石油工程教材試油部分

.四試油在石油勘探過程中，通過鉆井、錄井、測井等手段，取得了所鉆地層的巖性、電性、油氣顯示等資料，經(jīng)電測解釋、錄井綜合解釋，提出在鉆井剖面中可能含油氣地層的評價，這種評價是對地層的巖性、物性、含油性及電性的綜合特征認識，是擬定試油層位的基礎(chǔ)。試油工作就是利用一套專用的設(shè)備和方法，對井下油、氣、水層進行直接測試，并取得有關(guān)地下油、氣、水層產(chǎn)能、壓力、溫度和油、氣、水樣物性等資料和有關(guān)參數(shù)，為最終提交油氣儲量所做工作的全過程。試油的目的就是將鉆井、綜合錄井、電測所認識和評價的含油氣層，通過射孔、替噴、誘噴等多種方式，使地層中的流體進入井筒，流出地面。這種誘導(dǎo)油流的一整套工藝過程，將取得地層流體的性質(zhì)、各種流體產(chǎn)量、地層壓力及流體流動過程中的壓力變化等資料，并通過對這些資料的分析和處理獲得地層的各種物性參數(shù)，對地層進行評價。為了很好地完成試油工作，必須對試油的對象、任務(wù)、工作內(nèi)容、應(yīng)取得的資料以及取得資料的技術(shù)手段（試油工藝）等有充分的了解。一、 試油的任務(wù)和要求試油工作的主要任務(wù)：1、 了解儲層及其流體的性質(zhì)，為附近同一地層的其他探井提供重要的地質(zhì)資料，許多探井資料可以初步確定該油田的工業(yè)價值；2、 查明油氣田的含油面積及油水或氣水邊界以及驅(qū)動類型，為初步計算地下油氣的工業(yè)儲量提供必要的資料；3、 了解儲層的產(chǎn)油氣能力和驗證測井資料解釋的可靠程度；4、 試油資料的整理和分析結(jié)果是確定一口井合理工作制度的基礎(chǔ)，在制定油田開發(fā)方案時可作為確定單井生產(chǎn)能力的依據(jù)。二、 試油取得的基本資料1、 產(chǎn)能資料。對于自噴層的試油，要錄取油層嘴直徑、油壓、套壓、油層及流體溫度、日產(chǎn)油、氣、水量，油層靜壓等資料；對于非自噴層，要記錄求產(chǎn)深度、恢復(fù)時間、求產(chǎn)時間、周期時間、周期產(chǎn)油、氣、水量等，油層靜壓、溫度都是必不可少的。2、 測試數(shù)據(jù)。錄取資料應(yīng)包括封隔器、壓力計下入深度、井溫與井下壓力曲線、關(guān)井時間、回收流體數(shù)量等。通過測試，要求出地層的有效滲透率、流動系數(shù)、測試半徑、異常點距離、堵塞比等。3、 樣品資料。包括取得油、氣、水的相對密度、地面原油和地下原油的粘度、原油中硫、蠟、膠等的含量，凝固點、初餾點、原油含水及地層中部的各種離子含量、總礦化度、pH值等。4、壓裂或其它強化措施。主要是錄取施工參數(shù)及油層強化處理后的產(chǎn)能。三、試油的基本工序試油既可在鉆井過程中進行，也可以完井之后進行。常規(guī)試油基本工序如下：1、 試壓、通井、替泥漿（或洗井）、探人工井底；2、 射孔、觀察油氣顯示、檢查射孔質(zhì)量；3、 求產(chǎn)：包括自噴求產(chǎn)、測液面求產(chǎn)、抽汲（或提撈）求產(chǎn)、泵排求產(chǎn)；4、 測壓：測取井底流動壓力及地層靜壓資料，包括自噴井井口油壓、套壓資料。5、 油層改造：對雙低（低產(chǎn)、低滲）產(chǎn)層進行強化處理。6、 封層：封閉產(chǎn)層。