交互式試井技術在探井測試中的應用

門雪濤(中法渤海地質服務有限公司，天津 300450)

0 引言

電子壓力計是試井過程中不可或缺的重要儀器，其可以獲得大量的井下數據為試井解釋提供數據基礎。電子壓力計主要包括直讀式和存儲式兩種類型，其中存儲式電子壓力計在實際作業中應用更為廣泛。在進行試井作業時，將存儲式電子壓力計隨測試管柱下入井中，試井作業結束之后將其取出，通過回放了解井下的溫度以及壓力信息，并用于試井評價解釋。這種方式操作簡單方便，只要確保存儲式壓力計能夠在井下正常工作便可以滿足試井需求。特別是在關井狀態下，可以獲得更為完整準確的井中壓力、溫度等數據信息[1]。但在試井作業過程中，井下工況往往非常復雜，存儲式壓力計在井下工作狀態是否正常以及其獲取的數據能否有效滿足試井解釋需求，要起出測試管柱之后對數據進行回放才能夠確認。如果存儲式壓力計在井下工作時遇到問題，地面工作人員不能及時了解，因此難以第一時間進行處理，導致這種數據獲取方式存在一定的盲目性[2]。待管柱起出之后如果獲取數值質量不合格，需要重新下測試管柱進行試井，不僅會影響測試效率，還會顯著增加試井成本。高慶春[3]指出現階段我國油氣田在進行試井作業時，試井時間通常僅可以滿足基本試井解釋需求，待雙對數曲線平面徑向流出現便結束，這導致關井壓力恢復時間過短，對試井壓力恢復解釋質量產生負面影響。汪宏偉等[4]研究表示在對注水井進行試井時，其井口一直處于高壓狀態，若井口閘門發生泄漏或者配水間分水閘門竄，便可能導致試井失敗，如果采用存儲式壓力計無法在其起出之前對試井失敗原因進行準確判斷。曹運興等[5]表示對于低壓低滲儲層來說，由于其壓力擴散速度較慢，在進行試井時適當延長測試時間可以提升試井解釋結果的準確性，但是如果采用存儲式壓力計難以明確應該延長的測試時間。

直讀式電子壓力計主要為將電纜與壓力計相連，然后通過絞車將壓力計下入井中，這樣壓力計在井下所獲取的壓力以及溫度等數據信息便可以通過電纜實時傳輸到地面，并在計算機上進行實時顯示。工作人員通過對數據進行處理分析，便可以了解井下溫壓系統情況以及壓力計工作狀態，如果發現壓力計存在問題便可以馬上進行更換，有效保障數據獲取質量。殷世江等[6]表示對于高壓高產井來說，在應用直讀式電子壓力計時建議壓力計的傳感器采用石英，并且在壓力計上附加加重桿，便于其能夠順利下入井中。何銀達等[7]指出電纜直讀試井工藝具有良好的數據傳輸效率以及實時性，不足之處為不能進行井底關井作業，只能進行井口關井，這樣只能獲得井底壓力和溫度的靜態數據。同時受到井筒儲集效應影響，獲取數據的準確性和可靠性降低，對于低壓低滲井來說這種情況更為嚴重，為了克服該問題需要延長關井時間，但是這樣會增加試井成本。

針對上述兩種試井工藝存在的問題，本文提出交互式試井技術。該技術不僅可以在地面實時了解井下的壓力、溫度等信息，還可以在井下關井狀態下應用，同時還可以避開井筒儲集效應的負面影響，提升數據精度。本文將該技術應用于海上探井測試中，可以及時發現徑向流，縮短關井時間，在低壓低滲等常規試井工藝難以獲取資料的困難井也可以獲取準確完整的井下數據。

1 交互式試井工藝原理

試井的主要目的是為了研究油藏滲流特征以及儲層地質參數，估算油藏儲量規模，明確供油半徑等，為油藏油藏調剖方案制定以及注采結構優化調整等提供支持。交互式試井也被稱之為電纜直讀試井技術，其主要包括地下和地上兩部分：地下部分主要為工具載體、電子壓力計、測試閥、數據信號發射器和接收器、無線傳輸裝置等；地上部分主要為地面顯示控制裝置、電纜絞車、計算機等，如圖1 和圖2 所示。

圖1 交互式試井地下部分

圖2 交互式試井地面部分

信號發射裝置與LPR-N 測試閥連接，在進行試井時隨著管柱下入井中。通過LPR-N 測試閥管壁通道連接壓力計傳壓口，這樣在關井狀態下電子壓力計也可以對油藏溫度、壓力等變化情況進行監測。通過電纜將帶有數據信號接收器的直讀工具串下入井中，并在合適位置固定，閥下電力壓力計便可以獲取油藏中的溫度和壓力數據。然后通過無線傳輸裝置和信號發射器將獲取數據實時發送出去，電纜攜帶的信號接收器接收到信號之后，經過一定的預處理便會將信號通過電纜傳輸到地面。

