技術手段［1-2］。

2） 直井、水平井分層分段改造新技術的快速發(fā)展對分層測試求產(chǎn)、分層效果評價提出了新的需求。為了對每個油氣層段進行均衡、充分的改造，提高單井產(chǎn)量，近年來，國內(nèi)各油田陸續(xù)開展了水力噴射壓裂、限流壓裂、上提管柱或不動管柱等分層分段改造新技術的研究及應用，相應的設備與技術取得了長足的發(fā)展，在降低作業(yè)成本、節(jié)省試油時間、提高設備利用率等方面積累了寶貴的經(jīng)驗。但是，一部分分層段改造工藝（如水力噴射壓裂、限流壓裂、不動管柱酸壓）施工后往往只能局限于采取多層合試的方式測試求產(chǎn)，難以錄取各小層的產(chǎn)能、液性、油水界面、壓力恢復曲線等資料，嚴重影響了分層改造后對各產(chǎn)層的產(chǎn)能評價。

3） 減少高溫、高壓、高產(chǎn)井試油的起下鉆次數(shù)及壓井頻率催生了對分層連續(xù)試油技術的需求。以碳酸鹽巖為代表的部分高溫、高壓、高產(chǎn)井分層試油試采常常具有較大的不確定性，由于碳酸鹽巖儲層測試產(chǎn)量具有不穩(wěn)定和不確定性，單層試采經(jīng)常在很短的時間就發(fā)生枯竭或水淹，需要上返試采其它井段，往往需要多次起下管柱。但是，頻繁的起下管柱和壓井既浪費時間，又增加成本，也污染了油層，而且，起下管柱時間過長也容易發(fā)生井噴事故，頻繁的起下管柱也容易發(fā)生井下落物，不動管柱連續(xù)試油可作為一種理想的選擇。

1．2 對待測試層的要求

1） 設計前應詳細了解測試層段的分布情況，測試層間隔不能太大，壓力計離多層測試最底層的距離不能太遠。

2） 從地質(zhì)角度，考慮對資料的影響程度，若不允許，則只能采用單層測試的，應慎重選擇；若影響的程度不大，可以由地質(zhì)師根據(jù)地質(zhì)設計要求決定是否采用連續(xù)分層試油工藝。

3） 測試層間隔不宜太大，若D S T管柱以下至最底層的口袋過大，口袋內(nèi)的完井液過多也會影響測試效果（如低產(chǎn)層）。

4） 周邊井及測試層位均無明顯的砂埋油層記錄，地層不出砂；井況良好，儲層之間的巖性致密而且固井質(zhì)量完好，無套管外竄槽、無套管變形。

圖1　一次管柱多層射孔分測管柱

2　國內(nèi)外分層連續(xù)試油技術方案對比分析

2．1 一次管柱多層射孔測試聯(lián)作技術

2．1．1 工藝原理

采用雙封隔器管柱，下封隔器采用機械坐封，上封隔器采用液壓坐封，如圖1所示。封隔器坐封后，油管內(nèi)加壓，打開上面的壓力開孔閥V1，再通過下面的循環(huán)閥V2給下封隔器以下的射孔槍點火，然后通過測試組合工具進行第1層測試。第1層測試完成后，環(huán)空加壓，關閉V2的球閥，阻斷下層的生產(chǎn)通道，繼續(xù)環(huán)空加壓，給V2上面的一層射孔槍點火，然后進行第2層測試。如果射開第3層，只能進行第2層和第3層合試，所以嚴格地說，多層射孔分測管柱實際上是兩層分射分測管柱［3］。

2．1．2 優(yōu)點

可實現(xiàn)直／斜井一趟管柱3層以內(nèi)射孔測試聯(lián)作，可作為淺層、薄層、多產(chǎn)層、油氣水層難于劃分的探井高效射孔、測試的解決方案，可大幅縮短試油周期。