一般有注灰、打橋塞、下封隔器、填砂等。三、常規(guī)試油油、氣井因其地層能量不同，在鉆開目的層或射孔后，可遇到兩種情況：一種是在一定的液柱壓力下，油、氣井能自噴；一種是不能自噴。因此常規(guī)試油分為自噴井試油和非自噴井試油。1、非自噴井試油對于不能自噴的井，主要采取溢流、氣舉、抽汲、提撈、螺桿泵、探液面等工藝方法進行試油。（1） 、溢流溢流就是地層流體能連續(xù)流到地面但又無法形成噴勢。求產(chǎn)之前要安裝地面管線，擺放計量池，含氣則安裝分離器。求產(chǎn)時連續(xù)計量，每4h為一個周期。（2） 、氣舉氣舉是利用壓縮機向油管或套管內(nèi)注入壓縮氣體，使井中液體從套管或油管中排出。該方法的優(yōu)點是比抽汲方法效率高，可以大大提高試油速度。但由于井內(nèi)降壓速度快，因此它只能適用于油層巖石膠結(jié)堅實的砂巖或碳酸鹽巖的油井排液。對于一些膠結(jié)疏松的砂巖，要控制好氣舉深度和氣舉排液速度，以免因破壞油層結(jié)構(gòu)而出砂。（3） 、抽汲抽汲就是利用一種專用工具把井內(nèi)液體抽到地面，以達到降低液面即減少液柱對油層所造成的回壓的一種排液措施。抽汲時抽子通過鋼絲繩在油管內(nèi)高速上提下放，把井內(nèi)部分液體經(jīng)油管逐步抽出地面，從而降低井內(nèi)液柱高度。抽汲過程中抽子高速上提時，會在抽子下面造成低壓，這對于近井地帶堵塞物排出十分有利，從而也可達到誘噴的目的。抽汲不但有降壓誘噴的作用，還有解除油層某種堵塞的作用，因此適用于噴勢不大的井或有自噴能力但在鉆井過程中由于泥漿漏失、鉆井液濾失使油層受到損害的油井。對于疏松、易出砂的油層，不能猛烈抽汲，以避免造成油層大量出砂。抽汲時上抽要快，而下放速度要適當，以免鋼絲繩在井內(nèi)打結(jié)而出事故。（4） 、提撈提撈是用特制的撈筒下入井內(nèi)，一筒一筒地將井內(nèi)液體撈出地面，從而降低井中液面高度，以降低液柱對油層的回壓，達到降低液柱高度，誘導(dǎo)油、氣流的目的。提撈是一般用于低壓井的試油。對于日產(chǎn)量低于2.0m3,井深小于2000m，井筒條件具備，可采用提撈工藝，對低滲、低產(chǎn)的淺井也常用提撈。提撈的缺點是費時、費工，效率低，目前現(xiàn)場己極少使用。（5） 、螺桿泵對稠油、高凝油油井的排液求產(chǎn)，采用常規(guī)的排液求產(chǎn)方法難以完成，可采用螺桿泵排液求產(chǎn)。螺桿泵工作時不發(fā)生氣鎖、砂卡，無閥件，運動件只是螺桿，而且排量連續(xù)平衡，用在稠油層排液時，不容易造成大量出砂。由于它是用抽油桿傳遞動力，因而只適用于淺井和中深井使用，也可用于鉆桿驅(qū)動的螺桿泵直接排排液求產(chǎn)。螺桿泵不但體積小、重量輕、方便適用、節(jié)約能源，而且對壓后排液井、稠油井、含砂量較大的井以及油氣比較大的井也很適用，螺桿泵排液求產(chǎn)可求得連續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)量。（6） 、探液面探液面求產(chǎn)主要用于低壓低產(chǎn)純油層或水層。根據(jù)油層的產(chǎn)量大小和套管的抗外擠強度，將井內(nèi)液面降至盡可能的深度。在產(chǎn)量較低、油層不出砂、套管強度允許的情況下，一般要求將液面降至油層深度的2/3以下。