張海燕 熊國榮 方偉 胡慶霞 張豐儉

1.中國石化中原油田采油工程技術(shù)研究院 2.中原油田石油勘探局西南鉆井公司

井下永置式測試技術(shù)在普光氣田的應(yīng)用

張海燕1熊國榮1方偉1胡慶霞1張豐儉2

1.中國石化中原油田采油工程技術(shù)研究院 2.中原油田石油勘探局西南鉆井公司

目前,國內(nèi)永置式壓力、溫度監(jiān)測系統(tǒng)中,井下傳感系統(tǒng)主要是采用電子元件、鋼絲外鎧裝,從而導(dǎo)致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蝕功能等。為此,結(jié)合普光氣田高含硫、深井氣藏的工況條件,詳細(xì)闡述了PROMORE永置式測試系統(tǒng)的工作原理及主要技術(shù)指標(biāo),因其井下采用了ERD傳感系統(tǒng)、外鋼管電纜鎧裝、Swagelok扣金屬對金屬進(jìn)行密封的技術(shù),消除了井下電子部件受高溫、高壓環(huán)境的影響所帶來的故障隱患,具有抗腐蝕及氣密封性好等特點(diǎn)。經(jīng)普光氣田現(xiàn)場應(yīng)用,獲取了可靠的試氣資料和開發(fā)過程中的井下壓力、溫度數(shù)據(jù),通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析,為進(jìn)一步落實(shí)普光氣田的儲量提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。該裝置的成功應(yīng)用,標(biāo)志著高含硫、深井氣藏井下永置式監(jiān)測問題可以得到根本性的解決。

普光氣田 測試 硫化氫 永置式 生產(chǎn)數(shù)據(jù) 分析 抗腐蝕 氣密封

普光氣田高含H2S和CO2,如何錄取到可靠的測試資料、準(zhǔn)確評價氣井產(chǎn)能及儲量是關(guān)系到氣田能否科學(xué)開發(fā)的關(guān)鍵。目前采用的鋼絲測試方式由于普光氣田腐蝕性強(qiáng)、井斜大、儲層埋藏深、產(chǎn)量高等因素影響,導(dǎo)致作業(yè)時測試鋼絲打扭,入井工具、防噴裝置等脆變而使得測試設(shè)備落井,測試工具下井后無法收回到管柱,因此在開發(fā)階段采用鋼絲作業(yè)進(jìn)行長時間、大面積試井的可能性較小。而采用井口折算井底壓力,由于受溫度變化、井筒積液、相態(tài)變化以及井儲變化等影響,導(dǎo)致折算井底數(shù)據(jù)存在一定誤差,從而影響資料解釋準(zhǔn)確性。因此,在詳細(xì)分析永置式測試系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境、測試精度、長期監(jiān)測要求的基礎(chǔ)上,借鑒國外高含硫、深井氣藏下永置式監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),引進(jìn)美國專業(yè)公司永置式監(jiān)測系統(tǒng)來對普光氣田進(jìn)行測試很有必要,對高含硫氣田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義[1-3]。

1 工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)

1.1 永置式測試系統(tǒng)工作原理

永置式測試系統(tǒng)工作原理是地面系統(tǒng)通過井下電纜給傳感器提供一個毫伏級的電壓信號,ERD傳感器產(chǎn)生與周圍環(huán)境壓力及溫度相關(guān)的頻率響應(yīng)信號,頻率響應(yīng)信號再通過電纜傳送至地面采集系統(tǒng)被轉(zhuǎn)為壓力溫度讀數(shù)。

該監(jiān)測系統(tǒng)井下測量部分采用ERDTM傳感器。ERDTM傳感器是一種被動式電諧振膜傳感器,在收到地面PROVision提供的毫伏級電壓信號后,ERD傳感器產(chǎn)生一個與周圍壓力及溫度相關(guān)的低頻振動響應(yīng),這種低頻振動信號不需要經(jīng)過井下電子處理模塊的編碼放大等處理,而是直接通過測量電纜由PROVision地面系統(tǒng)接收、處理并轉(zhuǎn)換為壓力溫度數(shù)據(jù)。ERD傳感器的這一特性消除了常規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)所必需的井下電子部件,從根本上避免了由于電子部件長期駐留井下高溫、高壓環(huán)境而帶來的故障隱患(圖1)。

