尼日爾Agadem油田STV閥與LPR-N閥試油測試技術探討

劉攀峰，劉國軍，孔祥吉，錢 鋒，寧 坤

(1.大港油田 石油工程研究院，天津 300280; 2.中國石油天然氣勘探開發公司 中油國際(尼日爾)公司，北京 100000)

Agadem油田位于首都尼亞美以東1 400 km，處于撒哈拉沙漠南緣。該油田位于Termit盆地，屬典型的斷塊油氣田，地層坍塌壓力高，壓力系數低，主要含油層系為淺層古近系Sokor組，淺層易出砂，而且含沙量范圍廣，個別層位含砂量高達30%[1]。油田原油屬低凝、低黏、中質高含蠟原油[2]，原油密度(50 ℃)為0.87～0.90 g/cm3，凝點12.5～25.3 ℃，膠質、瀝青質含量24.9%～28.1%，蠟含量2.45%～2.53%，黏度(50 ℃))為31.6～104.4 mPa·s。大部分探井、評價井主體采用二開井身結構，早期部分井采用了三開井身結構，生產套管以7″套管為主，極少部分為7″套管懸掛5-1/2″套管完井。

1 Agadem油田試油測試工藝技術研究

1.1 原試油工藝存在的問題

在早期試油中使用MFE測試工具，由于其通徑只有18～25 mm，在產層出砂嚴重時極易造成砂堵。由于油田推廣工廠化批鉆鉆井技術，定向井及大位移井的數量大幅增加，在大位移井內試油，MFE上提下放的開關井方式不太適用[3]，后改用APR測試工具替代MFE測試工具。

1.2 Agadem油田APR試油工藝管柱

Agadem油田引入的APR測試工具包含STV選擇性測試閥和LPR-N測試閥。與現場工序結合形成了兩種聯作工藝管柱，具體結構如圖1所示。

1.2.1 工藝管柱原理

TCP實現油管傳輸射孔；減震器緩沖射孔槍起爆帶來的瞬間高壓，保護上部封隔器及測試工具；RTTS封隔器實現層位上下隔離；RD循環閥提供循環壓井通道；LPR-N閥或STV閥實現開關進行地層測試；井口安裝活動油嘴或是抽吸樹實現自噴或抽吸排液。

1.2.2 兩種聯作工藝管柱的優點

1)能實現負壓射孔，減少對地層的傷害；

2)油管傳輸射孔一次性進行多儲層長井段射孔和能夠使用大直徑、深穿透射孔彈；

3)一趟管柱能夠完成射孔、測試、排液求產多項措施，減少管柱起下趟數，縮短作業周期，降低現場作業人員勞動強度，節約成本;

4)用于定向井、水平井和復雜井測試操作方便、性能可靠，其全通徑的特性可以用于高產井測試，在測試管柱內進行電纜、鋼絲和擾性油管作業等[4]；

5)STV在鎖定狀態下可以從容進行起下鉆，加強油氣控制，尤其是在高壓、含有毒有害氣體的井內，安全系數更高。而且可以任意制定開關井時間，從而獲取更接近地層原始狀態的資料，提升油田勘探效率[5]。

1.2.3 兩種工藝管柱存在的問題與不足

LPR-N閥使用時環空加預定壓力，實現開井，釋放環空壓力，實現關井。而選擇性測試閥是通過施加于控制芯軸上的環空壓力來控制球閥開關，在換位機構鎖定裝置的作用下，環空壓力卸掉后球閥仍可以保持開啟或關閉狀態[6]。兩種測試閥的特點使得兩種工藝管柱在實際應用存在以下不足：

1)Agadem油田單井測試層多，LPR-N閥的持續憋壓對套管和管柱影響很大。

LPR-N閥在開啟狀態時環空持續憋壓，套管持續承受高壓，在遇到地層供液不足的情況，油套之間的壓差高達29 MPa(見表1)。長時間保持環空壓力，對管串的密封性要求高。油管絲扣密封不良會導致環空壓井液向油管內滲漏，使壓力下降；對封隔器、測試儀器乃至整個測試管柱直至套管都有很大的影響。