如油層深度為3000m，液面要降至井深2000m以下。在壓差的驅(qū)動下，油層流體井入井筒，使井筒內(nèi)液面上升。在油層產(chǎn)量高、液面深、壓差大的情況下，井筒內(nèi)的液面上升速度快，反之則慢。測得某一深度范圍的液面上升（亦稱液面恢復(fù)）速度，就可以計算出某一深度范圍的平均深度的產(chǎn)液量。2、自噴井試油（1）、系統(tǒng)試油采用系統(tǒng)試油方法必須在邊水供應(yīng)充足的油藏或注水開發(fā)油藏中，油層的壓力保持穩(wěn)定，原油向井中流動呈徑向滲流的情況下采用，通常也叫穩(wěn)定試井。系統(tǒng)試油是通過對油井生產(chǎn)動態(tài)的測試來研究油層各種物理參數(shù)及油井生產(chǎn)能力的一種測試方法。系流試油的具體方法是因油井的開采方式不同而不同。對于自噴井，一般通過改變油嘴大小來實現(xiàn)；對于抽油機井，一般通過改變抽油機的工作參數(shù)(如沖程、沖次等)來實現(xiàn)。對試油工作來講，系統(tǒng)試油方法通常應(yīng)用于高產(chǎn)自噴井。地面高壓試油流程安裝完畢后，進行放噴排液，結(jié)束后下電子壓力計，關(guān)井測靜壓，開井試油，一般測4個工作制度的穩(wěn)定產(chǎn)量并測穩(wěn)定的流動壓力。4個工作制度完成后關(guān)井測井底壓力恢復(fù)曲線，最后處理資料。、氣井試氣氣井試氣通常也叫系統(tǒng)試氣即穩(wěn)定試井，它是指人為改變氣井生產(chǎn)的工作制度，求得不同工作制度下的試井資料，經(jīng)資料處理，求得地層的產(chǎn)能方程。在現(xiàn)場上采用4個不同內(nèi)徑的油嘴，連續(xù)測定4個工作制度，并且每個工作制度必須穩(wěn)定8h，波動量不大于10%，從而推出無阻流量。試氣的基本方法大體可分為系統(tǒng)試氣、一點法試氣、等時試氣、干擾試井、脈沖試井等?，F(xiàn)在廣泛使用系統(tǒng)試氣，即在井口安不同直徑的油嘴或針型閥，對井底建立回壓進行試氣。將油嘴或針型閥由小換大，每改變一次工作制度，都可得出不同的壓力和產(chǎn)量，然后根據(jù)壓力與產(chǎn)量的關(guān)系，求得氣井的產(chǎn)氣能力和產(chǎn)能方程。試氣的程序主要有：安裝高壓流程-放噴-關(guān)井求靜止壓力-測穩(wěn)定產(chǎn)量和流動壓力-關(guān)井測井底壓力恢復(fù)。3、測量壓力、靜止壓力打開試油層后，不排液或排出少量的液體即關(guān)井測壓，測得的油層中部的靜止壓力(簡稱靜壓)往往代表地層原始狀態(tài)的壓力，所以也稱為原始地層壓力，是分析油氣藏的保存條件、地下水動力系統(tǒng)和生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。、流動壓力流動壓力是在自噴求產(chǎn)過程中特定的工作制度下所測得的油層中部壓力(簡稱流壓)，流壓與靜壓之間的差值稱為生產(chǎn)壓差，生產(chǎn)壓差與地層流體產(chǎn)出量的關(guān)系明確地反映出地層中和井筒內(nèi)流體的流動阻力和生產(chǎn)狀態(tài)。測流壓的方法可以在生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下點測也可以連續(xù)測量。