圖1 永置式測試系統(tǒng)測試工藝原理圖

1.2 永置式測試系統(tǒng)組成

1.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

包括地面控制計算機(jī)、顯示面板及各種數(shù)據(jù)輸出接口。主要為井下儀器供電,并采集、處理、儲存來自井下傳感器的數(shù)據(jù)信號。

1.2.2 下井電纜

監(jiān)測系統(tǒng)采用帶合成護(hù)套的單芯電纜,材質(zhì)為Inc 825,適用于高溫高壓高含硫的井下。管柱節(jié)箍處加裝電纜保護(hù)器,每隔5根油管在油管本體中部加裝1個扶正器,井斜較大處加密安裝。

1.2.3 井下測量筒

監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器安裝在一個合金測量筒外殼內(nèi),測量筒上端通過電纜頭與測量電纜連接,測量筒下端與Y形短節(jié)上的測量通道孔相連,井下測量筒接觸液體部件材質(zhì)為Incoloy 925,高抗H2S、CO2等腐蝕。1.2.4 Y形短節(jié)

Y形短節(jié)的功能是提供測量筒與油管內(nèi)的測量通道,材質(zhì)為Incoloy 925。同時Y形短節(jié)傳壓口是整個系統(tǒng)唯一一個直接接觸生產(chǎn)管柱流體的部分,其密封方式為HIP密封,密封材質(zhì)與Y形短節(jié)相同,耐壓級別與完井井下工具指標(biāo)相同(70 MPa)。

1.2.5 井下電纜的井口穿越裝置

井下電纜在穿越油管懸掛器時,采用Swagelok密封對穿越電纜進(jìn)行密封。此裝置的密封全部采用金屬對金屬密封,并可以在安裝時進(jìn)行實(shí)地測試。

井下電纜穿越井口時,要求在油管四通本體上提供一個?12.7 mm NPT母扣或者?6.35 mm帶法蘭的穿越孔,采用?12.7 mm NPT公扣或者法蘭連接,金屬對金屬的Swagelok扣對穿越電纜進(jìn)行密封。

1.3 永置式測試系統(tǒng)裝置主要技術(shù)指標(biāo)

1.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

內(nèi)存:大小575字節(jié);數(shù)據(jù)量,69 000個讀數(shù)。

工作環(huán)境:溫度為-40～+65℃。

級別:CSA,Class 1 Div 2。

外觀尺寸(標(biāo)準(zhǔn)):長472 mm×寬421 mm×高263 mm。

1.3.2 下井電纜纜芯:#16 AWG,固體銅,1.32 mm。絕緣:0.63 mm壁厚。

環(huán)空填充:樹脂,壁厚0.99 mm。

控制管(Incoloy 825):外徑6.35 mm×壁厚0.89 mm。

封裝:聚丙烯(亞乙基)PP-1510,方形,11 mm× 11 mm。

1.3.3 井下測量筒

長度:863.6 mm。最大外徑:34.93 mm。

傳感器數(shù)量:1個壓力傳感器及1個溫度傳感器。

工作溫度:-20～150℃。

工作壓力:0～151.7 MPa。

漂移:20.69 kPa/a。

2 普光P-1井現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

2.1 普光P-1井下永置式測試系統(tǒng)現(xiàn)場施工分析

由于普光P-1井具有一定井斜,永置式測試系統(tǒng)下入比較深等特點(diǎn),永置式測試系統(tǒng)下深5 501 m。在實(shí)施過程中共下常規(guī)電纜保護(hù)器513個,雙槽保護(hù)器9個,偏心保護(hù)器2個,保證了下管柱過程中電纜不受井壁磨損。

