中途測試技術在克拉美麗石炭系氣藏的應用

凌立蘇 許江文 王補信 黃衛東 金立新 李珠林

中國石油新疆油田公司勘探公司

中途測試技術在克拉美麗石炭系氣藏的應用

凌立蘇 許江文 王補信 黃衛東 金立新 李珠林

中國石油新疆油田公司勘探公司

針對準噶爾盆地克拉美麗氣田石炭系火山巖儲層非均質性強、孔隙度與滲透率相關性差的特點，結合氣田地質特征，以取得油氣新發現為目標，通過優化井身結構，根據不同的井眼條件，選擇合理的測試方式和管柱結構，采用鉆井液、清水和氮氣復合作為測試液墊，實施近平衡初始測試壓差控制，有效地降低了中途測試風險，使中途測試技術在克拉美麗氣田石炭系氣藏勘探中得到了廣泛成功的應用。該技術的應用不僅使得在鉆探初期基本搞清了儲層的流體性質和原始自然產能，而且還為后續完井的壓裂改造提供了基礎資料，特別是在滴西17、滴西18井，經壓裂改造后日產氣量超過25×104m3，并由此發現了以滴西14、滴西17、滴西18等氣藏為主力產氣區塊的千億立方米級的克拉美麗氣田，取得較好的應用效果。

準噶爾盆地 克拉美麗氣田 石炭紀 火山巖 中途測試 管柱結構 工藝 應用

克拉美麗氣田是目前投入開發的主要有滴西10、滴西14、滴西17和滴西18等4個天然氣藏。由于該區石炭系火山巖儲層非均質性強，孔隙度與滲透率相關性差，給勘探評價帶來較大的難度。針對這一特點，中途測試技術作為快速認識和評價儲層、查清地層產液性質和油氣水產能的有效手段，在克拉美麗氣田得到了廣泛應用［1－3］，為氣田的高效勘探提供了前期的基礎資料。其中，井眼準備、測試方式優化、測試壓差設計及工作制度的選擇是中途測試技術成功的關鍵［4－5］。

1 氣田主要特征

克拉美麗氣田油氣顯示段主要集中在石炭系頂部風化殼，其上部為極易發生垮塌二疊系泥巖地層。石炭系火山巖為裂縫、孔隙雙重介質儲層。根據薄片分析資料和全巖礦物分析，該區石炭系發育沉積巖和巖漿巖兩大類巖石類型。氣層孔隙度介于5.9%～25.6%，平均孔隙度為9.6%，滲透率分布區間介于0.01～844.00 mD，基質滲透率主要分布在0.05左右，平均為0.161 mD，為中孔特低滲儲層。氣藏底水發育，為帶底水的巖性凝析氣藏。區域由東到西地層壓力系數介于1.07～1.4呈逐步抬升趨勢，埋藏深度介于3 000～4 000 m，儲層溫度為100～120℃。

2 中途測試工藝

2.1 井眼準備

1）針對石炭系油氣顯示段上部的二疊系易垮塌的泥巖層，為保證中途測試期間井下測試工具的安全，降低泥巖垮塌埋卡測試封隔器的風險。一般根據地質情況，從利于后期中途測試工藝實施方面進行鉆井井身結構優化，要求244.5 mm技術套管下深至石炭系油氣顯示段頂部，封閉二疊系易垮塌泥巖層，以消除其對中途測試造成影響，并由此可適當延長測試時間。

2）測試封隔器封位的選擇。針對中途測試時不同的井身狀況，通常有兩種封位選擇方式。即技術套管下深至石炭系油氣顯示段頂部，距油氣顯示段小于200 m，采用封隔器坐封于技術套管內，進行“坐套測裸”方式的中途測試；若中完技術套管下深距油氣顯示段大于200 m，則采取封隔器坐封于裸眼井段內，進行“坐裸測裸”方式的中途測試。測試管柱下入前進行雙井徑測井，結合鉆時、巖屑錄井及鉆井取心情況，選擇巖性致密、井徑規則的井段作為坐封位置，考慮到管柱的原因，座封井段長度應不小于5 m，坐封井段的井徑與裸眼封隔器膠筒外徑的間隙介于25～35 mm，使封隔器坐封后密封可靠。