2．1．3 缺點

1） 不適合高溫、深井、長跨距、長射孔段。

2） 控制管線采用毛細管線，易發(fā)生磨損，風險大。

3） 最多射3層，不適合測試后需要長時間排液的低滲、低產(chǎn)、存在污染堵塞的儲層。

2．2 電子智能閥分層測試技術

2．2．1 工藝原理

根據(jù)試油設計方案，結合分層測試層段實際，完成分層管柱及施工設計，在地面對電子壓力計和各級智能閥門開關進行編程，電子壓力計放置于測試偏心托筒內(nèi)、測試托筒連接在各級智能閥門開關下面，共同組成智能閥分層測試工具（如圖2），與封隔器等一起組成分層測試管柱（如圖3）下至各目的層后，油管內(nèi)加壓坐封全部封隔器，各級智能閥開關會按照設定好的時間程序分別進入開、關狀態(tài)。當某層的閥門開關開啟時，即可測試該層，錄取流壓、產(chǎn)量及液性等資料；當某層的閥門開關關閉時，該層流體也進入關閉狀態(tài)，可錄取該層的恢復壓力資料。根據(jù)所取得的資料進行評價解釋，獲得相關油藏的地質(zhì)參數(shù)［4-6］。

2．2．2 主要技術指標

2．2．3 優(yōu)點

采用地面編程、預置各層的開關時間，并存儲在芯片內(nèi)，實現(xiàn)分層測試。

2．2．4 缺點

儀器承壓、耐溫能力低，可靠性不高；開關井時間預先設定，測試時缺乏靈活性。

圖2　智能閥分層工具示意

圖3　電子智能閥分層測試管柱

2．3 井下一次起下作業(yè)無線傳輸多層測試系統(tǒng)

2．3．1 工藝原理

發(fā)明專利（公開號：CN101878350 A）公開了一種用于對地層進行測試的多層測試系統(tǒng)，如圖4，可對一井多層（3層以內(nèi)）進行分層射孔測試聯(lián)作。包括以下步驟：將多層測試系統(tǒng)下入并定位到井內(nèi)，使得每一個單獨設備對應于將被測試層，通過無線控制站與地面、控制站與每層設備之間的通訊，控制每層設備的遠距離啟動，使之按順序對相應層進行測試。

圖4　一次起下作業(yè)無線傳輸多層測試系統(tǒng)

該井下多層測試系統(tǒng)由上子系統(tǒng)、下子系統(tǒng)和通信系統(tǒng)組成，全部儀器均可遠程控制。

上子系統(tǒng)包括：流量計、無線控制站、取樣器、流體分析器、主測試閥、主隔離封隔器等；主隔離封隔器用于將上子系統(tǒng)與下子系統(tǒng)隔離。下子系統(tǒng)包括：一組組串聯(lián)連接的單獨設備和一系列遠距離啟動工具，且每一組層間設備（包括封隔器、射孔槍、層間開關閥、生產(chǎn)通道等）對應一層進行測試，所有測試器可以根據(jù)需要重復開關；所述遠距離啟動工具用于液壓隔離相應層并對相應層進行測試；所述通信系統(tǒng)包括：控制站與地面之間的通信裝置；控制站與每一個單獨設備之間的通信裝置。所述通信裝置控制單獨設備的遠距離啟動工具，用于按順序對相應層進行測試［7］。

2．3．2 優(yōu)點

該多層測試系統(tǒng)配備了先進、齊全的全井筒遠距離無線傳輸系統(tǒng)、遠程控制的取樣器、流體分析器等測試工具與儀器，能夠使各個層從井底開始單獨并且按順序進行分層射孔、分層測試，也可進行合層測試，并對井下取樣進行實時分析與井下數(shù)據(jù)無線傳輸。適合海上、重點井試油等周期要求較高、數(shù)據(jù)傳輸及時、不需長時間排液的地區(qū)。

2．3．3 缺點

1） 由于火工件在高溫下會加速分解，不宜在井下長時間停留，不適合高溫井、深井。

2） 射孔槍與生產(chǎn)管柱并列為雙排管柱，結構較復雜，風險大，適合177．8mm（7英寸）以上大尺寸套管作業(yè)。

3） 最多可進行3層射孔、測試聯(lián)作，不適合水平井、長時間排液求產(chǎn)井。

2．4 一井多層測試注入生產(chǎn)系統(tǒng)

