水平井井下取樣找水技術

王 百常莉靜羅有剛郭 靖

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018）

水平井井下取樣找水技術

王 百1，2常莉靜1，2羅有剛1，2郭 靖1，2

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018）

見水是長慶油田多段壓裂改造、注水開發水平井出現的重點問題之一。見水后含水快速上升，產能迅速下降，嚴重制約水平井的高效開發及規模應用。找水技術是控水穩油的前提，常規技術受測試段數的影響找水周期長（60~80 d）、費用高（產液剖面測試費用80萬/井次），不能滿足長慶油田水平井規模開發的需要。通過創新研制井下取樣器，且在室內評價試驗中滿足井下75 ℃、40 MPa的取樣條件，進一步通過現場試驗井的生產動態變化規律確定取樣時機和取樣方式，形成一套完整的井下取樣找水技術，使找水周期縮短到6~7 d，找水費用降低到20萬/井次。由此可見，井下取樣找水技術從現場試驗及經濟效益方面均有大幅優化，為今后長慶油田水平井找水措施提供了經濟有效的技術手段。

水平井；井下取樣；找水；長慶油田

長慶油田屬低滲、低壓、低豐度油藏，為提高儲層導油能力油井一般需要壓裂改造、注水補充能量開發，水平井見水不可避免。但是由于井下油水縫網關系復雜，水平井見水后若不采取措施，含水上升極快、產能迅速下降，嚴重影響水平井開發效果。目前長慶油田投產水平井已超過1 000口，含水大于80%的高含水油井200多口，占總井數的1/4，已成為制約水平井開發的關鍵因素之一。

近年來，水平井作為長慶油田提高單井產量和轉變開發方式的主要技術手段，應用規模逐年擴大，高含水井數也隨之增加，水平井找水技術是控水穩油措施的前提，是高含水井有效治理的關鍵［1-2］。針對目前國內常規產液剖面測試、中子氧活化水流測井費用高達80萬/井次，機械分段逐一生產找水測試周期長，10段井找水周期達60~80 d，找水效率低［3］。為此，創新研制了井下取樣器，形成一套完整的井下取樣找水技術，為今后長慶油田水平井找水措施提供借鑒。

1 井下取樣找水技術思路

1.1 技術原理

井下取樣找水原理如圖1所示。采用油管將封隔器、井下取樣器等配套工具送至井下，封隔器將水平井各層段有效分隔，每個層段對應一套井下取樣器，地面抽油機連續生產，取樣器在井下定時開關控制各層段逐一分段生產取樣，然后起出地面放樣化驗分析各段含水，判斷出水位置。該技術將單段找水周期由6~8 d縮短至1 d；液量、含水范圍不受限制；找水費用20萬/井次［4-6］。

圖1 分段生產井下取樣找水原理圖

1.2 井下取樣器結構設計

井下取樣器主要由微電腦控制及取樣腔體兩部分組成。微電腦控制部分由電池、控制電路、微電機、驅動連桿組成。取樣腔體部分主要由滑閥、進液孔、放樣孔、單向閥組成。

工作時通過驅動連桿將微電腦控制部分與取樣腔體部分連接在一起，先給控制電路通信，設定取樣器取樣時間及取樣方式，然后接頭電池給控制電路及微電機供電，微電機將執行預定指令，帶動驅動連桿運動，進而帶動滑閥運動，實現取樣腔的打開和關閉，完成井下定時取樣的工作。

井下取樣器技術參數見表1。

表1 井下取樣器技術參數

2 井下取樣時機

長慶油田水平井壓裂加砂改造，投產后井筒出砂嚴重，注水補充能量開發，注入水與地層水不配伍，并且由于流體進入井筒后壓力、溫度變化造成井筒內部結垢嚴重，找水前需對井筒進行沖砂洗井、刮垢處理，洗井后井筒全部為洗井液，同時地層還存在漏失。因此，取樣必須在井筒內洗井液及漏失液徹底排完后進行，只有這樣才能取到真實的地層流體。

具體排液所需時間由試驗井的生產動態及洗井情況來確定。例如，試驗井日產液12 m3，井深2 800 m，泵深1 400 m，使用外徑?73 mm、內徑?62 mm的平式油管，內徑?124.26 mm的套管，洗井時地層漏失60 m3洗井液，則井筒內液體經過計算為31 m3，前期排液時間為7.6 d，取樣時機在第8天以后。

3 井下取樣方式

長慶低滲透油田油井出液不規律，單套取樣器單一某時刻的取樣不能準確反映地層流體的真實情況。為此設計了每段3套取樣器分早、中、晚三個時間段取樣，并且單套取樣器設計為多頻率脈沖式開關取樣，形成了井下多時刻多頻率脈沖式取樣方式，如圖2所示。

圖2 井下取樣程序示意圖

4 室內模擬取樣實驗

為了保證井下取樣器的可靠性，在室內模擬油井的井下溫度和壓力進行取樣實驗。

4.1 取樣器取樣實驗

在室內實驗井筒內注入柴油，將取樣器下入井筒，加溫加壓至75 ℃、40 MPa，進行井下取樣，然后泄壓、降溫，起出取樣器放樣，取得流體達1 030 mL，滿足設計要求1 000 mL。