3）井眼處理。采用“坐套測裸”方式的中途測試工藝，作業前使用套管刮削器對技術套管套管鞋10～20 m以上套管進行刮削，清除其內壁一些附著物，保證套管壁的光滑干凈，并在坐封位置上100～150 m替入優質防卡泥漿，防卡泥漿要求具有高黏、高潤滑性能；采用“坐裸測裸”方式的中途測試工藝，測試前用原井眼鉆頭通井至人工井底，充分用鉆井液循環洗井，性能達到設計要求后，在裸眼井段全部替成具有高黏、高潤滑、低失水等性能優質的泥漿，并進行鉆柱下壓井底30～50 t，以確保測試期間封隔器所支撐的井底穩定。

2.2 測試管柱

針對克拉美麗氣田石炭系火山巖儲層，根據井況及測試目的不同，確定以評價儲層流體性質和自然產能為測試原則，在確保井下安全的前提下優化測試管柱，主要采用以下兩種管柱結構［6］。

1）鉆桿＋斷銷式反循環閥＋鉆鋌＋RD安全循環閥＋震擊器＋安全接頭＋RTTS封隔器＋篩管＋壓力計托筒。該結構適合于“坐套測裸”方式的中途測試工藝，可滿足測試的一次流動求產和一次關井測壓作業。優點在于管柱結構為全通徑，關井壓力操作準確，可實現關井狀態下循環壓井，是在克拉美麗氣田主要的中途測試管柱。

2）鉆桿＋斷銷式反循環閥＋鉆鋌＋震擊器＋安全接頭＋裸眼封隔器＋裸眼封隔器＋篩管＋接桿器＋鉆鋌＋雙母接頭。該結構適用于“坐裸測裸”方式的中途測試工藝，管柱結構簡單，雙封隔器可起到有效的封隔效果，可實現井下一次流動求產測試作業，最大限度取得地層流體。

2.3 測試生產壓差

針對克拉美麗氣田石炭系火山巖特征以及區域的壓力系數，降低測試流動初期生產壓差過大可能造成的井眼垮塌風險，初始測試壓差一般采取近平衡方式。測試墊采用氮氣＋清水＋鉆井液組成，一般氮氣墊高度介于1 500～2 000 m，泥漿墊高度在50～100 m，其余為清水。利用井口油嘴控制，緩慢釋放氮氣彈性能量以實現控制生產壓差，防止由于壓力激動引起地層垮塌。特別是在測試流動中后期，無井口壓力的情況下后，生產壓差仍可控制在10～15 MPa。其施工程序為：①將測試管住下至預定位置后，在測試管住內替入2 m3高黏隔離液，以防止清水與鉆井液接觸產生沉淀；②替入設計的清水液墊量后，再泵入氮氣至測試管柱內，并預留50～100 m高度的鉆井液柱，防止過量頂替使清水進入裸眼段，污染井筒內鉆井液。氮氣用量可通過井口注氮壓力和返出鉆井液量來綜合確定；③坐封封隔器后采用油嘴控制開井，釋放測試管柱內氮氣，產生測試壓差。

2.4 中途測試工作制度

中途測試以求取地層流體性質為目的，兼顧對地層壓力和產能的獲取，要實現在有限的時間內獲得最好的測試效果，工作制度選擇至關重要。根據不同的測試方式，選取不同的測試工作制度。一般采用“坐裸測裸”方式的中途測試工藝，為降低測試風險，總測試時間控制在8～10 h，為使地層流體盡量多的流入井筒，測試采用一次流動求產方式，不進行關井求壓。采用“坐套測裸”方式的中途測試工藝，其工作制度為一流動求產一次井下關井測壓，流動時間24～36 h，流動結束后，通過環空加壓，打開RD安全循環閥，實現井下關井，同時進行反循環壓井，關井壓力恢復時間一般為24 h，以求取地層壓力等參數。