、壓力恢復(fù)曲線當自噴井試油求產(chǎn)結(jié)束后，在正常生產(chǎn)狀態(tài)下將壓力計下至油層中部深度，停放30?120min然后關(guān)井，測出地層壓力由生產(chǎn)狀態(tài)到靜止狀態(tài)的變化過程。在這個過程中壓力隨關(guān)井時間的變化關(guān)系可以形成一條曲線，通常稱為壓力恢復(fù)曲線。、壓力降落曲線測壓降方法與測壓力恢復(fù)正好相反，是在測定靜壓后，將壓力計下至油層中部深度，停放30?60min,然后以固定的工作制度開井求產(chǎn)測出靜止到穩(wěn)定生產(chǎn)全過程的地層壓力變化情況。生產(chǎn)時間越長，產(chǎn)液量越多，壓力在地層中波及范圍越大，所以測壓力降落曲線可以比測壓力恢復(fù)曲線的時間長而且可以有效控制，又不影響油井的生產(chǎn)，對地層的探測范圍相對要大一些，所以這種方法有時也叫做探邊測試。、壓力梯度等深測量井筒內(nèi)不同深度的壓力值一般以每100m深度的壓力差稱為壓辦梯度，在流動狀態(tài)下測得的壓力梯度為流壓梯度，靜止狀態(tài)下測得的壓力梯度為靜壓梯度，主要反映在流動或靜止時井筒內(nèi)流體密度的變化和分布，作為油氣井生產(chǎn)分析的參考依據(jù)。4、 測量溫度試油過程中應(yīng)取得井下流動溫度、油層靜止溫度及溫度梯度等溫度資料，溫度資料對于地層研究、生產(chǎn)分析及施工設(shè)計的制定有重要意義。由于測壓和測溫一般是同時進行，測靜壓流壓的同時就測得靜溫和流溫，測壓力梯度也同時測得溫度梯度等數(shù)據(jù)。5、 錄取油、氣、水樣品試油求產(chǎn)結(jié)果為產(chǎn)液的層段，不論其產(chǎn)量高低，一律要求錄取油氣水樣及庫存樣。、井下高壓物性取樣新區(qū)新層應(yīng)按設(shè)計要求取樣，在開井生產(chǎn)時取樣，而不要在關(guān)井時取樣，對于多油層井試油時應(yīng)分層取樣。凡是高壓物性取樣層需要連續(xù)取樣，取樣位置液柱壓力高于飽和壓力，并在流動條件下取樣，現(xiàn)場化驗直至合格。自噴油層，一律進行高壓物性取樣，用最小的油嘴生產(chǎn)，正常測得井底流壓。、地面取樣試油井須將井內(nèi)地面水及混合油排完后取樣。若地層出水，每隔8h取樣一次，直至水性穩(wěn)定為止。、地面取氣樣在流量基本穩(wěn)定后(間歇井除外)進行取樣，用排水取氣法取樣。在氣井生產(chǎn)狀態(tài)相對穩(wěn)定下，在井口或分離器出口取樣。氣井取樣作組分分析在油嘴后取樣，作產(chǎn)量校正則在分離處取樣。、地面水取樣為了確定地層水的水型、總礦化度及各種離子含量，一律要取水樣。在水性穩(wěn)定后取樣，取樣瓶需要保持干燥和清潔，不許用金屬容器取樣。6、封層技術(shù)、注水泥塞注水泥塞技術(shù)是一項傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，這套工藝比較簡單，經(jīng)濟適用。注水泥塞要達到一次成功，深度準確，需要考慮和注意很多問題。液柱壓力與地層壓力保持平衡，既不噴，也不漏。如果地層嚴重漏失，可根據(jù)具體情況，先填砂埋住油層。