注水井井口壓降測試技術應用與探討

張燕琴，王 華，李仲寅，馬 月

（中國石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西靖邊 718500）

1 研究背景

注水開發是油田主要的開發方式，油田在注水開發過程中，由于層間差異和層內非均質性的原因經常會形成地層大孔道，并引起無效注水增多、層間注采不平衡等問題，利用試井資料評價油藏動態，監控注水過程具有重大意義，準確的油藏研究資料是保證各類改善水驅措施取得成功的關鍵所在，因此，以最經濟的方式有效評價注水開發效果，準確監測地層壓力、滲透率等參數變化是目前油田開發面臨的一大問題。

注水井井下壓降試井是目前評價注水開發效果、定量判斷地層滲透率變化的常規手段，主要通過測取注水井停注后井底壓力變化，對壓力進行試井解釋，求取地層壓力（P），滲透率（K），表皮系數（s）等參數，是指導油田開發的重要方法，但是該方法存在以下六個方面的問題：

（1）注水井附近一般會存在異常高壓區域，對作業安全要求極高；

（2）高含硫油藏H2S 氣體含量高，試井過程中鋼絲易腐蝕斷裂，導致儀器落井，造成井下事故；

（3）井下壓力計測試過程要求下入地層中部，會面臨遇阻遇卡問題；

（4）井下壓力計下入期間需要關井，且開井后需要注水相當長的一段時間才能達到停注前的穩定狀態，測試周期長；

（5）測試過程需出動試井專業車輛，消耗較多的人力、物力；

（6）分注井因管柱內徑限制，存在無法下入井下壓力監測裝置等問題。

為解決上述問題，需引進井口壓降測試技術替代井下壓降試井技術。

2 技術原理

2.1 技術思路

注水井井口壓降測試技術是通過注水井井口測試儀內置的高精度微型壓力傳感器，采集注水井關井過程中的壓降數據，獲取地層信息的新型測試方式[1-3]。

2.2 設備構成

注水井井口壓降測試儀器主要由硬件、軟件兩部分組成，其中硬件部分包含精密數字顯示儀表（技術指標見表1）、專用U 盤、USB 通訊線、航空接頭通訊線；軟件部分包含參數設置工具、解釋軟件系統。

表1 注水井井口壓降測試儀技術指標

2.3 測試原理

以恒定的注水量注入一段時間后停注，將注水井井口油壓表卸掉后，利用壓降測試儀的井口壓力表轉換接頭將儀器安裝在原注水井的油管壓力表位置，安裝完畢后關閉注入水的來水閘門和油壓閘門。

壓降測試儀通過測壓筒內置的高精度微型壓力傳感器進行測試，數據采集模塊可以根據測試需要設置不同的采樣時間間隔。采用可編程定時器對數據采集進行計時，到預設時間后發出中斷請求，完成對規定通道數據采集。

在壓降測試結束后，用數據通訊線與測試儀連接，通過儀器及電腦配套的數據處理軟件對數據進行整理計算，并將結果輸出。

把井口壓力按照地層垂直深度折算到井底，測試此時井底壓力隨時間的降落變化，以獲得測試井的地層特性參數，并用試井解釋軟件分析壓力資料，計算地層壓力。

2.4 技術特點

（1）與常規井下壓降測試儀相比，該井口壓降測試儀體積小，攜帶方便。通過在井口安裝和測試，工序簡單、操作方便，大幅降低作業強度。

（2）與常規井底壓力降落測試對比，減少井筒故障引起的遇阻事件，測試成功率高。

（3）實現了數據采集、存儲、計算和輸出等測試處理一體化。儀器通過數據線與電腦等終端設備連接后，可以直接進行數據計算與分析，輸出結果。

（4）對于油套分注井來說，由于管柱內徑的限制，存在無法下入井下壓力監測裝置的問題，而井口壓力降落測試技術可以完成。

（5）注水井井口測試儀器可反復使用，每兩年僅需要對儀器進行標定，電池可充電無需更換，測試成本低。

2.5 適用條件

井口壓降需選擇井口壓力較高，壓降試井后壓力大于大氣壓的注水井。根據試驗結果分析，對長4+5、長6 油藏等注水壓力相對較高的油藏適應性相對較好，長2 油藏需要進一步評價。

3 可行性研究

3.1 技術可靠性

進行井口壓降試井之前需要利用注水井的日注水量、注水層位的斜深等參數計算注水井的摩阻損失，現摩阻損失遠小于注水壓力，可以忽略不計，適用井口壓降試井。

3.2 技術適應性分析

以節約測試成本、減輕勞動強度、降低儀器落井風險為目的，引進注水井井口壓降測試儀。

在綏靖油田長2、長4+5、長6 等層系的油藏選取7 口井開展井口和井底壓降測試對比試驗，測試結果顯示，其中5 口可對比井兩種測試方式的成果曲線滲流特征一致，壓力誤差0.18 MPa，平均偏差率0.85%，井口壓降測試能滿足測試需要（見表2）。

表2 井口壓降試驗成果表

3.3 典型井應用效果

路103-114 為靖安油田天160 長6 油藏注水井，該井注水層位長61層，日注水15.0 m3，累計注水101 446 m3，對應油井開井3 口，井組日產液46.84 m3，日產油15.54 t，含水61.0%。

2020 年5 月分別開展井口和井下關井測試，井口、井下分別測試358.47 h、357.3 h。

井下測試解釋地層平穩壓力23.53 MPa，壓力保持水平206.41%，井口測試解釋地層平穩壓力23.74 MPa，壓力保持水平208.22%，壓力誤差0.21 MPa，偏差率為0.88%，地層滲透率分別為1.59 mD、1.60 mD，關鍵數據對比誤差均較小（見圖1）。

圖1 路103-114 井口壓降實測圖

4 經濟效益評價

4.1 常規井底壓降試井費用

按照配套注水井壓降試井需求400 口/年，與常規注水井壓降測試相比。

井下壓力計1.8 萬元/支，年采購20 支；壓力計標定、維護0.2 萬元/支，維護80 支；試井鋼絲1.4 萬元/噸，年用量16 噸；試井車出車費用0.1 萬元/車次，年均出車400 車次，落地絞車0.4 萬元/臺，年均需新增2臺。

合計費用為：1.8×20+0.2×80+1.4×16+0.1×400+0.4×2=115.2 萬元。

4.2 注水井井口壓降試井費用

井口壓降儀器4.5 萬元/支（不含稅4 萬元），每支儀器測試年測試10 井次，預計需要20 支，儀器壽命預計為5 年。

合計費用為：4.5×20÷5=18 萬元。

年節約費用：115.2-18=97.2 萬元。

轉化為注水井井口壓降試井，年節約測試成本約97.2 萬元。

5 結論與認識

（1）注水井井口壓降試井較井底壓降試井具有可操作性強、作業成本低、安全風險低的優點。

（2）注水井井口壓力降落測試技術大幅節約測試成本，具有較廣的適用范圍，能緩解動態監測成本緊張的困局。尤其適用于低滲透及特低滲透油藏的注水井。

（3）井口壓降試井適用于注入壓力大于7 MPa、壓降時間大于120 min 的注水井，且壓降時間越長，試井解釋結果越可靠。

（4）井口壓降試井對于注水井地層壓力、滲透率等參數的計算是可靠的。