3 應用實例

克拉美麗氣田勘探階段對石炭系儲層共進行中途測試8井次，成功率100%（表1），在中途測試獲得儲層流體性質和原始自然產能的基礎上，有效指導了后期的完井方式和壓裂改造的針對性，特別是滴西17、滴西18井，經壓裂改造后日產氣超過25×104m3，為加快克拉美麗氣田的勘探部署提供了科學依據。在克拉美麗氣田，其中以中途測試獲得發現的滴西14、滴西17、滴西18等3個主力氣藏共計探明凝析氣地質儲量近1 000×108m3，取得較好的應用效果［7］。

3.1 長尾管支撐裸眼中途測試

采用“坐套測裸”方式的中途測試工藝難以達到測試目的，選用膨脹測試，由于石炭系以上的二疊系主要以泥巖為主，封隔器坐封困難。在綜合分析各種因素后，確定采用長尾管裸眼支撐的“坐裸測裸”方式的中途測試工藝，其管柱結構如圖1所示。采用鉆桿＋鉆鋌復合尾管結構，以減小尾管發生彎曲粘卡的可能性。根據雙井徑測井，封隔器座封位置在井眼比較規則且巖性較致密井段，測試制度為一流動求產方式，并根據出液情況流動時間控制在10 h以內。測試墊為高黏隔離液2 m3及清水22.9 m3（液墊2 600 m），以及氮氣墊1 000 m，井口壓力20 MPa。

表1 克拉美麗探區中途測試統計表

圖1 滴西14井測試管柱結構圖

由于測試期間井口未見地層流體，測試流動8 h后，用清水4.35 m3灌滿鉆桿，無油嘴觀察，期間井口返出清水（液墊），返出速度2.85 L／min。測試流動10 h后反循環壓井，循環過程中見天然氣（點火焰長3～5 m）。滴西14井中途測試雖然流動期間井口未見天然氣顯示，但在流動結束反循環期間見到天然氣，分析認為由于測試裸眼段長（600～700 m），地層產出天然氣在短時間流動期間很難脫氣溢出井口。經完井壓裂日產氣91 430 m3，凝析油6.41 t，為氣層。

3.2 座封套管測裸眼工藝

滴西18井第三次開鉆鉆進至石炭系見到良好油氣顯示。鉆井取心巖心裂縫發育，出筒普遍冒氣。由于在取心過程，石炭系上部二疊系泥巖段曾出現垮塌卡鉆現象。為確保測試安全的前提下，采取“坐套測裸”方式的中途測試工藝，測試管柱結構如圖2所示。

圖2 滴西18井測試管柱結構圖

測試過程中，測試墊清水1 580 m（14.7 m3），采用井口加注液氮24 MPa（氣墊高度1 700 m）開井，共流動求產2 511 min，測試獲日產氣67 810 m3，結論為“氣層”，完井壓裂后日產天然氣250 060 m3，凝析油29.93 t。滴西18井中途測試獲得工業氣流后，克拉美麗石炭系天然氣勘探取得突破性進展，第二輪井迅速部署，并很快見到成效，大大縮短了滴西18井區氣藏的勘探周期。

3.3 中途測試確定完井方式

滴西22井在第三次開鉆鉆井過程中發現氣測異常，且主要集中在4 100 m以深（其裸眼井段為3 301～4 210 m），與此同時巖屑錄井見到煤屑。為驗證該井氣測異常是否由煤引起，對該井進行中途測試，以決定后期完井方式。測試采用“坐裸測裸”方式的中途測試工藝，測試墊水3 000 m，井口氮氣加壓18 MPa坐封開井，測試共流動求產566 min，無油氣顯示。

流動曲線早期表現為控制氮氣放壓，中晚期曲線平直，測試過程中地層累計產出液0.29 m3，為鉆井液與水混合物，測試結論為干層。根據測試結果決定該井不進行完井試油。

4 結論

1）中途測試技術的應用是克拉美麗氣田快速勘探并投入開發的重要保障。特別是通過中途測試獲得儲層流體性質和原始自然產能的基礎上，滴西17、滴西18井經壓裂改造后日產氣超過25×104m3。