現(xiàn)場安裝施工完成后錄取了坐封、酸壓、試氣等過程完整的井下數(shù)據(jù),監(jiān)測坐封井下壓力99.32 MPa;3個多小時的酸壓施工過程中,監(jiān)測井下最高壓力94.24 MPa;試氣放噴過程中,監(jiān)測井下最高溫度137.13℃。經(jīng)受住了長時間的高壓環(huán)境、高溫、高H2S腐蝕及酸液腐蝕的工作要求。為普光氣田進(jìn)一步優(yōu)化酸壓施工提供依據(jù),為開發(fā)井準(zhǔn)確評價產(chǎn)能及儲層動態(tài)分析提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。施工數(shù)據(jù)見圖2。

圖2 普光P-1井永置式測試系統(tǒng)實(shí)測數(shù)據(jù)曲線圖

2.2 利用永置式測試系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)開展P-1井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

為進(jìn)一步探明普光P-1井的地質(zhì)控制儲量,落實(shí)該井產(chǎn)能,科學(xué)地指導(dǎo)下一步合理開發(fā),利用永置式測試系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)開展該井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析。

收集了普光P-1井投產(chǎn)后的測試數(shù)據(jù),其中井口數(shù)據(jù)包括井口油壓、產(chǎn)量、溫度以及實(shí)際日產(chǎn)水量,井下測試數(shù)據(jù)包括井底流壓、井底溫度,累計224 d的數(shù)據(jù)。并采用試井分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行資料解釋研究[4-6],從雙對數(shù)擬合圖上看,曲線沿1/4攀升,具有裂縫特征。因此數(shù)據(jù)分析解釋模型采用:有限導(dǎo)流+均質(zhì)氣藏+圓形邊界。曲線擬合較好,解釋結(jié)果為:初始壓力56.6 MPa,平均有效滲透率0.197 mD,地層系數(shù)62.36 mD·m,裂縫半長62.2 m,探測半徑797.7 m (圖3～5)。

圖3 普光P-1井產(chǎn)量歷史擬合圖

圖4 普光P-1井雙對數(shù)擬合圖

圖5 普光P-1井BLasinggame擬合圖

同時在資料解釋后按定產(chǎn)量的方式進(jìn)行預(yù)測。保持產(chǎn)量在47.9×104m3/d不變的情況下,生產(chǎn)1個月、3個月、6個月后進(jìn)行壓力預(yù)測,井底壓力分別下降至50.37 MPa、50.04 MPa、48.50 MPa,與生產(chǎn)后實(shí)測壓力基本吻合,其預(yù)測結(jié)果見表1。

表1 普光P-1井定產(chǎn)量壓力預(yù)測表

3 結(jié)論

1)普光氣田具有高含H2S、井深等特點(diǎn),選用的井下永置式監(jiān)測系統(tǒng)消除了井下電子部件高溫高壓環(huán)境帶來的故障隱患,具有抗腐蝕及較好的氣密封性。

2)國內(nèi)第1口高含硫氣井普光P-1井成功安裝永置式監(jiān)測系統(tǒng),該裝置經(jīng)受住了長時間的高壓環(huán)境、高溫、高H2S腐蝕及酸液腐蝕的工作要求,為開發(fā)井準(zhǔn)確評價產(chǎn)能及儲層動態(tài)分析提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3)利用井下永置式測試系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)開展生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析及定產(chǎn)量預(yù)測,為單井的下一步工作制度優(yōu)化提供了依據(jù),對高含硫氣田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

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(修改回稿日期 2011-03-10 編輯 韓曉渝)

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.05.016

張海燕等.井下永置式測試技術(shù)在普光氣田的應(yīng)用.天然氣工業(yè),2011,31(5):64-66.

國家科技重大專項“普光氣田試氣投產(chǎn)與安全生產(chǎn)配套技術(shù)”(編號:2008ZX05048-003)。

張海燕,女,1978生,工程師,碩士;現(xiàn)從事試井工藝研究、方案編寫、資料解釋及應(yīng)用研究工作。地址:(457001)河南省濮陽市中原路109號。電話:(0393)4890013。E-mail:yanzhi198066@163.com