油氣田水平井測試技術研究

白云翔

（新疆大學，烏魯木齊 830046）

水平井可以有效提高油氣田產量，顯著改善油氣田經濟效益，其出現被稱為石油工業技術的大革命。目前，我國投入使用的水平井數量逐年增加，隨著油氣田生產時間的延長，水平井容易受到地下水流入的影響，導致井內含水量明顯上升，部分井含水量超過99%。水平井產液剖面測試儀用于監測水平井生產段的生產狀態。渦輪流量計和同軸相位水化儀可用于記錄每個井筒層段的產液量、含水率，為制定進一步的礦床開發措施提供關鍵數據參考。水平井測試技術不但要滿足地質要求，以獲得可靠的測試數據，而且應具有安全環保、簡單經濟等優點，在測試中做好油氣層、井筒的保護。為此，有必要深入研究油氣田水平井找水、剖面測試、礫石填充和測試設備輸送等關鍵技術。

1 水平井測試關鍵技術

1.1 找水技術

當前，我國許多水平井因含水率過高而被迫關閉，井內高水位對水平井生產帶來嚴重的負面影響。為了方便后續堵水，要采用有效的找水技術，準確測量水平井的含水量，做好充分的技術準備。目前，國內外工程實踐中，多種方法可以測量水平井的含水量。我國對國外引入的找水技術進行了完善，發展出多種水平井找水方法。

1.1.1 連續油管運輸+液氮提升法

氮氣通過氣舉閥吹入環形空間和管道，氮氣氣舉可以模擬生產區域，使用內徑2.54 cm油管輸送氧活化測試儀到檢測水層。

1.1.2 連續油管+機抽測井

使用連續油管、電纜油管傳輸并記錄水平井的產液量、溫度、壓力和保水性等參數，以便更完整地評估生產區，克服測試設備不能進入水平剖面的問題，但抽油機組運行時可能會損傷油管，風險較大。

1.1.3 光纜分布式井廓溫度監測

光纖被泵入水平井，生產層段通過多次靜溫和流溫測試確定，結合地質資料，可定性地確定水段。

1.1.4 氧氣活化+抽吸泵找水

氧活化測井工具通過水力輸送機運至井底，誘噴后開展氧活化測井測試。該方法優點是設備少，操作簡單，成本低，缺點是可能無法輸送到指定深度。

1.1.5 封隔器+抽汲找水

采用封隔器+過濾器+封隔器的組合對特定壓裂段進行封隔，通過抽汲法確定井段流體地層，以此類推，檢測井段流體地層。最后確定出水井段。該方法優點是可以定量和定性分析特定水平井段的液體輸出。缺點是找水時間長、密封效果難以保證、成本較高。

1.2 剖面測試技術

1.2.1 常規剖面測試

水平井結構復雜，井流復雜，相應的測試工作也變得復雜化。只有基于具體的測試目標，結合具體的井筒環境，合理選擇測試工藝和測試設備組合，才能達到水平井測試目的。適用于長半徑水平井的常規剖面測試設備組合如表1所示。

表1 長半徑水平井的常規剖面測試設備組合

1.2.2 非常規剖面測試

Flagship水平井測試技術是一種水平井滲透油管綜合生產測試技術，可用于水平井非常規剖面測試，主要使用的測試設備有3種。一是油藏飽和度測試儀，測試設備代號為RST，主要測油藏水飽和度和油藏油飽和度。二是示蹤測試儀（相速度測試儀），測試設備代號為TET，主要測油流速和水流速。三是局部相滯留量測試儀，測試設備代號為FloView，主要測局部流動狀態、持油量和持水量。

1.3 礫石充填技術

礫石充填技術可提高水平井充填的防砂強度，對油藏傷害小，油井產量高，防砂后使用壽命長。礫石充填過程可能會形成空隙。若在充填過程中沒有發現異常，則無法檢測到礫石充填空隙，這些空隙會造成安全隱患。實踐中通常采用光子探測技術，通過檢測儀器與地層之間的物質密度變化，準確檢測礫石充填后的空隙，確保礫石充填成功和無砂生產。