2）從鉆井井身結構設計就考慮到后期中途測試，并針對不同的井眼條件和測試目的選擇合理的測試管柱。

3）采用鉆井液、清水和氮氣復合液墊，以近平衡地層壓力方式開井，并針對不同的測試方式選擇不同的測試制度，有效地避免了測試風險。

4）通過中途測試可有效指導完井儲層改造的針對性。

［1］匡立春，呂煥通，王緒龍，等.準噶爾盆地天然氣勘探實踐與克拉美麗氣田的發現［J］.天然氣工業，2010，30（2）：1－6.

［2］凌立蘇，許江文，金立新，等.克拉美麗石炭系火山巖氣藏勘探試氣配套技術應用［J］.油氣井測試，2010，19（2）：47－50.

［3］凌立蘇，何文淵，黃衛東，等.準噶爾盆地克拉美麗氣田高效勘探實踐［J］.天然氣工業，2010，30（2）：7－10.

［4］王曉磊，柳海，達勇，等.克拉美麗氣田火山巖氣藏儲層發行技術［J］.天然氣工業，2010，30（3）：63－65.

［5］唐伏平，柳海，趙麗萍，等.克拉美麗氣田采氣工藝技術［J］.天然氣工業，2010，30（2）：61－62.

［6］試油監督編寫組.試油監督［M］.北京：石油工業出版社，2004.

［7］孫曉崗，王彬，楊作明.克拉美麗氣田火山巖氣藏開發主體技術［J］.天然氣工業，2010，30（2）：11－15.

Application of Drill Stem Testing in the Kelameili Carboniferous gas reservoir

Ling Lisu，Xu Jiangwen，Wang Buxin，Huang Weidong，Jin Lixin，Li Zhulin
（Exploration Division of Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay，Xinjiang 834000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 2，pp.47－50，2／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Carboniferous volcanic rocks of the Kelameili Gas Field，Junggar Basin，are featured by strong heterogeneity and poor correlation between porosity and permeability.In combination with the geologic characteristic of this field，with a new discovery of oil or gas to be achieved as the first principle，the well bore configuration is optimized and the test procedure and column structure are reasonably selected based on different wellbore conditions.Meanwhile，the drilling fluids，water and N2are adopted as the fluid column cushion and specific control is carried out on the near equilibrium original test pressure.This decreases the risk of Drill Stem Testing（DST）effectively，and leads to the widespread application of the DST technique in the gas exploration of Carboniferous reservoirs in the Kelameili field.Not only can the technique make clear the fluid property and initial natural deliverability in the early stage of exploration drilling，but also provide fundamental data for the future stimulation.Especially the wells of DX17 and DX18 produced more than 25×104m3gas daily after stimulation.Since then，a giant Kelameili field with the gas deliverability of about one hundred million m3has been discovered with DX14，DX17，and DX18 as the main production zones.

Junggar Basin，Kelameili Gas Field，Carboniferous，igneous rock，Drill Stem Testing，column structure，technology，application

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.010

凌立蘇，1962年生，高級工程師；現任中國石油新疆油田公司勘探公司經理，主要從事石油地質研究與勘探現場管理工作。地址：（834000）新疆維吾爾自治區克拉瑪依市天山路110號。電話：（0990）6888179。E－mail：llisu＠petrochina.com.cn

凌立蘇等.中途測試技術在克拉美麗石炭系氣藏的應用.天然氣工業，2012，32（2）：47－50.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.010

2011－12－06 編輯 韓曉渝）

Ling Lisu，senior engineer，born in 1962，is mainly engaged in oil exploration and geological research and management.

Add：No.110，Tianshan Rd.，Karamay，Xinjiang 834000，P.R.China

Tel：＋86－990－6888 179 E－mail：llisu＠petrochina.com.cn