井筒內(nèi)的液體盡可能保持中性，礦化度不能太高，一般應(yīng)小于5000mg/L，否則將使水泥在井筒內(nèi)加速凝固或者不凝固。注水泥塞的管柱要內(nèi)壁清潔，管柱和井口要密封，保證液體在循環(huán)過程中不會“短路”和水泥漿頂替深度的準確。井筒內(nèi)的液體密度要均勻，頂替和反洗井用液要與井筒內(nèi)液體保持一致。水泥的標號性能要與注水泥塞位置的井溫相匹配，若井溫過高，可適當降低水泥漿的密度，或在水泥漿中加入適量的緩凝劑。但必須參照室內(nèi)的試驗數(shù)據(jù)。反洗井時泵的排量要適當?shù)鸵恍?，以免造成水泥塞位置下移?！愕囊笫窃谡麄€注水泥塞的施工過程中，動力設(shè)備和泵應(yīng)處于完好正常的工作狀態(tài)，從配制水泥漿開始，到替入、頂替、上提管柱反洗井、再上提管柱將井筒將井筒灌滿液體關(guān)井候凝，全部過程要緊張有序，不能超過水泥在井溫條件下的初凝時間。、丟手封隔器丟手封隔器封層具有操作簡便，封堵深度準確、可重復(fù)使用等特點。其工作原理、坐封方式與卡瓦封隔器相同。從油管正蹩壓，使連桿接頭和上錐體同時上移，脹開上卡瓦，卡住套管壁并自鎖，當油管與封隔器丟開后，膠皮筒仍處在壓縮狀態(tài)保持密封。與此同時，丟手接頭失去束縛，上提油管即達到丟開封隔器的目的。起封隔器時，用專門的打撈矛進入丟手接頭，就可以順利地將封隔器取出。、可鉆橋塞可鉆橋塞封層技術(shù)相對注水泥塞和丟手封隔器來說，施工工序少，周期短，卡封位置準確，誤差小于1m,特別是封堵井段較深、夾層很薄時更具有明顯的優(yōu)越性?？摄@橋塞根據(jù)下井方式，分為電纜輸送和油管輸送兩種。四、地層測試地層測試又叫鉆桿測試，它是指在鉆井過程中或完井之后對油氣層進行測試，獲得在動態(tài)條件下地層和流體的各種特性參數(shù)，從而及時準確地對產(chǎn)層作出評價。這種方法速度快、獲取的資料多，是最經(jīng)濟的“臨時性”完井方法。1、測試的的作用及目的（1）、地層測試的作用在鉆井過程中進行的地層測試稱為中途測試，在套管完井后進行的測試稱為完井測試或套管測試。無論是哪種測試，都是用鉆桿柱或油管柱將地層測試工具（測試閥、封隔器、壓力計等）下至井內(nèi)待測試位置，經(jīng)地面操作打開或關(guān)閉測試閥，對目的層進行測試，測得產(chǎn)層的產(chǎn)量、溫度、開井流動時間、關(guān)井測壓時間、取得流動的流體樣品（高壓物性）和實測井底壓力-時間關(guān)系曲線卡片，通過分析處理得到動態(tài)條件下地層和流體的各類資料，計算出多種參數(shù)，對儲層作出評價。地層測試的作用有兩點：一是錄取資料，由現(xiàn)場測試獲取可靠的第一性資料；二是通過對現(xiàn)場測試資料的處理、分析及計算，得到盡可能多的關(guān)于評價儲層及油井特征的參數(shù)，為勘探部署的調(diào)整和油氣藏開發(fā)方案的制定提供全面正確的依據(jù)。（2）、地層測試的目的及時驗證地層中是否產(chǎn)油氣及產(chǎn)油氣的能力。探明油氣藏邊界、油水邊界、氣水邊界及油藏類型。提供計算油氣地質(zhì)儲量所必須的部分參數(shù)。^了解固井質(zhì)量，探測套管損壞及管外竄槽情況。