交互式試井技術通過試井工具與井下測試工具之間的協同配合，以及井下無線信號傳輸模式，可以在井下閥開關狀態下實現地面試井數據直接讀取。交互式試井工具保留了常規全通徑測試工具酸化、壓裂以及射孔等聯合功能，同時在地面可以實現對井下數據的實時采集和監測。此外，該技術對傳統試井工具難以或者無法實現的低壓低滲井、高壓油氣井以及井況較差的裸眼井等均可以實現試井數據的地面直讀。

2 技術特點分析

交互式試井技術可以通過兩種方式來獲取井中溫度、壓力等數據：一是在地面對井中溫度壓力數據進行直接讀取；二是采用交互方式來獲取井中溫度壓力數據。這兩種方式具有明顯的特點：地面直讀方式是通過電纜將電子壓力計下入井中實現對井中溫度和壓力參數的觀測，這種方式的優點為在交互式試井技術出現問題時，能夠對井中溫度壓力等數據繼續進行測量，為放噴求產科學選擇油嘴提供依據。這種方式的不足為在進行試井時無法獲得測試閥以下深度的溫度壓力數據。交互方式是對地面直讀方式的有效補充，兩者相互結合，能夠克服地面直讀方式的不足，又可以保障井內觀測數據的連續獲取。

3 實際應用

本文將交互式試井技術應用于我國海上某預探井的試井作業，該井所在海域水深為26.6 m，通過自升式鉆井平臺開展試井作業。測試層位深度為2 850～2 865 m，為含礫細砂巖儲層，孔隙度為22.0%，泥質含量為5.5%，含水飽和度為43.8%，測井解釋結果為油層，具有良好的物性。

采用四開四關的測試程序對該層位進行DST 測試，在二開、三開和四開時均獲得一個工作制度下的產能，DST 測試總時間為50.6 h，包括開井時間32.3 h和關井時間18.3 h，共產原油322.4 m3。

3.1 求產工作制度

在對海上油氣井進行DST 測試時，工作制度選取需要考慮如下方面：

(1)井底流動需要達到穩定狀態，通常要求求產穩定時間不能低于4 h。對于油層來說1 h 內壓力變化幅度不能超過0.1 MPa，產量變化幅度不能超過10%；對于氣層來說1 h 內壓力變化幅度不能超過0.07 MPa，產量變化幅度不能超過5%。

一、圍繞國家重大戰略做好物流業的保障。要推進制造業強國的戰略，圍繞鄉村戰略，構建農業農村物流體系，圍繞京津冀協同發展、長江經濟帶和粵港澳大灣區的戰略，圍繞社會物流保障體系，構建符合“一帶一路”建設需要的物流保障網絡，積極融入全球供應鏈體系。

(2)對生產壓差和壓降進行有效控制，避免地層出水出砂。

(3)在滿足上述條件下，盡量調大油嘴放噴求產，有助于獲得地層最大供給能力[8]。

對該井進行DST 測試，開井期間可以通過交互式試井技術實時獲得井中的溫度、壓力等參數，然后基于井口壓力、實時產量變化情況以及含水含砂監測情況，結合壓差壓降，便可以選擇合理的求產工作制度。

在進行二開時，在井中下入交互式試井工具，對井底的溫壓變化情況進行實時監測。待原油流出井口之后，綜合考慮井口壓力、實時產量變化情況以及含水含砂監測情況，從小到大逐漸調大油嘴。待油嘴達到11.11 mm 時，井下以及地面產能均趨于穩定。通過計算可知，壓降區間范圍為6.2%～6.5%，相對較小。在該工作制度下求產，獲得日產油331 m3，日產氣5.25×104m3。

三開井作業程序與二開井保持一致。在油嘴達到12.70 mm 時，井下以及地面產能均趨于穩定。通過計算可知，壓降區間范圍為7.8%～8.3%，相對較小。在該工作制度下求產，獲得日產油423 m3，日產氣6.04×104m3。

基于上述二開井和三開井計算得到的壓降均偏小，在進行四開井時繼續調大油嘴，并在該過程中對出水出砂情況進行實時監測。在四開時選取15.88 mm油嘴進行放噴求產，通過計算可知，壓降區間范圍為10.4%～11.7%。在該工作制度下求產，獲得日產油562 m3，日產氣8.80×104m3。

3.2 關井時間控制

基于測試操作技術手冊，如果在關井期間井底壓力沒有發生變化，那么應控制關井時間超過開井流動時間的兩倍。在剛開始關井時，下入交互式試井工具，對井下溫度、壓力數據進行監測，并對獲取的數據進行現場解釋。如果出現雙對數曲線的形式可以表明當前關井恢復所處的階段，為判斷關井恢復是否到位提供依據。

