李三喜， 馮大龍， 黃 偉， 吳 軒， 陶 亮

(1中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司 2中海艾普油氣測(cè)試(天津)有限公司)

目前我國(guó)東海海域勘探方向逐漸轉(zhuǎn)向深層油氣藏，該油氣資源埋藏深，成藏條件復(fù)雜，具有顯著的低滲、致密氣藏特點(diǎn)，同時(shí)儲(chǔ)層中往往含有復(fù)雜氣體。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中要充分考慮井況條件，依據(jù)井下地質(zhì)情況來(lái)選擇測(cè)試設(shè)備和采用合理的井控措施，設(shè)計(jì)合理的工藝流程來(lái)保證測(cè)試任務(wù)順利完成[1]。井下DST工具及測(cè)試管柱作為測(cè)試作業(yè)的重要組成部分，在很大程度上關(guān)系著整個(gè)測(cè)試作業(yè)的成敗。本安全高效多功能測(cè)試管柱以安全可靠為最大特點(diǎn)，最大限度地保障作業(yè)成功率、省時(shí)、高效、降低作業(yè)成本，為深層低滲-致密天然氣井的安全測(cè)試提供技術(shù)參考。

一、作業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)難題

1.傳統(tǒng)管柱試壓難

海上深層低滲-致密天然氣井的測(cè)試管柱普遍下深大，全管柱試壓存在困難，目前海上常規(guī)測(cè)試管柱試壓方式為刮管管柱試壓或者測(cè)試管柱直接試壓。刮管管柱試壓是在刮管作業(yè)期間對(duì)測(cè)試管柱中將用到的主管柱進(jìn)行壓力測(cè)試，多采用RD循環(huán)閥和TST閥組合下入的管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌液及壓力試驗(yàn)，測(cè)試管柱下入過(guò)程中不再進(jìn)行全管柱壓力試驗(yàn)，但由于測(cè)試主管柱要對(duì)上一步已經(jīng)試壓檢驗(yàn)的刮管管柱重新拆卸和連接，這樣測(cè)試管柱的密封性就難以保證。傳統(tǒng)測(cè)試管柱試壓一般采用LPR-N測(cè)試閥或者其他專門(mén)的試壓工具。若通過(guò)LPR-N測(cè)試閥對(duì)管柱試壓，則其球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)井口灌注液墊的方式進(jìn)行壓力試驗(yàn)。管柱通常需要分段試壓，這樣LPR-N測(cè)試閥球閥在試壓期間將反復(fù)承受高壓，可能降低球閥的密封性，進(jìn)而影響關(guān)井資料錄取。

2.傳統(tǒng)誘噴液墊替入方式風(fēng)險(xiǎn)大

測(cè)試作業(yè)中為保證地層流體流出地面，需要對(duì)測(cè)試管柱建立誘噴壓差，若對(duì)測(cè)試管柱試壓結(jié)束后替入誘噴液墊，則一般由OMNI閥(多次循環(huán)閥，下同)來(lái)實(shí)現(xiàn)，眾所周知OMNI閥功能強(qiáng)大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，將其由下井狀態(tài)的測(cè)試位轉(zhuǎn)換至替液時(shí)的循環(huán)位需要多次環(huán)空加放壓操作，對(duì)工具的穩(wěn)定性、人員操作水平、測(cè)試液性能等都有較高要求；反復(fù)的環(huán)空加放壓操作還要占用較長(zhǎng)的鉆機(jī)時(shí)間，作業(yè)時(shí)效性不高；而如果OMNI閥一旦換位不成功，一般情況下只能起鉆，排查故障后再重新下入，其后果不僅是耽誤作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)成本，同時(shí)也可能引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.測(cè)試封隔器選型難

目前，測(cè)試常用封隔器類(lèi)型按是否旋轉(zhuǎn)管柱可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為旋轉(zhuǎn)坐封封隔器，另一類(lèi)為非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器。旋轉(zhuǎn)坐封封隔器如果應(yīng)用于大斜度井、水平井，那么在旋轉(zhuǎn)測(cè)試管柱坐封時(shí)，由于管柱彎曲旋轉(zhuǎn)扭矩較大，測(cè)試管柱容易受損甚至斷裂，而且由于井口施加的扭矩難以傳遞至封隔器，而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)坐封封隔器難以坐封；深水測(cè)試由于懸掛器以上測(cè)試管柱外表面綁定有既粗又重的水下樹(shù)臍帶纜，管柱禁止有任何旋轉(zhuǎn)操作。因此旋轉(zhuǎn)坐封封隔器不適用于大斜度井、深井及深水井測(cè)試作業(yè)。非旋轉(zhuǎn)封隔器一般為液壓坐封插管密封式封隔器，一般具備良好的密封、耐溫、耐壓性能。但這類(lèi)封隔器的最大缺點(diǎn)在于封隔器本身需要單趟管柱下入，然后再下入帶密封插管的測(cè)試管柱，這樣作業(yè)時(shí)效較差，作業(yè)成本較高。

