張鐵剛，馬宇澤，姚禹，姜波

中國石油大慶油田有限責任公司第三采油廠（黑龍江 大慶 163113）

0 引言

井下作業(yè)是油田勘探開發(fā)中落實油井產(chǎn)量、實施穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)措施、解除油水井故障的重要手段之一[1]。目前大慶油田已進入開發(fā)中后期，油水井套管老化，井下故障發(fā)生頻繁且復雜程度不斷增加[2-3]。同時，對井下作業(yè)質(zhì)量管理的要求提高，亟需解決其質(zhì)量管理工作存在的薄弱環(huán)節(jié)，促進作業(yè)質(zhì)量水平的持續(xù)提升[4]。

目前，針對封隔器釋放壓力、時長不夠，驗竄精度低，沖刮通等附加工序質(zhì)量監(jiān)督不到位、鉆孔質(zhì)量無法驗證等問題[5]，研究并應(yīng)用存儲式壓力計，隨油管管柱下入井下，可存儲記錄每趟工序管柱內(nèi)外壓力、釋放壓力、穩(wěn)壓時長、時間軸等參數(shù)，起出地面后，使用電腦軟件進行數(shù)據(jù)曲線回放，落實數(shù)字化作業(yè)工序質(zhì)量監(jiān)督，強化作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督管理。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

存儲式壓力計主要包括存儲式壓力計井下裝置和地面回放軟件兩部分。如圖1 所示，井下裝置由電池、內(nèi)外壓力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、時間采集器等組成。利用地面回放軟件可對儀器的參數(shù)、存儲進行調(diào)節(jié)設(shè)置及回放數(shù)據(jù)。

圖1 存儲式壓力計全部零件實物圖

作業(yè)施工前，壓力計通過數(shù)據(jù)線與電腦連接，使用軟件將數(shù)據(jù)清空，保證存儲空間內(nèi)存充足，同時設(shè)置參數(shù)存儲時間間隔，滿足采集使用頻次要求。作業(yè)施工時，連接好電池，安裝于油管短接工裝內(nèi)，隨油管管柱底端下入井內(nèi)，其在施工過程中會自動存儲作業(yè)期間的溫度、內(nèi)外壓力、振動測量等數(shù)據(jù)。作業(yè)結(jié)束后，壓力計工裝起到地面，通過數(shù)據(jù)線與電腦連接，讀取存儲的各種參數(shù)，并由數(shù)據(jù)處理軟件解析數(shù)據(jù)，計算施工作業(yè)時間、內(nèi)外壓力、溫度、振動量、傾角等生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)曲線及圖表，對比分析整個曲線數(shù)據(jù)，驗證作業(yè)監(jiān)督質(zhì)量。

主要技術(shù)指標見表1。儀器強度及耐腐蝕性好，滿足作業(yè)現(xiàn)場需求，接頭均為標準標準油管扣，可同任意油管或井下工具連接，操作方便可靠。

2 現(xiàn)場試驗及應(yīng)用情況

2.1 驗竄工序質(zhì)量監(jiān)督

目前封堵井夾層驗竄一般采用套溢法，驗竄時油管中打壓，使上級封隔器脹封于被驗夾層，觀察套管溢流變化情況，判斷夾層是否竄槽[6]。當封堵井井口溢流很大或無溢流時，容易對夾層是否竄槽作出錯誤判斷[7]。隨著油田開發(fā)的不斷深入，分層注采井數(shù)不斷增加，單井層段數(shù)不斷增加，對夾層的穩(wěn)定性有更高的要求[8]。因此，采用了存儲式壓力計驗竄技術(shù)。

如圖2 所示，該技術(shù)的存儲式壓力計驗竄管柱由存儲式壓力計、K344-114封隔器、節(jié)流器、絲堵等組成。工作原理：將封隔器卡于夾層內(nèi)，地面打壓8、10、8 MPa，分別穩(wěn)壓5 min，觀察套管溢流情況進行初步判斷，起出驗竄管柱后，將壓力計與筆記本電腦連接，軟件對數(shù)據(jù)進行回放，觀察油壓和套壓曲線，如圖3 所示，套壓不跟隨油壓，證明該夾層不竄槽；如圖4 所示，套壓跟隨油壓，證明該夾層竄槽。驗竄技術(shù)的可靠性指導了分層注采層段和精細細分層段的可靠性[9]。

