抽油機(jī)井過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝研究

揭鐘軍， 郭利霞， 左小鵬， 王虎軍， 郭培培， 唐 旸

(1中石油新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū) 2中國石油青海油田公司采油一廠 3中國石油青海油田公司采油五廠)

保持合理的地層壓力是原油持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵，監(jiān)測和評價地層當(dāng)前壓力水平、獲取相對準(zhǔn)確的儲層滲流參數(shù)信息是地質(zhì)人員制定合理開發(fā)方案的依據(jù)。當(dāng)前，壓力恢復(fù)試井仍舊是獲取油藏壓力信息的主要手段。隨著開發(fā)的進(jìn)行，A油田外圍油田儲層非均質(zhì)性逐漸突出，試井時壓力恢復(fù)緩慢、井儲效應(yīng)影響嚴(yán)重，測試井出現(xiàn)平面徑向流時間較長，嚴(yán)重影響了產(chǎn)油量。有些井達(dá)到設(shè)計關(guān)井時間時難以測到徑向流壓力資料，而另一些井即使延長關(guān)井時間也沒有出現(xiàn)徑向流動階段，邊界反應(yīng)不明顯，嚴(yán)重影響了試井資料解釋準(zhǔn)確度，地層壓力信息評價誤差較大。

A油田目前現(xiàn)有的壓力恢復(fù)試井工藝主要有液面恢復(fù)測試、抽油機(jī)井偏心井口壓力恢復(fù)試井、電泵井壓力恢復(fù)測試工藝、管柱預(yù)置式井下關(guān)井測壓技術(shù)等[1-5]。液面恢復(fù)法受井筒內(nèi)結(jié)蠟、泡沫段影響測試誤差較大，已呈現(xiàn)逐漸淘汰趨勢。電泵井由于覆蓋面較小，實際測試工作量較小。管柱預(yù)置式井下關(guān)井測試技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)井下關(guān)井，但是作業(yè)周期長，每次作業(yè)只能完成一次測試，測試成本高，井下電控開關(guān)工具故障率高，不具備規(guī)模推廣價值[6-7]。A油田以抽油機(jī)井偏心井口壓力恢復(fù)試井為主要測試手段，該方法采取地面關(guān)井方式，出現(xiàn)平面徑向流時間受井儲效應(yīng)影響嚴(yán)重。針對上述問題，研究了降低壓力恢復(fù)試井出現(xiàn)平面徑向流動的時間的理論方法(以下簡稱“出直時間”)，研究表明井儲效應(yīng)是影響測試出現(xiàn)平面徑向流時間的主要因素，研制了井過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝，并進(jìn)行了現(xiàn)場試驗。

一、降低壓力恢復(fù)試井出直時間的理論方法

以均質(zhì)油藏模型為例，研究降低壓力恢復(fù)試井時出現(xiàn)平面徑向流時間的理論方法[8-10]，均質(zhì)油藏模型的壓力傳導(dǎo)方程可以表示為：

(1)

基本定解條件：無限大地層中一口井從原始狀態(tài)開始以定產(chǎn)量生產(chǎn)t時間。

初始條件：

p(t=0)=pi

(2)

外邊界條件：

p(r=∞)=pi

(3)

井眼內(nèi)邊界條件：

(4)

井筒儲存與表皮：

(5)

(6)

式中：p(r,t)—距離井底r(m)處在時間t(h)時刻的壓力，MPa；

pi—原始地層壓力，MPa；

pwf—井底流壓，MPa；

r—距井底的距離，m；

t—從開井時刻起計算的開井生產(chǎn)時間，h；

k—地層滲透率，μm2；

h—地層有效厚度，m；

μ—地層流體黏度， mPa·s；

? —地層有效孔隙度，無因次；

Ct—地層綜合壓縮系數(shù)，1/MPa；

rw—井眼半徑，m；

q—井的地面產(chǎn)量，m3/d；

B—流體的體積系數(shù)，無因次。

基于上述方程繪制了均質(zhì)油藏圓形封閉模型在不同的近井表皮影響下的理論曲線(圖1)，從圖1可以看出，壓力曲線與壓力導(dǎo)數(shù)曲線之間的距離代表了井的損害程度，表皮系數(shù)S越大，井的損害越嚴(yán)重，壓力曲線與壓力導(dǎo)數(shù)曲線之間的距離就越大，同時測試達(dá)到地層徑向流的時間也相對較長，可以通過人工的壓裂施工或酸化措施改變近井地層的流動能力從而提高單井產(chǎn)量。圖2是均質(zhì)油藏不同井儲系數(shù)影響的理論曲線，井儲系數(shù)C越大，測試達(dá)到地層徑向流的時間越長。由于無法改變測試井的傷害程度，因此，只能通過采取井下關(guān)井工藝降低井儲效應(yīng)影響，減小測試井達(dá)到平面徑向流的時間。

