存儲式壓力計在油田作業質量監督的應用

張鐵剛，馬宇澤，姚禹，姜波

中國石油大慶油田有限責任公司第三采油廠（黑龍江 大慶 163113）

0 引言

井下作業是油田勘探開發中落實油井產量、實施穩產增產措施、解除油水井故障的重要手段之一[1]。目前大慶油田已進入開發中后期，油水井套管老化，井下故障發生頻繁且復雜程度不斷增加[2-3]。同時，對井下作業質量管理的要求提高，亟需解決其質量管理工作存在的薄弱環節，促進作業質量水平的持續提升[4]。

目前，針對封隔器釋放壓力、時長不夠，驗竄精度低，沖刮通等附加工序質量監督不到位、鉆孔質量無法驗證等問題[5]，研究并應用存儲式壓力計，隨油管管柱下入井下，可存儲記錄每趟工序管柱內外壓力、釋放壓力、穩壓時長、時間軸等參數，起出地面后，使用電腦軟件進行數據曲線回放，落實數字化作業工序質量監督，強化作業質量監督管理。

1 結構及工作原理

存儲式壓力計主要包括存儲式壓力計井下裝置和地面回放軟件兩部分。如圖1 所示，井下裝置由電池、內外壓力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、時間采集器等組成。利用地面回放軟件可對儀器的參數、存儲進行調節設置及回放數據。

圖1 存儲式壓力計全部零件實物圖

作業施工前，壓力計通過數據線與電腦連接，使用軟件將數據清空，保證存儲空間內存充足，同時設置參數存儲時間間隔，滿足采集使用頻次要求。作業施工時，連接好電池，安裝于油管短接工裝內，隨油管管柱底端下入井內，其在施工過程中會自動存儲作業期間的溫度、內外壓力、振動測量等數據。作業結束后，壓力計工裝起到地面，通過數據線與電腦連接，讀取存儲的各種參數，并由數據處理軟件解析數據，計算施工作業時間、內外壓力、溫度、振動量、傾角等生產作業數據曲線及圖表，對比分析整個曲線數據，驗證作業監督質量。

主要技術指標見表1。儀器強度及耐腐蝕性好，滿足作業現場需求，接頭均為標準標準油管扣，可同任意油管或井下工具連接，操作方便可靠。

2 現場試驗及應用情況

2.1 驗竄工序質量監督

目前封堵井夾層驗竄一般采用套溢法，驗竄時油管中打壓，使上級封隔器脹封于被驗夾層，觀察套管溢流變化情況，判斷夾層是否竄槽[6]。當封堵井井口溢流很大或無溢流時，容易對夾層是否竄槽作出錯誤判斷[7]。隨著油田開發的不斷深入，分層注采井數不斷增加，單井層段數不斷增加，對夾層的穩定性有更高的要求[8]。因此，采用了存儲式壓力計驗竄技術。

如圖2 所示，該技術的存儲式壓力計驗竄管柱由存儲式壓力計、K344-114封隔器、節流器、絲堵等組成。工作原理：將封隔器卡于夾層內，地面打壓8、10、8 MPa，分別穩壓5 min，觀察套管溢流情況進行初步判斷，起出驗竄管柱后，將壓力計與筆記本電腦連接，軟件對數據進行回放，觀察油壓和套壓曲線，如圖3 所示，套壓不跟隨油壓，證明該夾層不竄槽；如圖4 所示，套壓跟隨油壓，證明該夾層竄槽。驗竄技術的可靠性指導了分層注采層段和精細細分層段的可靠性[9]。

圖2 存儲式壓力計驗竄管柱示意圖

圖3 不竄槽井壓力曲線

圖4 竄槽井壓力曲線

2.2 鉆孔作業質量監督

鉆孔作業一般通過驗吸水的方式判斷鉆孔質量是否合格[10]，主要應用兩個封隔器中間卡節流器往孔內注水的方式，觀察地面觀測壓力和流量憋放情況，存在驗吸水時無法準確判斷鉆孔質量，對經驗要求較高，無法準確判定[11]。

如圖5 所示，鉆孔作業質量監督工藝管柱由K344-110 擴張式封隔器、745-5 節流器、壓力計、球座等部分組成。下井后在射孔層段以上打壓檢測，保證驗吸水管柱自身不刺漏，下至目的層位后，打壓8-10-8 MPa，監測油管內外壓力，通過壓力是否跟隨判斷封隔器密封情況，管內外壓力差大小判定目的層鉆孔質量。

圖5 鉆孔質量定壓力檢測工藝管柱示意圖

從表2 可見，3 口井共進行11 段鉆孔質量定壓力檢測，除采油井1檢測過程中封隔器膠筒破損外，其余8段均存在管外、管內壓力差，即開窗成功。

表2 壓力監測曲線數據表 MPa

采油井1通過目的層壓力監測曲線及表2中數據可知，目的層1壓差1 MPa，目的層2壓差1 MPa，吸水效果良好，目的層3壓差0，配合壓裂曲線可知，該層未鉆開，目的層4、目的層5壓差0，管內外壓力曲線跟隨，判斷封隔器在起下過程中膠筒破損，密封失效，結合壓裂曲線分析判斷鉆孔質量良好。

如圖6 所示，采油井2 通過非目的層壓力曲線不跟隨，壓差12 MPa，可準確判斷該井封隔器密封效果良好。

圖6 采油井2非目的層壓力曲線

如圖7 所示，采油井2 通過目的層壓力監測曲線可以看出，目的層1 壓差2 MPa，目的層2 壓差1 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準確判斷該井鉆孔質量良好。

圖7 采油井2目的層壓力曲線

如圖8 所示，采油井3 通過目的層壓力監測曲線可看出，目的層1 壓差1 MPa，目的層2 壓差3 MPa，目的層3 壓差3 MPa，可準確判斷該井鉆孔質量良好。

圖8 采油井3目的層壓力曲線

3 結論

1）通過不同監督管柱的設計使用，存儲式壓力計配合擴張式封隔器、節流器、噴砂器等工具組合成管柱，實現不同工序的質量監督功能，以驗竄工序質量監督和鉆孔質量監督為例，管柱內、外壓力曲線變化情況可以充分體現井下作業質量的監督全過程。

2）存儲式壓力計連接在附加工序管柱底部下井后起出，通過壓力、溫度、時間等參數監測，可全面覆蓋并解讀沖刮通、洗井、釋放等附加工序監督質量，實現數字化、智能化作業質量監督管理。

3）存儲式壓力計作業質量監督技術，可以減輕勞動強度，減少人員的匹配，保證作業施工質量，提高作業監督水平，實現安全可持續生產，達到降本增效的目的。

4）地面軟件數據的回放，相關曲線報表的生成，可作為工序質量監督的憑證，與A5 系統平臺連接，聯合視頻監督平臺，真正實現井下作業工序全過程質量監督。