二、技術(shù)對(duì)策

1.優(yōu)化管柱試壓功能

由于東海海域深層低滲-致密氣井儲(chǔ)層情況復(fù)雜，地層壓力系數(shù)各有不同，因此測(cè)試液參數(shù)也不盡相同，為此需要針對(duì)不同井身結(jié)構(gòu)、地層參數(shù)、測(cè)試目的、以及測(cè)試液參數(shù)等設(shè)計(jì)測(cè)試管柱，進(jìn)行管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工具升級(jí)，使其滿足深層低滲-致密氣井測(cè)試要求。為保證管柱密封性，需要對(duì)測(cè)試管柱進(jìn)行試壓檢驗(yàn)，由此本新型安全高效多功能測(cè)試管柱(見(jiàn)圖1)配備了專門(mén)的試壓工具——自動(dòng)灌液試壓旁通閥或井口灌液試壓旁通閥，二者可選其一，具體視主管柱清潔程度，測(cè)試液是否有固相顆粒等情況而定。

圖1 安全高效多功能測(cè)試聯(lián)作管柱

自動(dòng)灌液試壓旁通閥為一閥板結(jié)構(gòu)的試壓閥，閥板下部帶有旁通孔，在測(cè)試管柱下入期間可以自動(dòng)灌液，在測(cè)試管柱靜止時(shí)即可對(duì)管柱試壓，當(dāng)測(cè)試管柱下入到位完成管柱所有試壓工作后，環(huán)空加壓擊穿自動(dòng)灌液試壓旁通閥上的破裂盤(pán)，工具關(guān)閉下部與環(huán)空連接的旁通通道，同時(shí)打開(kāi)閥板，整個(gè)工具處于全通徑狀態(tài)。井口灌液試壓旁通閥為一球閥結(jié)構(gòu)的試壓閥，閥板下部帶有旁通孔，工具結(jié)構(gòu)和工作原理與自動(dòng)灌液試壓旁通閥相似，其最大特點(diǎn)在于承壓閥體為球閥，增加了測(cè)試管柱試壓的穩(wěn)定性與可靠性。使用井口灌液試壓旁通閥的測(cè)試管柱在下入過(guò)程中可直接灌入測(cè)試液墊并對(duì)管柱進(jìn)行試壓，整個(gè)管柱試壓結(jié)束后，通過(guò)環(huán)空加壓打開(kāi)球閥關(guān)閉旁通孔，并進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

2.優(yōu)化管柱造負(fù)壓功能

為保證管柱密封性，需要對(duì)全部測(cè)試管柱進(jìn)行試壓檢驗(yàn)；同時(shí)為保證作業(yè)安全，下鉆及管柱試壓期間，管柱內(nèi)液體一般為測(cè)試液，以保持與環(huán)空壓力的相對(duì)平衡。由于井控原則上環(huán)空測(cè)試液靜壓應(yīng)略大于地層壓力，即管柱內(nèi)在充滿測(cè)試液的情況下，其無(wú)法與地層建立負(fù)壓環(huán)境，必須在封隔器坐封后，通過(guò)替入密度更低的誘噴液墊或氣墊，使管柱內(nèi)靜壓對(duì)于地層形成壓差，以便地層流體流入井筒甚至噴出地面。針對(duì)工藝要求，本新型安全高效多功能測(cè)試管柱優(yōu)化配置了專門(mén)的替液工具——替液閥。替液閥帶有替液孔，為環(huán)空加壓操作工具，可實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)外正反向循環(huán)替液，替液結(jié)束后通過(guò)環(huán)空加壓關(guān)閉替液孔，實(shí)現(xiàn)測(cè)試管柱內(nèi)外隔離。

