高溫高壓油氣井測試地面流程的優化

胡杰

（中海艾普油氣測試（天津）有限公司，天津 300452）

1 引言

地層的測試工作是發現油氣資源的主要手段之一，對測試地面流程設計優化能夠有效完成地層測試工作。特別是對高溫高壓油氣井地層測試而言，如果高溫高壓油氣井測試地面流程設計優化不夠完善，采用的施工工藝不正確，將給整個勘探開發工作帶來十分惡劣的影響。因此，本文基于高溫高壓油氣井測試難點進行簡要分析，以測試地面流程設計優化作為研究對象，形成綜合的考慮測試方式、測試設備以及測試工藝相互影響的高溫高壓油氣井測試優化設技術并推廣應用。

2 高溫高壓油氣井測試工作中的難點

高溫高壓油氣井的測試工作設計優化想要高效率完成，施工企業必須要全面掌握高溫高壓油氣井的測試難點，近幾年來我國許多地方都已在實行高溫高壓油氣井的勘探開發工作，其工作中反映出的難點具體表現如下。

2.1 井底的壓力較大

由于油氣井的底層埋藏較深，甚至有的底層壓力系數高達2.3，壓力經常會高于100MPa。在這樣高壓力的作業環境中，嚴重超過測試工具和管柱的承受能力，使地層測試工作的施工操作變得十分困難，同時地面控制和計量工作出現不同程度上的安全問題，如果在實際的測試工作中，施工人員稍有不慎，將會發現嚴重的施工安全事故。

2.2 井底溫度較高

由于油氣井底的溫度較高，因此對測試工具和井下記錄電子壓力計是一個重要的考驗，當井下溫度高于測試工具時，十分容易使測試工具中的金屬件、橡膠件以及電子元器件出現不同程度的損壞。

2.3 高溫高壓油氣井自身結構復雜

由于油氣井的地下產層埋藏很深，因此對鉆井所需要的鉆頭要求更高，在實際作業過程中，施工人員需要根據現場實際情況來選擇鉆頭，相應的也有多層套管，喇叭口，而且經常會遇到小井眼的特殊井身結構，給測試施工帶來十分不利的影響，加強施工操作難度。

2.4 高溫高壓油氣井含有大量的有害氣體

油氣井下氣藏含有大量的腐蝕性氣體硫化氫，而這種氣體對于測試所使用的測試管柱、測試工具以及井口采氣樹有著較強的腐蝕作用，在實際測試工作中，十分容易使測試管柱出現泄露，甚至還會出現斷裂的現象，如果測試人員不重視，不有效對其進行控制，將會直接導致測試人員氣體中毒。這給測試人員的生命安全造成了極大的威脅，同時也給測試作業帶來了極大的困擾。

3 高溫高壓油氣井測試優化設計

3.1 高溫高壓油氣井測試優化設計原則

針對高溫高壓油氣井來說，高溫高壓油氣井測試地面流程設計優化原則必須是以整個測試系統作為基礎，并將測試工藝、測試設備、測試方式之間的作用綜合考慮進去，首先，測試人員需要充分了解測試工程的地質特征參數、工況參數，如濕度、流體濃度、排量、井筒壓力等。其次，建立油套管和井下工具的數據，來初步確定所要使用的井下工具以及管柱結構。最后，對測試工具、測試管柱進行相應的力學分析、強度考核，如果測試工具以及測試管柱在分析考核的過程中，發現有部分的測試管柱不符合實際的施工需求，需要對其進行重新優化后再進行分析考核，直到能夠有效滿足實際施工需求為止。[1]

