APR完井測試技術在異常壓力儲層測試策略分析

毛 軍 張同義 毛 慶 賀 英

（1.中石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.大慶測井公司，黑龍江大慶 163403）

完井測試是探井鉆完井后，為取得油氣儲層參數，對儲層進行產能評價的必要手段。為了有效縮短測試施工周期，節約施工成本，根據完井需求，通常采用完井測試聯作工藝。而儲層壓力是完井測試工程設計考慮的一個重要指標，異常壓力是影響整個測試施工的關鍵因素。

地層壓力系數是評價儲層能量高低的重要指標。一般來說，大多數油氣藏的儲層壓力系數在0.7～1.2之間，稱之為常壓儲層，而小于0.7，則稱為低壓異常，大于1.2為高壓異常［1］。低壓異常儲層分布較少，一般低壓異常儲層如果具備開采價值，其滲透率相對較高，油、氣侵發生的速度較快，為方便試油或試氣誘噴返排，該類井通?？紤]負壓射孔，完井測試時完井液通?？紤]低密度或通過計算掏空一定管柱深度完井，避免儲層污染；完井測試過程如果發生油、氣侵，為防止井涌或井噴，必須在二次井控中將侵入井筒的儲層流體迅速及時地壓回去， 保證井筒內部壓力平衡［2］。高壓異常儲層分布相對較廣，尤其在川東北深層氣井和頁巖氣井，以及老區儲層斷裂帶普遍存在。由于儲層壓力過大，測試施工時易引起井涌、井噴等事故，完井測試時通常采用提高井漿密度來實現一級井控，保證施工安全。放噴測試時，則通過控制流量來控制壓差，防止儲層出砂或垮塌。高壓異常儲層測試，尤其是聯作測試，采用高密度井漿易造成管柱埋、卡，易污染儲層，增加測試施工的復雜性。本文主要針對高壓異常儲層的完井測試技術策略進行論述。

1 完井測試工具

完井測試工具國內通常采用多流測試器（MFE）、液壓彈簧測試器（HST）、壓力控制測試器（PCT）和環空壓力控制測試器 （APR）等［3］。其中APR （Annulus Pressure Responsive）工具因其全通徑、操控壓力低且方便簡單、易于聯作、簡化施工過程等特點，目前在國內處于主導地位。

APR工具是Halliburton生產的一系列壓力控制工具的總稱，通過環空壓力的控制來實現井下工具的操作，并通過控制不同的壓力級別來實現對不同測試工具的操控。APR工具自從20世紀80年代引入國內，目前已經逐步呈現壟斷趨勢。APR測試工具有如下優點［4］：（1）由環空壓力控制，操作簡單方便，且操作中無需動管柱；（2）全通徑，適用于高產井，并可進行繩索作業；（3）有利于對儲層進行酸洗和擠注作業，有利于聯作測試，節省施工時間；（4）可在斜度較大的井或定向井中進行測試。

采用APR測試，可根據測試井需求，對一系列不同功能的測試工具進行優選組合。APR主要測試工具有：（1）壓控測試閥（LPR-N閥），一種套管井內使用的大通徑、環空壓力操作的井下測試開關閥，通過環空加壓、泄壓的反復操作，可實現多次開關井；（2）多次循環開關閥（OMNI 閥），一種由環空壓力控制的可實現多次開關的循環閥；（3）破裂盤循環閥（RD閥），通過環空壓力控制的一次性循環閥，主要用于測試完畢后循環和壓井作業；（4）破裂盤安全循環閥（RDS閥），作用同RD閥，打開循環同時，內部球閥關閉實現測試儲層封隔，主要用于封隔測試層和將儲層液體循環排出管柱，國內常與LPR-N閥聯合使用進行取樣；（5）RD取樣器，一種通過環空壓力操作實現井下液體取樣的全通徑取樣器，取樣前后均保持測試管串全通徑狀態；（6）RTTS封隔器，一種大通徑、可封隔雙向壓力、機械坐封的封隔器［5］。

此外，根據不同施工需求，還有伸縮接頭、震擊器、液壓循環閥、放樣閥、壓力計托筒、安全接頭等全通徑配套工具。測試時，要根據測試的目的和測試井實際井況，選用合適的工具，形成適用的測試工藝，從而完成完井測試的目的。

2 APR測試工藝

APR因其全通徑及環空壓力控制等特性，適用于聯作測試。經典聯作測試工藝為射孔—測試聯作和射孔—酸壓—聯作測試［6-7］。

2.1 射孔—測試聯作管柱

如圖1a所示，射孔前掏空液柱，降低回壓增大測試壓差，通過環空加壓進行負壓射孔測試，也可采用環空加壓或油管內加壓延時正壓射孔測試，均有利于及時發現油氣層，獲得真實的流體產能。測試一般選用LPR-N閥作為測試主閥，可以通過環空加壓、泄壓實現測試主閥的井下開關井。測試完畢后，環空加壓，打開RDS閥，進行循環替液、壓井，并在RDS閥和LPR-N閥之間取樣。當壓井發生嚴重漏失時，RD閥可以作為備用循環閥使用。該測試管柱可以實現多次開關井，適用于儲層物性相對較差的井。