4.2 分段取樣實驗

在實際生產中，水平井各層段內部壓力不一致且互相干擾，為保證井下取樣時對應取樣器能夠準確取得對應層段流體，不受其他層段壓力的干擾，開展了分段取樣實驗。

將兩套取樣器串聯在一起，采用兩套注入泵分別向兩套取樣器內注入液體，取樣器NO.1注入藍色液體，壓力為3 MPa，取樣器NO.2注入無色清水，壓力為6 MPa。同時取樣30 min后，注入泵停注泄壓。打開兩套取樣器放樣孔，分別取得各自注入的流體（如圖3所示）。實驗結果說明研制的取樣器可以實現不同壓力系統下流體互不干擾、分段獨立取樣。

圖3 分段取樣實驗示意圖與結果

5 現場試驗

5.1 試驗井基本情況

長平X井2011年8月投產，初期日產液11.14 m3/d，日產油3.39 t/d，含水64.2%，動液面1 342 m；生產半年后含水開始上升，截至2013年8月含水95.3%，日產液7.74 m3/d，日產油0.31 t/d，含鹽10 229 mg/L。

長平X井鉆遇儲層非均質性強，儲層孔隙度、滲透率分布范圍大：孔隙度分布在6.1%~15.8%，平均孔隙度11.6%；滲透率分布在0.05~363.35 mD，平均滲透率46.56 mD。

5.2 井下取樣找水

（1）管柱結構從井口至井底依次為：油管+抽油泵+油管+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+封隔器+3套取樣器+絲堵。封隔器卡封位置依次為：2 900 m、3 000 m、3 100 m、3 150 m、3 200 m、3 300 m。

（2）取樣時間設計：長平X井深3 360 m，日產液7.74 m3， 使用外徑?73 mm、內徑?62 mm的平式油管，內徑?124.26 mm的套管，洗井時地層漏失40 m3洗井液。經計算該井取樣應該在第11天進行。第11天至第17天為噴點取樣時間，第18天開始起管柱。

（3）長平X井分段取樣結果見表2。從表中數據可知，噴點1、噴點2為水淹，噴點6、噴點7為高含水，噴點3、噴點4、噴點5為低含水。噴點1、噴點2、噴點6、噴點7所在層段為出水層段，后期可實施堵水措施進行封堵。噴點3、噴點4、噴點5所在層段為產油層段，實現控水增油。

表2 長平X井分段取樣找水結果

6 結論

（1） 一次管柱同時實現取樣和找水兩種功能，降低人工勞動強度和措施成本，提高施工成功率。

（2） 油井正常生產狀態下采用多時刻多頻率脈沖式取樣，使所取樣品與實際流體的組成成分更加接近，更有利于判斷出水類型及出水位置，給后期措施提供可靠依據。

（3） 兩套取樣器分別取得各自注入的流體，實現了流體互不干擾、分段獨立取樣。

（4） 取樣時間任意設置，不受外界環境干擾，大大提高了井下取樣找水技術的適用性和成功率。

［1］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（S1）：68-70，73.

［2］呂億明，王百，黃偉，等.水平井找水測試一體化工藝技術［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：93-95.

［3］肖國華，康宜華，吳述甫.液壓調控找堵水一趟管柱的研究與應用［J］.石油機械，2002，30（4）：38-40.

［4］劉猛，高進偉，熊萬軍，等.水平井井下儀器送進技術的現狀及發展建議［J］.石油礦場機械， 2004，33（6）：16-18.

［5］張文昌，黨軍勝，楊明滔，等.高抗硫保壓井下取樣器的研制及在P202-1井中的應用［J］.石油鉆采工藝，2013，35（2）：122-124.

［6］楊順.高溫高壓下的產出液取樣器的工作原理及效果［J］.鉆采工藝，2009，32（5）：68-69.

（修改稿收到日期 2014-08-01）

〔編輯 李春燕〕

Technology for water exploration by sampling in horizontal wells

WANG Bai1,2,CHANG Lijing1,2,LUO Yougang1,2,GUO Jing1,2
（1.Oil &Gas Technology Reaserch Institute,Changqing Oilfield Company,Xi’an710018,China;2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil &Gas Fields,Xi’an710018,China）

Water breakthrough is one of the key problems occurred in staged fracturing or water injected horizontal wells in Changqing Oilfield.After water breakthrough,water cut increases rapidly and production capacity decreases abruptly,which seriously restricts the efficient development and large-scale application of horizontal wells.Water exploration technology is a prerequisite for controlling water and stabilizing oil production.Conventional technology has a very long period of water exploration (60-80 days) and high costs (800 000 Yuan/time for production profile test) due to the number of test stages,which cannot meet the large-scale development of horizontal wells in Changqing Oilfield.A downhole sampler has been developed by innovation,which meets the 75 ℃ and 40 MPa downhole sampling conditions in indoor evaluation tests;the sampling timing and manner have been further established according to the varying pattern of production performance in field test wells,and hence a full set of downhole sampling and water exploration technology has been developed,which shortens the water exploration period to 6-7 days and the cost to 200 000 Yuan/time.This shows that downhole sampling and water exploration technology has been greatly optimized in terms of field test and economic benefits,and provides an economic and effective technical means for water exploration method in horizontals in Changqing Oilfield.

horizontal well;downhole sampling;water exploration;Changqing Oilfield

王百，常莉靜，羅有剛，等.水平井井下取樣找水技術［J］.石油鉆采工藝，2014，36（5）：131-133.

TE358+.3

：A

1000–7393（2014） 05–0131– 03

10.13639/j.odpt.2014.05.033

王百，1981年生。現從事水平井采油及測試生產工藝技術研究，工程師。電話：15129563262。E-mail：wb8_cq@petrochina.com.cn。