3.2 高溫高壓油氣井測試地面流程優化設計

高溫高壓油氣井地面測試流程設計優化一項十分系統化且復雜的工程，操作轉向管匯處的各路閘閥能夠形成三個流動的通道：一是測試求產流程。二是壓井液回收流程，三是放噴排液流程。在這三個流程中放噴排液流程是由調節油嘴與固定油嘴相組合，這兩種油嘴通過串聯的形式來達到有效控制管內壓力差，降低由于壓力過大所引起的沖蝕風險：測試求產流程主要是由三相分離器、緩沖器、計量罐、熱交換器所組合而成，其中三相分離器與熱交換器形成串聯，在三相分離器連接計量罐與緩沖罐，對水、氣、油這三種物質的分離計量能夠準確無誤：節流管中流過的液體，可以通過利用熱交換器的加熱功能進行處理，這樣能夠有效減少水合物的形成，并通過三相分離器，將天然氣送往點火口進行燃燒處理，這種處理方式，能有效將天然氣中存在的硫化氫處理掉，極大程度上減少了對環境的污染，使施工作業能更加綠色化。同時油和地層水可以通過不同的管線運輸到計量罐中進行準確無誤的計量，緩沖計量罐的主要作用是將產出的液體進行二級分離，將分離出來的污染氣體進行燃燒處理，高溫高壓油氣井測試地面流程主要是通過ESD系統快速關斷上游高壓通道，這能不僅能夠有效保障施工設備以及施工人員的安全，還能不影響到后續的工作，通過地面測試流程回收壓井液，盡量減少資源的浪費。

3.3 高溫高壓油氣井測試管柱優化設計

3.3.1 高溫高壓油氣井測試管柱設計

高溫高壓油氣井的測試管柱設計，必須要滿足現代勘探開發的需求，并且操作便捷靈活，并具備一定的應急作用。在高溫、高壓、高腐蝕性等環境下，對測試的管柱的要求十分嚴格，其必須具有較高強度和較高抗腐蝕能力，并且管柱絲扣具備較好的密封性。由于施工作業是在地層深處，施工中管柱的內摩阻力將會變大，為了能夠有效降低管柱內的摩擦阻力，測試工作人員需要適當加大管柱的內徑。因此，為了能夠兼顧管柱的通徑與管柱的強度，在測試工作中需要采用復合型的管柱。[2]

3.3.2 高溫高壓油氣井測試管柱力學分析

測試管柱的安全性直接關系到整個測試工作的成敗，特別是高溫高壓油氣井的測試管柱受力非常復雜，因此，需要對其進行更加系統化的力學分析，這是整個測試設計優化環節中必不可少的部分。

測試管柱力學分析主要內容有以下幾點；第一，在各種實際施工情況下的管柱變形計算；第二，可能出現惡劣的施工情況下的管柱強度校核；第三，對高溫高壓油氣井內進行流體沖蝕計算；第四，測試人員需要對高速氣流以及測試管柱所產生的液固耦合振動進行分析；第五，根據對測試管柱強度的校核以及變形計算，提出管柱最佳組合建議；第六，測試工作人員依據對管柱應力分析的數據來確定施工泵壓、環空平衡壓力等施工參數的安全數值。

4 高溫高壓油氣井認識與建議

從對高溫高壓油氣井測試地面流程優化設計的理論研究和現場應用表現，做好高溫高壓油氣井的測試地面流程設計優化工作，能極大程度上保證測試作業施工的成功幾率，為我國巨大的油氣資源開發和勘探提供了堅實的技術保障。固井、射孔、儲層改造、投產、測試等工作都是高溫高壓油氣井完井工程需要做的，而在油氣井的測試環節中往往由于受到了油氣井自身結構、完井方式、固井質量等的影響，極大程度上引領勘探開發的進度，因此，筆者建議對油氣井完成工藝專項研究工作進行深入開展，例如，開展永久式可取封隔器帶APR測試工具優化的研究，實現油氣井測試設備和施工參數的雙向優化目的。[3]

5 結語

本文主要從測試地面流程優化設計角度出發，研究測試工程設計中需要考慮的問題以及方法。高溫高壓油氣井的測試工作一直以來都是我國深層油氣田勘探開發的技術難點之一，其涉及的方面十分廣闊，并且情況非常特殊。因此，對高溫高壓油氣井測試設計深入、細致、全面的研究具有重要的現實意義。