由于通過地層測試能直接取得或計算出的地層和流體的特性參數(shù)有30項之多，同時地層測試具有測試時間短、效率高、見效快等優(yōu)勢，所以它在石油和天然氣勘探和開發(fā)中占有很重要的位置，被廣泛運用，特別是在海上的油氣勘探中，更具有實用性。2、 地層測試的分類地層測試的分類，按不同類型的井可分為裸眼井測試（也可以是中途測試）和套管井測試（又稱完井測試）；按測試方式可分為單封隔器測試（常規(guī)測試）、雙封隔器測試（跨隔測試）和聯(lián)合作業(yè)測試；按工具操作方式可分為提放式操作工具測試（MFE和HST測試）、壓控操作工具測試（APR或LPR和PCT測試）和電纜式測試（RFT測試）。常規(guī)測試是最簡單的一種，封隔器下部只有一個測試層?？绺魷y試是在一口井有多層的情況下對其中的某一層進行測試，因此，必須下兩個或兩組封隔器將測試層上部和下部都隔開。跨隔測試的方法有許多種，有支承于井底的兩組裸眼封隔器的跨隔測試，有用裸眼選層錨懸掛于井壁的跨隔測試，有在套管內(nèi)用兩個封隔器進行的跨隔測試，也有用橋塞封堵測試層下部的跨隔測試。3、 地層測試施工步驟（1）、下測試管柱下管柱前要先對井下壓力記錄儀和溫度計進行檢查。裝好壓力卡片，上滿時鐘，劃好基線，證實時鐘正常運轉(zhuǎn)后再裝入托筒內(nèi)(這是機械壓力計)，電子壓力計要根據(jù)測試要求選擇不同時段的時鐘。、裝地面流程控制裝置下測試管柱至最后一個單根之前，將投桿器、控制頭、活動管匯接在單根上，再與測試管柱連接。下至預(yù)定井深或井底后，上提1?2m，將活動管匯與鉆臺管匯連接好，鉆臺管匯與顯示頭、防噴管線連接好，并檢查所有管匯、分離器、計量裝置上的每個閥門，保證處于工作狀態(tài)。、進行封隔器坐封計算靠上提、下放測試管柱來操作和控制坐封時，計算理論“自由點”懸重；對于膨脹式封隔器測試系統(tǒng)，則計算旋轉(zhuǎn)鉆具的時間。、坐封封隔器測試管柱下至設(shè)計深度時坐封封隔器。封隔器坐封后，應(yīng)密切觀察環(huán)空液面變化，若液面迅速下降，表明坐封不平，應(yīng)立即上提管柱關(guān)閉測試閥，環(huán)空灌鉆井液或壓井液，查明原因并排除后再下測試管柱，重新坐封。、開井流動及關(guān)井測壓封隔器坐封后，即可承受上方管柱的重量，并加于多流測試器，延時一段時間后，管柱突然下落25.4mm，測試閥打開，地層液體經(jīng)篩管和測試器流入油管內(nèi)，實現(xiàn)開井流動測試。從測試管匯泡泡頭處可觀察到開井顯示，只要被測試層不是干層，都能見到氣泡由小到大。測試期間要密切注視環(huán)形空間液面是否急劇下降，如出現(xiàn)此情況，表明封隔器未坐封好，必須立即上提管柱，關(guān)閉測試閥，以免發(fā)生井下事故。還要觀察顯示頭的冒泡情況和準確記錄流至地面的油、氣、水量。上提管柱，并注意觀察“自由點”的出現(xiàn)，即上提管柱時指重表上懸重瞬間不在增加的那個讀數(shù)。略超過這個讀數(shù)，再下放管柱加至原坐封封隔器的壓縮負荷，在多流測試器換位機構(gòu)控制作用下，測試閥關(guān)閉，實現(xiàn)關(guān)井測壓過程，并把流動結(jié)束時的地層流體收集在多流測試器的取樣器內(nèi)，壓力計記錄壓力恢復(fù)曲線。按照設(shè)計要求，重復(fù)上述過程，即可進行多次流動和關(guān)井。測試的開關(guān)井次數(shù)及開關(guān)時間的分配稱為測試制度