替液閥代替了傳統(tǒng)OMNI的替液功能，對(duì)于帶OMNI閥的傳統(tǒng)測(cè)試管柱，OMNI閥從下井時(shí)的測(cè)試位→替液時(shí)的循環(huán)位→放噴時(shí)的測(cè)試位，總共需要9-15次環(huán)空加/放壓操作(見(jiàn)圖2)，而一旦OMNI閥換位不成功，多數(shù)情況下意味著本趟管柱操作失敗，只能起出工具排除故障后再次入井。而帶試壓、替液及其他功能的新型替液管柱僅需兩步環(huán)空壓力操作即可實(shí)現(xiàn)開(kāi)井。通過(guò)工具優(yōu)選及管柱組合優(yōu)化，簡(jiǎn)單的操作即實(shí)現(xiàn)了正替誘噴液墊的工藝要求，完全取代了傳統(tǒng)OMNI閥的替液功能，這是本新型安全高效多功能測(cè)試管柱的一大特點(diǎn)。

3.優(yōu)化改進(jìn)封隔器

對(duì)于東海海域深層低滲-致密氣井的測(cè)試作業(yè)特點(diǎn)，井型兼有直井和斜井，作業(yè)平臺(tái)兼有自升式和半潛式，且多為深井、高溫高壓井，綜合分析目前測(cè)試作業(yè)常用的機(jī)械坐封封隔器和液壓坐封封隔器的優(yōu)缺點(diǎn)，本安全高效多功能管柱配置了一種新型封隔器——有限次非旋轉(zhuǎn)可回收機(jī)械坐封封隔器，它是一款全通徑、通過(guò)上提下放測(cè)試管柱實(shí)現(xiàn)坐封、解封的封隔器。有限次非旋轉(zhuǎn)封隔器基于傳統(tǒng)機(jī)械坐封封隔器進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，通過(guò)增加鎖定機(jī)構(gòu)、換位機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)了有限次坐封。由于具有鎖定機(jī)構(gòu)，該封隔器在地面連接及組合下入過(guò)程不會(huì)換位，當(dāng)封隔器下入到位，可通過(guò)預(yù)定深度的靜液柱壓力或環(huán)空加壓擊穿破裂盤(pán)解除鎖定，然后通過(guò)測(cè)試管柱的上提下放操作坐封封隔器。

圖2 OMNI閥換位圖

三、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

針對(duì)東海海域深層低滲-致密氣井測(cè)試作業(yè)難點(diǎn)設(shè)計(jì)出安全高效多功能測(cè)試管柱能夠滿足其作業(yè)需求，相比于傳統(tǒng)的測(cè)試管柱此管柱不僅在技術(shù)方面占有優(yōu)勢(shì)而且也能節(jié)省作業(yè)時(shí)間，降低作業(yè)成本。

傳統(tǒng)RTTS系列封隔器不適用于大斜度井、水平井及深水井測(cè)試，對(duì)于這類(lèi)井測(cè)試，過(guò)去一般選用液壓坐封封隔器，以井深4 000 m為例，起下一趟管柱時(shí)間大約為22 h，首先需要單獨(dú)起下鉆或電纜作業(yè)下入液壓封隔器，然后再第二趟起下鉆下入測(cè)試管柱，測(cè)試結(jié)束后若需回收液壓封隔器則需要進(jìn)行三趟起下鉆，也就是說(shuō)對(duì)于液壓封隔器用于測(cè)試作業(yè)，一般需要三趟起下鉆才能完成整個(gè)作業(yè)，而現(xiàn)在配置有限次非旋轉(zhuǎn)封隔器的新型管柱則可通過(guò)一趟管柱起下即可完成測(cè)試，整個(gè)起下管柱作業(yè)節(jié)省時(shí)間約為44 h。

傳統(tǒng)替液墊工藝多采用OMNI閥實(shí)現(xiàn)，使用替液閥替代OMNI閥，替液結(jié)束后只需一次環(huán)空壓力操作即可關(guān)閉循環(huán)孔，隨即進(jìn)入放噴測(cè)試階段，這樣能極大節(jié)省作業(yè)時(shí)間。另外OMNI閥在換位過(guò)程中一旦出現(xiàn)故障，則只能起出測(cè)試管柱，不可避免地發(fā)生誤工時(shí)間并提高作業(yè)成本。

四、應(yīng)用案例

C井為2018年渤海油田的一口預(yù)探井，完鉆井深4 317 m，完鉆層位為太古界潛山儲(chǔ)層，該儲(chǔ)層地質(zhì)情況復(fù)雜，前期對(duì)其進(jìn)行測(cè)試作業(yè)時(shí)出現(xiàn)了多種問(wèn)題。本井通過(guò)對(duì)測(cè)試管柱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用井口灌液試壓旁通閥和替液閥的組合，滿足了測(cè)試作業(yè)需求，求取了儲(chǔ)層產(chǎn)能數(shù)據(jù)，并簡(jiǎn)化了操作程序，節(jié)約了作業(yè)成本。