表1 LPR-N閥應用情況統計

對單井試油層位多的井，套管反復在承受高壓與壓力釋放間切換，給套管造成疲勞影響，不利于保護井筒套管，尤其是在地層供液不足的產層試油時，風險更高。

2)STV閥在淺層地層應用受到限制

STV閥的標準計量套含有三個調節塞子，適用靜液柱壓力2 000～14 000 psi。如果按井筒液體密度為1.08 g/cm3KCl溶液進行折算，適用液柱深度范圍在1 300～9 000 m,當工具所處位置超出這個范圍時，對工具的使用可能帶來影響，給操作帶來不便，甚至影響工具的靈敏度。而Agadem油田層位深度有不少低于1 300 m(見表2)，有的深度甚至小于1 000 m，而這些深度在1 300 m以內的生產層位大約占到油田試油層位總數的15%左右，STV閥在這些深度較淺的層位大范圍使用受到限制。

表2 Agadem油田淺層層位深度情況

1.2.4 兩種測試閥對比分析

兩種測試閥都是采用環空壓力控制開關井，除在工作原理和結構上存在差異外，其它異同如表3所示。對這些深度在1 300 m以內的層位，以現場的實際工具配備情況，只能用LPR-N閥來替代，或是直接下射孔+返排聯作工藝管柱，省去測試這一環節。

表3 LPR-N 閥與STV發對比

2 應用情況與分析

Agadem油田2008—2009年使用MFE多流測試器，在2010年開始引入APR測試工具，截至2017年已在現場應用百余口井，如表4所示。

表4 歷年試油井數及層數統計

2.1 LPR-N閥應用情況

Garana w-1井是agadem油田的一口直井探井，采用7″生產套管完井。1 075.7～1 081.0 m層位的試油曲線見圖2。采用試油管柱(從下至上)絲堵+TCP +機械點火頭+油管+減震器+下傳壓接頭+RTTS+上傳壓接頭+安全接頭+液壓旁通+震擊器+壓力計+LPR-N+RD循環閥+音標+油管至井口。管柱下井后，環空打壓12 MPa開啟N閥，投棒點火射孔，關井測壓力恢復。二開采用抽吸排液，試油結束后環空加壓至20.5 MPa開啟RD循環閥，循環壓井后起管柱結束試油，從圖2可以看出，整個試油過程安全穩定，試油很很成功，并未受到層位深度太淺的影響。

Agadem油田井筒生產套管以7″套管為主，現場測試閥多使用Φ127 mm尺寸工具，內徑大，不易砂堵。在現場應用幾十井次，單井應用效果良好。

2.2 STV閥應用情況與分析

Sokor SW-1井是Agadem油田的一口探井，該井DST-2試油時管柱(從下至上)絲堵+TCP +機械點火頭+油管+減震器+下傳壓接頭+RTTS+上傳壓接頭+安全接頭+液壓旁通+震擊器+壓力計+STV+RD循環閥+音標+油管至井口。該井采用2開2關工作制度(見圖3)。測試完成后直接打壓至破裂盤設定開啟值，此時球閥處于開位，解封后循環可將球閥之下地層流體循環替換掉，解封起鉆測試作業結束。整個作業過程安全高效，非常成功。

選擇性測試閥(STV)有常規模式(Normal Mode)和鎖定模式(Lock-open)。無須安裝剪銷，常規操作壓力大約為6 MPa(最大附加1.5 MPa)，鎖定模式操作壓力為正常模式操作壓力+9 MPa(最大附加2 MPa)。該工具繼承了APR工具液壓操作穩定性特點，又增加用戶的操作上的選擇性，同時又解決長期環空憋壓對井筒套管的傷害。在Agadem油田應用多井次(見表5)，應用效果良好。

表5 STV測試閥應用情況統計

3 結論

1)兩套聯作工藝技術可以滿足Agadem油田不同儲層的試油需求，有效降低井控風險，避免儲層二次傷害，大幅提升測試資料取全取準率；2)Agadem試油工藝應以TCP+STV測試閥+排液 三聯作工藝為主，TCP+LPR-N閥+排液 三聯作工藝為輔，建議進一步配備更加齊全規格的STV閥測試工具；3)STV測試閥與LPR-N閥相比，對井下油氣的控制更有利，尤其是在循環壓井時，井下球閥的開啟狀態的控制能力更強；4)STV測試閥在層位深度較淺時應用受到限制，在Agadem油田需要LPR-N閥作為補充，建議根據現場壓力系數，進一步研究擴展STV閥淺層使用范圍。