2.2 射孔—酸壓—測試聯作管柱

如圖1b所示，該測試管柱下管柱過程中OMNI閥處于循環位，坐封封隔器后替酸，通過環空加壓、泄壓操作，將OMNI閥從循環位換至測試位，然后從油管內加壓射孔，進而實施酸化、測試作業，測試結束后環空加壓關閉RDS循環閥，進行井下關井測壓力恢復以及壓井。這種管柱結構簡單，使用工具部件相對較少，測試通道大，施工成功率高，測試周期短，施工費用相對較低，可以大大加快勘探開發的進度。

圖1 APR測試聯作管柱

3 異常壓力儲層完井測試策略

3.1 完井液優選

完井測試的目的通常是對評價井或參數井測試層段產能進行評估并取得地層參數。測試過程采用的完井液在井下通常處于靜止狀態3 d以上，有時甚至幾個月。相對鉆井過程中循環使用的鉆井液，測試使用的完井液性能不能得到及時調整和維護，且完井測試工具，如封隔器的坐封、解封、測試閥的關閉與打開等，都對完井液的性能提出了更高要求。對高壓異常儲層來說，完井液通常采用鉆井循環并處理的鉆井液加入重晶石粉調高密度來獲取，鉆井液內含有鉆井巖屑致使性能下降，在高溫高壓下極易出現固化現象，致使測試工具失效。為避免由完井液帶來安全隱患，通過采用如下策略對完井液進行優化。

（1）根據異常高壓儲層特性預先開展小型實驗，根據實驗結果確定完井液配方。

（2）進行現場鉆井液室內模擬老化實驗，重點控制其穩定性，加足抗高溫高壓處理劑，保證完井液測試周期內無固相析出。

（3）循環過程中，密切檢測完井液性能，確保其性能穩定，一旦發現有固相析出，停止測試起鉆。

3.2 高壓異常儲層測試工藝優化

壓力異常井因為壓力異常造成施工難度加大。對高壓異常儲層，通常調高完井液密度壓井來保證施工安全，而這就容易造成測試管柱的卡、埋等施工隱患。通過對APR測試技術的總結，針對不同完井需求及適用條件，形成對應測試聯作類型，優選出管柱結構，可為完井測試工程設計提供參考（表1）。

表1 高壓異常儲層測試工藝管柱

（1）先射孔、再測試。該方案主要針對深層復雜異常高壓油氣井，通過降低測試管串工藝復雜性，保證施工安全。其中射孔亦可選擇電纜輸送射孔技術，射孔工藝由射孔層段的長度決定。測試管串具有酸洗、酸壓的功能。儲層改造可采用連續油管擠酸或地面擠注。該套方案通過簡體管串工藝，施工可靠性高，但同樣增加了工序，延長工程周期。

（2）射孔—測試聯作。該方案主要針對高滲高壓異常儲層，工藝較為成熟，施工可靠性高。因高壓儲層高滲產出快，易造成井涌甚至井噴，建議采用正壓射孔工藝。

（3）射孔—酸壓—測試聯作。該方案主要針對低孔低滲高壓異常儲層。為保證該類儲層試油或試氣效果，射孔工藝建議采用正壓射孔，儲層改造建議采用地面擠注酸液。該套工藝較為復雜，為保證施工安全，需對儲層認知清楚，工序必須經過嚴格論證。

4 異常壓力儲層測試實例

4.1 測試井現狀及對策

以X井為例，該井是一口評價井，射孔層段4 287.5～4 301.0 m，測試層是一套淺海碳酸鹽巖臺地沉積地層，具有較好的含油性；壓力系數1.54～1.62，屬于高壓異常系統；地溫梯度3.01 ℃/100 m，預測目的層溫度在130 ℃左右；H2S含量0.15%。

該區塊原采用射孔—測試—酸洗三聯作方案，采用鉆井回收鉆井液配制密度1.8 g/cm3完井液。

施工過程中出現以下問題：（1）封隔器坐封后，環空壓力控制井下工具失效；（2）起鉆時卡鉆，載荷過載，造成測試管柱斷裂；通過鉆銑、打撈落魚等手段，打撈井下斷裂的測試管串落魚，地面觀察，封隔器膠筒已經開裂損壞，且管串內部井漿嚴重固化。