2．4．1 工藝原理

專利（US2006／0207764A1）公開了一種“一井多層測試、注入、生產(chǎn)系統(tǒng)”，涉及一種能夠使多個目的層被連續(xù)測試的組件。如圖5所示，所述組件包括多個閥，且每一個閥可通過將閥致動物體（如：球）投入到相應的閥內(nèi)而致動。閥可以按預定順序被相繼致動到打開狀態(tài)，并且在將相應的閥致動到打開狀態(tài)之后對不同層進行測試或采取增產(chǎn)措施［8］。

2．4．2 優(yōu)點

可對一井多層進行測試、注入，試油結束后可作為完井管柱。

2．4．3 缺點

管柱組裝、起、下工序較復雜，控制管線易發(fā)生損壞、可靠性不高。

2．5 不動管柱多層壓裂及排液一體化管柱

該技術主要用于滿足探井錄取測試壓裂前后溫度、壓力、排液求產(chǎn)數(shù)據(jù)要求，包括3種形式：壓裂兩層、排液一體化管柱、選擇壓裂第1層、排液一體化管柱及選擇壓裂第2層、排液一體化管柱［7-8］。

2．5．1 工藝原理

1） 管柱一。如圖6，管柱下至預定位置后，投球加壓，使水力錨錨定、坐封兩級封隔器，然后，剪斷銷釘，使滑套快速下行，打開噴砂口，實現(xiàn)對下部油層的壓裂。第1層壓裂后，地面投桿，打開控制開關，同時封堵下層，實現(xiàn)對上一層的壓裂。當壓裂結束后地面采用油嘴控制放噴，此時井下開關在地層壓力的作用下反向打開，實現(xiàn)兩層不動管柱的壓后排液。排液后期，若地層壓力較低，不能自動打開控制開關，可待油壓降為0后打撈投桿、排液、求產(chǎn)［5-6］。

2） 管柱二。如圖7，管柱下至預定位置后，地面加壓，使水力錨錨定、封隔器逐層坐封到位，然后，地面投桿，打開控制開關，控制防噴、撈桿，完成對上層的壓裂。

3） 管柱三。如圖8，管柱下至預定位置后，旋轉座封下部封隔器，地面投球加壓，使水力錨錨定、封隔器逐層坐封到位，然后，剪斷銷釘，使滑套快速下行，打開噴砂口，此時地面打入壓裂液，實現(xiàn)對下部油層的壓裂。對第1層實施壓裂后，地面投桿，打開控制開關，同時封堵下層，實現(xiàn)對上一層的壓裂。壓裂結束后，地面采用油嘴控制放噴、排液、求產(chǎn)［9-10］。

圖5　一井多層測試、注入、生產(chǎn)系統(tǒng)

圖6　壓裂兩層及排液一體化管柱

圖7　選壓第1層及排液一體化管柱

2．5．2 優(yōu)點

不動管柱對1～2層壓裂、壓后排液求產(chǎn)、測試，試油工序銜接更緊密，縮短壓裂液對儲集層的浸泡時間，已得到廣泛應用。

2．5．3 缺點

采用地面投桿、撈桿，不能帶測試閥，難以實現(xiàn)井下多次開關井；壓裂后只能進行合層排液與求產(chǎn)，難以獲取各小層的產(chǎn)能和液性。

圖8　選壓第2層及排液一體化管柱

2．6 碳酸鹽巖分層測試酸壓完井一體化管柱

2．6．1 工藝原理

如圖9，下鉆時將滑套二設置于打開位置，其它兩級滑套設置于關閉位置，兩封隔器之間的伸縮接頭設置于半開或收縮狀態(tài)。

管柱下到位后，先用輕質(zhì)原油或完井液替換井內(nèi)的壓井液，關閉滑套二，再坐封兩級封隔器；兩級封隔器坐封后，從環(huán)空打壓對上封隔器驗封；打開滑套三，開井放噴。如能自噴，通過地面開關井進行地面直讀試井；如不能自噴，用連續(xù)油管誘噴；如需酸壓，再用連續(xù)油管替入酸液到井下，進行酸壓作業(yè)，酸壓結束后用連續(xù)油管進行排液，殘酸排完后進行酸壓后測試。