1.4 測試設備輸送技術

若測試設備自重不足以使其到達測量區域，則無法進行水平井測試。最初利用鉆桿將測試設備輸送至水平井內，這種方法不僅風險高、效率低，而且耗費大量人力物力，操作非常復雜。目前，我國在國內外水平井測試的基礎上開發出新的水平井測試設備輸送方法，即連續油管輸送和井下牽引器輸送。相較于后者，前者運輸成本高，不適用于水平井大規模測試，而后者對井下條件提出很高的要求，部分油氣田現場測試因出砂而失敗。因此，有必要研究和應用更加合理的測試工藝，將測試設備安全輸送到井下，測試地層的實際壓力、溫度和地質參數，了解井筒積液情況。

2 水平井測試工藝優化

2.1 測試設備輸送工具優化

某油氣田水平井測試要求井下工具能夠越過斜坡，移動到更接近水平段的位置，因此，傳統的垂直井測試工具不再適用。為確保測試設備順利通過造斜段，首先對現有垂直井測試工具進行改造，縮短每根配重桿長度，將十字萬向節加裝在配重桿上。該油氣田水平井傳統測試中，再生水的高壓和大量氣體的產生使設備在下降過程中難以下落，且線材容易扭曲，給測試帶來困難。改進后，配重桿的質量有所增加。由于萬向節的兩軸夾角較小，設備在造斜段容易受阻，導致設備距離水平段太遠，測試數據不能準確反映井內實際情況。因此，要對萬向節進行優化，設計一種結構簡單、強度高、耐用性極佳、兩連接軸夾角大（45°）、連接順暢的雙十字萬向節，滿足水平井測試的設備軟連接要求。雙十字萬向節可以使設備順利通過造斜段，但是其自身無法旋轉，砂卡容易使設備無法到達指定位置，因此要對其進行進一步優化，得到球形萬向節。多次測試證明，球形萬向節基本滿足測試要求，但為了進一步提高數據準確性，使儀器依靠自重順利滑行通過造斜段，同時減少設備所需配重，提高水平井測試的成功率，可在球形萬向節基礎上設計輪式柔性滑行器，其結構如圖1所示。輪式柔性滑行器為柔性鋼體結構，本體采用球形萬向節連接，外壁裝有全向垂直滾輪，使測試設備在自重的影響下能在造斜段更好地滑行。

圖1 輪式柔性滑行器

2.2 井口防噴裝置優化

為了使測試設備在自重作用下順利到達測試深度，該油氣田采用增加配重桿數量的方式滿足測試儀器的配重要求，因此，水平井測試所用的防噴管長度比傳統垂直井長。工程實踐發現，3.5 m長的防噴管吊裝時難以與井口法蘭保持垂直，拆裝極為不便，很容易損傷防噴管與法蘭連接部位的螺紋。可以在防噴管上設置一個活接頭，其下部與井口法蘭螺紋連接，上部與防噴管連接，底部旋入井口法蘭，上部快速接頭與防噴管連接，有效解決防噴管裝拆不便的問題。可在防噴管上安裝捕捉器，并在防噴管底部設置防掉裝置，防止防噴管落入水平井。此外，對防噴管設計進行優化，以提高現場作業安全性。防噴管上部采用機械和液壓密封，底部采用手動液壓泵調節密封，不僅簡化了井口作業，還避免了高空作業時的安全隱患。

3 結論

當前，我國油氣生產進入井況復雜的階段。隨著油氣勘探的深入，油氣田水平井測試技術面臨更高的要求。面對不同地質和井況，要研究和應用更合理、更高效的油氣田水平井測試技術，使用專業設備，制定合理的測試方案，測試潛在油氣層，獲取流體參數信息，分析油氣田的物理性質和油氣水狀況，更好地服務油氣田生產工作。