該井二開時間為7.5 h，基于上述分析二關井時間不能低于15.0 h。在二關井5.0 h 后基于關井恢復壓力數據繪制雙對數曲線，如圖3 所示，可以看到井中壓力逐漸趨于穩定。為了確保地層壓力恢復到位，繼續關井4.0 h，觀察雙對數曲線的變化情況，此時測井解釋為徑向流直線段，已經具備了測試關井恢復要求，因此結束關井，該關井時間比技術手冊理論關井時間節約6.0 h。

圖3 二關井5.0 h后基于關井恢復壓力數據繪制的雙對數曲線

3.3 求產期間壓降對比

對存儲式電力壓力計數據進行回放，可以得到求產時最終的壓降數據結果。二開井時油嘴為11.11 mm，交互式和存儲式求產壓降分別為6.4 MPa 和6.6 MPa，誤差為3%；三開井時油嘴為12.70 mm，交互式和存儲式求產壓降分別為8.09 MPa 和8.48 MPa，誤差為4.6%；四開井時油嘴為15.88 mm，交互式和存儲式求產壓降分別為11.15 MPa 和11.78 MPa，誤差為5.4%。對比結果顯示，基于交互式直讀方法得到的壓降值與存儲式方法得到的數值差異較小，誤差在5.5% 內，結果表明交互式試井方式具有較高的精度和較好的適用性。

3.4 關井恢復解釋對比

對存儲壓力計回放得到的記錄數據進行處理分析，得到二關井期間的雙對數曲線圖，如圖4 所示。對比圖3 和圖4 可知，基于交互式試井數據和存儲壓力計回放數據解釋的雙對數曲線均出現了較為明顯的徑向流段，并且兩者出現時間基本一致，這也表明了交互式試井技術的準確性。

圖4 基于存儲壓力計數據得到的雙對數曲線圖

基于交互式試井數據和存儲壓力計回放數據進行解釋，均采用均質油藏+1 條斷層(定壓邊界)解釋模型，其中交互式試井解釋滲透率為148 mD，表皮系數為3.17，原始地層壓力為27.94 MPa，認為井筒存在一定污染，后期有變好趨勢；存儲壓力計回放數據解釋滲透率為157 mD，表皮系數為4.28，原始地層壓力為28.07 MPa，認為井筒存在一定污染，后期物性變好。可見，基于交互式試井數據和存儲壓力計回放數據試井解釋結果基本一致。兩種方式在進行試井解釋時由于數據完整性不同，故兩者在表皮系數解釋方面存在一定的差異。整體來說兩種方式計算得到的壓降數據相差很小，表明交互式試井技術具有較高的準確性和可靠性。

3.5 經濟性分析

交互式試井可以顯著縮短測試周期，明顯提升經濟效益。本文統計了近幾年采用交互式試井技術的6 口自噴井開關時間，結果顯示這6 口井的平均二關井時間為5.8 h，相比理論平均二關井時間26.1 h 縮短了20.3 h，這可以有效降低鉆井船占用時間，有效提升了試井工作效率。

此外，研究涉及的6 口自噴井近三年來累計測試31 層，共計節約作業時間近630 h，從節約鉆井船占用時間的角度進行折算，累計節約占用鉆井船時間約26.2 d。近三年探井測試日均費用約為179 萬元，以此為標準計算其經濟性，結果顯示交互式測井技術的應用共為公司節省作業費用約4 682.4 萬元，年均節省作業費用1 560.8 萬元，大幅降低了探井測試作業成本，經濟效益顯著，具有較好的應用價值和推廣意義。

4 結論和認識

傳統探井測試中應用的存儲式試井方式需要在測試管柱起出后回放數據，才能獲取壓力計工作狀態以及判斷存儲數據是否滿足地質油藏需求。該方式施工難度較低，但是難以及時發現和處理問題，增加了探井測試作業的周期以及成本費用。交互式試井技術通過無線傳輸的方式將接收器信號傳輸到地面系統，使得實時壓力監測成為現實。該技術的應用能夠更好地輔助測試工作決策并降低測試作業成本。通過研究，主要得到如下結論和認識：

(1)交互式試井技術在開井期間能夠實時獲取井下的溫壓數據，為科學選擇工作制度提供可靠依據；

(2)交互式試井技術在關井條件下也可以對井下溫度、壓力變化情況進行實時監測，明顯改善數據信息獲取的時效性，對儲層快速解釋評價具有重要意義；

(3)交互式試井技術與存儲壓力計試井在解釋結果方面具有良好的一致性，兩者在試井時相互校驗，可以顯著提升測試資料的可靠性和準確性，同時可以避免重復施工；

(4) 交互式試井技術可以顯著縮短探井試井時間，具有良好的經濟性。