第1層施工結束后，將滑套三關閉、滑套二打開，再對第2層進行施工。測試結束最后將滑套二和滑套三全部打開投入生產(chǎn)。

2．5．2 優(yōu)點

能夠進行分層測試、分層酸化作業(yè)；能夠測取每一層酸化前后的測試資料；試油結束后直接轉完井投產(chǎn)。

2．5．3 缺點

1） 不能進行井下關井，不適用非自噴井。

2） 只能采用連續(xù)油管替酸、氣舉誘噴、排液。

3） 完井投產(chǎn)一體化作業(yè)，成本高，不適合低產(chǎn)井或產(chǎn)能不確定井況。

4） 依靠鋼絲滑套開關各層及壓井循環(huán)閥，操作要求高，深井可靠性不高。

圖9　碳酸鹽巖分層測試酸壓完井體化管柱

3　結論

1） 一趟管柱分層試油技術可減少起下管柱，減少鉆機占用時間、壓井作業(yè)次數(shù)，解決籠統(tǒng)試油與分層測試之間存在的矛盾，達到縮短試油測試周期、提高試油效率、節(jié)省成本、減少井控風險、減少儲層污染等目的。

2） 現(xiàn)有的一井多層連續(xù)試油技術具有一定的適用性，但也存在諸多局限，優(yōu)選高效、合適的分層連續(xù)試油技術，對于提高測試資料錄取質(zhì)量、降低成本、降低探井合試層的比例具有重要的意義。

3） 建議開展針對碎屑巖、碳酸鹽巖等不同儲層的分層連續(xù)試油工藝技術適應性研究，探索試油提速提效技術，加快推廣先進適用的分層連續(xù)試油技術。

［1］ 申曉莉，陳立海，王子建，等．多級分注井逐級解封封隔器研制［J］．石油礦場機械，2014，43（4）：71-73．

［2］ 晏耿成，魏立軍，楊會豐，等．大壓差可洗井封隔器研制與應用［J］．石油礦場機械，2014，43（1）：69-71．

［3］ 袁吉誠，陳鋒，唐凱，等．一次管柱多層射孔測試聯(lián)作技術［J］．測井與射孔，2007，10（4）：7477．

［4］ 陳寧，劉成雙，逯梅，等．油井智能法找水分層測試技術的研究與應用［J］．鉆采工藝，2008，31（增刊）：68-73．

［5］ 馬穎．智能化分層分測技術［J］．科技資訊，2011 （17）：74．

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Study onmultilayer Successive Testing Technology

ZHANG Youyi1，LIUMeng1，WANG Xing2，WANG Qin1
（1．Research Institute of PetroleumE xploration and Deuelopment，Beijing100083，China；2．Engineering Technology Com pany，CNOOC Energy Deuelopment Limited Com pany，Tianjin300452，China）

The necessity of the proportion enhancement of separatelayer testing is analyzed based on the existing problems of commingled oil test and

oil test．The technical principles and characteristics ofmultilayer successive testing technologies are described in his article，such asmultilayer perforating and testing with onetrip string，layered testing technology with intelligent valve，dow nhole，one trip shift operation，wireless transmission，m ultilayer testing system，testing／injection／producing system of amultizone well，m ultilayer fracturing with fixed sting and drainage integration string，layered testing／acid fracturing／well completion in carbonate formation，etc．The conclusion ismade that the available advancedmultilayer successive testing technology should be promoted for high speed and high efficiency welltesting．

onetrip string；separatelayer；successive；oil testing

TE932

A

10．3969／j．issn．10013842．2015．03．006

10013482（2015）03002407

①2014-09-18

中國石油天然氣股份有限公司科技項目“多層多段連續(xù)測試—排液裝置研究與應用”（2012-Y051）

張友義（1969-），男，湖北監(jiān)利人，高級工程師，主要從事試油、完井的研究及推廣工作，Email：yyzhang＠petrochina．com．cn。