圖1 均質(zhì)油藏不同表皮系數(shù)的理論特征曲線

圖2 均質(zhì)油藏不同井儲系數(shù)的理論特征曲線

二、過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝

從上文研究可知采取井下關(guān)井技術(shù)能夠降低井儲效應(yīng)，縮短關(guān)井時間。過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝是通過作業(yè)預(yù)置一套帶有封隔器的測試工作筒，井下管柱主要由泵掛、封隔器、測試工作筒、尾管及絲堵組成。測試工作筒是該工藝的核心技術(shù)，它主要由導(dǎo)向斜面、橋式沉砂通道、定位凹槽、上密封面、進(jìn)液孔、下密封面及定位臺階組成。測壓工具主要由打撈頭、控制部分、鎖定凸輪、密封圈、壓力計托筒及導(dǎo)向加重桿組成。

過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝的主要流程為作業(yè)下入測壓管柱、下入泵掛，穩(wěn)定生產(chǎn)一段時間，過環(huán)空投入測試工具測壓。測試時使用鋼絲將測壓工具由偏心井口下入井筒，過泵后儀器串坐入測壓工作筒中，鎖定凸輪卡住定位凹槽從而固定住儀器串，兩道密封圈密封住中心生產(chǎn)通道，壓力計傳壓孔通過測試工作筒的進(jìn)液孔與地層連通，實現(xiàn)井下關(guān)井測壓。測試完成后，將測壓工具串從測壓工具中起出，同時打開生產(chǎn)通道，油井即可恢復(fù)正常生產(chǎn)。

三、實驗效果分析

X井是A油田某采油廠的一口抽油機(jī)井，2016年10月開始進(jìn)行了過環(huán)空井下關(guān)井測壓對比實驗。實驗前首先進(jìn)行了X井井口關(guān)井測試、關(guān)井時間為5 d，并進(jìn)行了資料解釋。從表1及圖3可以看出該井出現(xiàn)了平面徑向流的時間大約為關(guān)井后45 h，解釋出的地層壓力為4.242 MPa。2016年11月采用作業(yè)方式下入井下關(guān)井測壓管柱，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)一段時間后，依次進(jìn)行了5次井下關(guān)井測壓對比實驗。圖4為該井第一次井下關(guān)井測試的壓力恢復(fù)曲線，可以看出X井關(guān)井后出現(xiàn)平面徑向流的時間為關(guān)井后2 h左右(表1)，解釋出的地層壓力為4.370 MPa。易知，過環(huán)空井下關(guān)井測試方法能夠顯著縮短測試井出現(xiàn)平面徑向流的時間，能夠大幅度降低壓力恢復(fù)測試時對產(chǎn)量的影響。進(jìn)一步對比5次井下關(guān)井測試結(jié)果，可以看出5井次過環(huán)空井下關(guān)井測試均出現(xiàn)了平面徑向流階段，出直時間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于井口關(guān)井出直時間，工作筒井下一年左右依然工作正常，并可多次重復(fù)井下關(guān)井測試。

表1 X井解釋結(jié)果對比表

圖3 X井井口關(guān)井壓力恢復(fù)曲線

圖4 X井井下關(guān)井壓力恢復(fù)曲線

四、結(jié)論

(1)影響測試井出現(xiàn)平面徑向流時間的主要因素有井筒傷害程度和井儲效應(yīng)兩種，可以通過降低井儲效應(yīng)實現(xiàn)縮短測試井出直時間。

(2)過環(huán)空井下關(guān)井測壓工藝能夠顯著降低井儲效應(yīng)的影響，從而減低測試井出現(xiàn)平面徑向流的時間，大幅度降低關(guān)井測壓對產(chǎn)油量的影響。

(3)過環(huán)空井下關(guān)井測試工作筒與測壓工具配合良好，工作筒工作穩(wěn)定、工作周期較長，可以反復(fù)使用。