此新型測(cè)試管柱在渤海油田C井的成功應(yīng)用為安全、高效多功能測(cè)試管柱在復(fù)雜氣井中的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。管柱結(jié)構(gòu)(自上而下)如下：鉆桿+伸縮接頭+鉆鋌+循環(huán)閥壓井工具+井口灌液試壓旁通閥+替液閥+泄壓閥+測(cè)試閥+液壓旁通+震擊器+安全接頭+封隔器。本井測(cè)試管柱下井期間使用原鉆井泥漿對(duì)其進(jìn)行試壓檢驗(yàn)，與之配套的試壓工具為井口灌液試壓旁通閥。本井使用專門(mén)的替液工具代替了OMNI閥實(shí)現(xiàn)正替誘噴液墊，在測(cè)試管柱試壓結(jié)束并坐封后，通過(guò)環(huán)空加壓打開(kāi)井口灌液試壓旁通閥球閥，然后通過(guò)泥漿泵進(jìn)行反循環(huán)調(diào)整測(cè)試液性能，避免測(cè)試期間因測(cè)試液長(zhǎng)時(shí)間靜止發(fā)生沉降風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)試液性能調(diào)整完成后，進(jìn)行正循環(huán)替入誘噴液墊，然后操作環(huán)空壓力關(guān)閉替液閥，進(jìn)行后續(xù)測(cè)試求產(chǎn)作業(yè)，作業(yè)取得了完滿成功。具體施工程序：

(1)組下測(cè)試管柱。

(2)測(cè)試工具入井后，井口灌液進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。

(3)一半鉆具入井后，井口灌液進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。

(4)全部管柱入井后，井口灌液進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。

(5)管柱配長(zhǎng)、坐封、驗(yàn)封封隔器。

(6)安裝井口測(cè)試樹(shù)，對(duì)上游高壓流程進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。

(7)環(huán)空加壓打開(kāi)井口灌液試壓旁通閥，循環(huán)洗井。

(8)正循環(huán)替入誘噴液墊。

(9)環(huán)空加壓關(guān)閉替液閥，同時(shí)打開(kāi)測(cè)試閥。

(10)開(kāi)井求產(chǎn)作業(yè)。

(11)環(huán)空加壓打開(kāi)循環(huán)壓井閥，循環(huán)壓井。

(12)拆井口流動(dòng)頭、解封、起鉆。

安全、高效多功能測(cè)試管柱也可使用自動(dòng)灌液試壓旁通閥+替液閥的管柱組合，相比C井中應(yīng)用的新型管柱組合，這種管柱組合在整個(gè)管柱下入過(guò)程中保持管柱內(nèi)外連通并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌液；對(duì)于裸眼測(cè)試，如果下鉆期間出現(xiàn)井涌，則可隨時(shí)進(jìn)行循環(huán)壓井作業(yè)，調(diào)整測(cè)試液比重，保證井控安全。安全、高效多功能測(cè)試管柱還使用更為先進(jìn)的有限次非旋轉(zhuǎn)封隔器工具，該封隔器坐封過(guò)程無(wú)需旋轉(zhuǎn)管柱，并且坐封次數(shù)有限，避免了深水測(cè)試作業(yè)起鉆過(guò)程封隔器重復(fù)坐封，所以此管柱同樣適用于大斜度井、水平井以及深水測(cè)試井的測(cè)試作業(yè)。

五、總結(jié)

(1)隨著勘探領(lǐng)域不斷向深層深水領(lǐng)域發(fā)展，測(cè)試作業(yè)的技術(shù)要求也在不斷提高，經(jīng)過(guò)研究改進(jìn)設(shè)計(jì)出的安全高效多功能測(cè)試管柱能夠滿足深層低滲-致密氣井的測(cè)試作業(yè)需求。

(2)安全高效多功能測(cè)試管柱將新工具與傳統(tǒng)工具相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)測(cè)試管柱分段式壓、正替液墊等作業(yè)的簡(jiǎn)便化，有限次非旋轉(zhuǎn)封隔器的應(yīng)用完美替代液壓坐封封隔器的作業(yè)方式，降低作業(yè)成本，提高作業(yè)可靠性。

(3)安全高效多功能測(cè)試管柱能夠在東海深層低滲-致密氣井測(cè)試作業(yè)中廣泛應(yīng)用，有助于降低海上測(cè)試作業(yè)成本。