圖2 存儲式壓力計驗竄管柱示意圖

圖3 不竄槽井壓力曲線

圖4 竄槽井壓力曲線

2.2 鉆孔作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督

鉆孔作業(yè)一般通過驗吸水的方式判斷鉆孔質(zhì)量是否合格[10]，主要應(yīng)用兩個封隔器中間卡節(jié)流器往孔內(nèi)注水的方式，觀察地面觀測壓力和流量憋放情況，存在驗吸水時無法準確判斷鉆孔質(zhì)量，對經(jīng)驗要求較高，無法準確判定[11]。

如圖5 所示，鉆孔作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督工藝管柱由K344-110 擴張式封隔器、745-5 節(jié)流器、壓力計、球座等部分組成。下井后在射孔層段以上打壓檢測，保證驗吸水管柱自身不刺漏，下至目的層位后，打壓8-10-8 MPa，監(jiān)測油管內(nèi)外壓力，通過壓力是否跟隨判斷封隔器密封情況，管內(nèi)外壓力差大小判定目的層鉆孔質(zhì)量。

圖5 鉆孔質(zhì)量定壓力檢測工藝管柱示意圖

從表2 可見，3 口井共進行11 段鉆孔質(zhì)量定壓力檢測，除采油井1檢測過程中封隔器膠筒破損外，其余8段均存在管外、管內(nèi)壓力差，即開窗成功。

表2 壓力監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)表 MPa

采油井1通過目的層壓力監(jiān)測曲線及表2中數(shù)據(jù)可知，目的層1壓差1 MPa，目的層2壓差1 MPa，吸水效果良好，目的層3壓差0，配合壓裂曲線可知，該層未鉆開，目的層4、目的層5壓差0，管內(nèi)外壓力曲線跟隨，判斷封隔器在起下過程中膠筒破損，密封失效，結(jié)合壓裂曲線分析判斷鉆孔質(zhì)量良好。

如圖6 所示，采油井2 通過非目的層壓力曲線不跟隨，壓差12 MPa，可準確判斷該井封隔器密封效果良好。

圖6 采油井2非目的層壓力曲線

如圖7 所示，采油井2 通過目的層壓力監(jiān)測曲線可以看出，目的層1 壓差2 MPa，目的層2 壓差1 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準確判斷該井鉆孔質(zhì)量良好。

圖7 采油井2目的層壓力曲線

如圖8 所示，采油井3 通過目的層壓力監(jiān)測曲線可看出，目的層1 壓差1 MPa，目的層2 壓差3 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準確判斷該井鉆孔質(zhì)量良好。

圖8 采油井3目的層壓力曲線

3 結(jié)論

1）通過不同監(jiān)督管柱的設(shè)計使用，存儲式壓力計配合擴張式封隔器、節(jié)流器、噴砂器等工具組合成管柱，實現(xiàn)不同工序的質(zhì)量監(jiān)督功能，以驗竄工序質(zhì)量監(jiān)督和鉆孔質(zhì)量監(jiān)督為例，管柱內(nèi)、外壓力曲線變化情況可以充分體現(xiàn)井下作業(yè)質(zhì)量的監(jiān)督全過程。

2）存儲式壓力計連接在附加工序管柱底部下井后起出，通過壓力、溫度、時間等參數(shù)監(jiān)測，可全面覆蓋并解讀沖刮通、洗井、釋放等附加工序監(jiān)督質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督管理。

3）存儲式壓力計作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督技術(shù)，可以減輕勞動強度，減少人員的匹配，保證作業(yè)施工質(zhì)量，提高作業(yè)監(jiān)督水平，實現(xiàn)安全可持續(xù)生產(chǎn)，達到降本增效的目的。

4）地面軟件數(shù)據(jù)的回放，相關(guān)曲線報表的生成，可作為工序質(zhì)量監(jiān)督的憑證，與A5 系統(tǒng)平臺連接，聯(lián)合視頻監(jiān)督平臺，真正實現(xiàn)井下作業(yè)工序全過程質(zhì)量監(jiān)督。