分析原因，一是因為異常高壓采用重漿循環，在高溫高壓下測試時，上部管柱重漿靜候時間較長，導致稠化，并有固相析出，造成封隔器埋卡及測試工具堵塞，環空壓力無法作用在測試工具上，導致測試工具失效；二是下部管柱環空中重漿無法循環導致稠化，造成測試管柱卡鉆，起鉆時因載荷過大，造成管柱斷裂；三是井下測試工具多，測試工藝較復雜，井下測試靜候時間過長，測試風險性增加。

根據上述情況分析，采用如下對策：（1）優化完井液性能，保證高溫高壓下完井液性能穩定；（2）優化測試管柱工藝，盡量保持完井液循環，預防完井液靜候時間過長導致固相析出。

4.2 測試優化方案

4.2.1 完井液優化方案 為保證測試施工安全，優選完井液，采用如下措施：（1）對調整密度的完井液預先開展小型實驗，檢測其基本性能，從表1可看出，該配方在高溫老化96 h后，性能穩定，能夠滿足入井的要求；（2）控制完井液的高溫穩定性，重點以磺化酚醛樹脂、磺化褐煤和抗高溫聚合物進行調整；（3）循環過程中，密切檢測完井液性能，確保其性能穩定。

表2 入井完井液性能

4.2.2 測試工藝及工具優化方案 針對該井異常高壓、高溫、含H2S等難點，優選測試工具及射孔器材耐溫150 ℃。為防止H2S滲入到井筒，對井筒造成酸腐，測試前地面保證封隔器膠筒密封性良好，測試上部測試管柱鋼級采用L80-1，扣型采用VAM TOP氣密封扣，測試工具采用CAS扣。為保證二次安全施工，降低測試管柱復雜性，采用先射孔再測試的方案。因射孔層段跨隔較長，采用油管輸送射孔工藝（TCP）。

優化射孔管柱：壓力延時點火頭+TCP槍總成+壓力延時點火頭+篩管+減震器+油管+磁定位短接+油管。

優化測試管柱：篩管+RTTS封隔器+安全接頭+大約翰震擊器+液力旁通閥+壓力計托筒+LPRN閥+放樣閥+RDS閥+RD閥+伸縮接頭+磁定位短接+油管。

儲層改造采用連續油管布酸，擠酸和地面擠注相結合的方式擠酸。

4.3 應用效果

該井調整方案后測試過程中，因產量較高，采用系統測試，通過在地面調整油嘴改變生產制度。地面測試記錄見表3。

表3 試氣地面油嘴調控數據

該井在測試過程進行一開、一關，進行原始儲層壓力測試，然后進行放噴求產，產量較小，決定進行酸化。酸化采用連續油管布酸，井口擠酸。酸化后放噴，待產出穩定后進行系統測試求產。通過地面對油嘴調整，實現了3種不同工作制度的測試。

通過現場試驗，完井液得到有效改善，沉淀問題得到了很好的控制。測試工藝滿足該異常壓力儲層，整個施工安全、可靠，且在測試時，產出穩定，縮短整個施工周期。

5 結論與認識

（1）異常壓力儲層因其特殊性，會造成施工安全隱患或儲層污染隱患，測試過程中要盡量考慮其特征因素，優化測試管柱工藝，保障施工安全。

（2）異常壓力儲層，無論低壓還是高壓，對完井液的性能要求較高，下井前一定要做完井液的溫度、壓力穩定性實驗，保證整個測試過程中無固相析出，杜絕因此造成的測試管柱卡、埋等情況。

（3）測試時盡量縮短完井液靜止時間，增加循環過程，防止完井液稠化。

（4）測試管柱工藝主要考慮測試功能的需求，完井液的優選配置是解決異常壓力的關鍵，考慮相互影響因素，將兩者緊密結合，才能形成適用于異常壓力儲層的測試工藝。

［1］ 葉慶全，袁敏.油氣田開發常用名詞解釋［M］. 3版.北京：石油工業出版社，2009.

［2］ 侯巖松.論異常壓力地層下鉆井井控方法［J］.現代商貿工業，2010（20）：313.

［3］ 莊明之.國內外儲層測試器的現狀與發展［J］.石油機械，1994，22（7）：47-50.

［4］ 馬永峰，莊建山，張紹禮.油氣井測試工藝技術［M］.北京：石油工業出版社，2010.

［5］ 葉榮.儲層測試技術［M］.北京：石油工業出版社，1991.

［6］ 董尚富.射孔—測試—酸化聯作工藝應用與分析［J］.石油鉆采工藝，2004，26（4）：72-74.

［7］ 李發全，龍學，吳建軍.APR工具在川東北高含硫超深氣井測試中的應用［J］ .天然氣勘探與開發，2009，32（1）：51-53.