预置式油井分层流体取样技术研究及应用

胡占晖

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453)

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

预置式油井分层流体取样技术研究及应用

胡占晖

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453)

研制了一种通过作业施工预置式油井分层流体取样技术。使用井下取样器或井下开关器与封隔器、监测压力计组合的取样管柱,在油井正常生产状态下获取2～6个分层段流体样品,通过化验分析了解分层段产液的油水比例、矿化度、离子浓度、黏度、界面张力等信息。该技术还能提供分层段监测压力资料。现场应用表明,该技术可作为产出剖面测试技术的补充,了解某些高含水、有特殊需求的多层合采油井分层生产状况;对三元复合驱等驱油新技术现场试验进行跟踪评价;了解油井分层段生产状况,对驱油新技术应用效果进行评价和验证。

生产测井;流体取样;压力测试;分层;井下作业;管柱

0 引 言

为提高采收率,大庆油田正开展三元复合驱等驱油新技术现场试验,需要对驱油新技术投入使用不同时期、不同层段的应用效果进行分析评价。为此,开发了一种预置式油井分层流体取样技术,可以在油井正常生产状态下获取2～6个层的分层段井下流体样品,通过对分层流体样品进行物化分析了解各层生产状况。

1 油井分层流体取样技术研究

油井井下流体取样可以使用电缆地层测试器[1]以及过环空流体取样器[2]。电缆地层测试器能够进行分层段流体取样,但无法在油井正常生产时进行流体取样;过环空流体取样器可以在油井正常生产时进行合层流体取样,但无法实现分层流体取样。这2种仪器均无法在油井正常生产状态下取得分层流体样品。

参考机械分采及堵水技术[3]以及分层产出状态测试诊断及配产技术[4]使用的管柱结构,设计了分层流体取样配产管柱(见图1)。丢手式分层流体取样管柱使用Y341型封隔器,使用液压方式坐封,配合丢手接头使用,最多可以实现6级封隔器可靠坐封,泵挂同取样管柱需分2次下井。直连式分层流体取样管柱使用Y111封隔器,依靠管柱重量坐封。为保证坐封可靠,一般使用不超过3级封隔器,泵挂同取样管柱可一次下井,减少施工工序。

图1 分层取样配产管柱示意图

井下分层流体取样器结构见图2(a)。井下分层流体取样器设计有环形空间取样腔,取样容积3 L。地层流体从进液孔进入取样腔后,向下流动,经单流阀、出液口后进入向上进入油管。流体在取样腔内不与其他层段产出流体混合。内、外滑动开关靠电池驱动直流电机控制,到达设定时间后,电机驱动内、外滑动开关将取样器进、出液口封闭,将该层产出流体封闭在取样腔内,完成分层流体取样,同时将该产层封闭。

井下开关器结构见图2(b)。井下开关器自身没有取样腔,设计有1套依靠电池驱动直流电机控制的滑动活塞机构,可以进行多次开闭,只控制地层流体进入油管的通道的开关。使用井下开关器时,须控制各层段开关器依次开闭,实现油井单层生产,通过地面生产流程获得井下分层液体样品[5]。

监测压力计使用托筒连接在油管上,放置在取样层段内或取样层段外,用于监测各层压力变化,以及判断封隔器的坐封情况。预置式油井分层流体取样技术通过井下作业方式进行施工。首先作业起出原井管柱;预设好井下仪器的工作时序,将井下仪器以及井下工具组成的分层流体取样配产管柱,使用油管输送方式下入到取样井目的层段,完成分层段的封隔;依靠机采、提捞等举升方式使该井恢复生产;在油井生产一定时间进入稳定状态后,井下仪器按照设定的时序动作,完成井下分层流体取样;待取样工作完成后,再次起出分层流体取样配产管柱,根据需要进行相应的化验分析;下入原井管柱,恢复生产,完成测试工作。使用该技术进行油井井下分层流体取样,施工周期一般在4～7 d。该技术的适用条件:取样层段固井质量良好;取样层段隔层稳定,厚度1 m;井下出砂不严重;两级封隔器间最小卡距2.5 m。

图2 井下取样器、井下开关器示意图

2 应用实例

2.1 识别高含水层以及产水来源

大庆油田太×区开发后含水上升较快,开发1年后区块综合含水达到95%,为此地质部门要求进行分层流体取样测试,确定取样目的井5个生产层段的含水情况、油水组分、矿化度等参数,识别井下见水层产水来源于注入水还是地层水。

取样井层段数较多,采用丢手式管柱工艺进行施工。实验室对分层流体样品进行了分析(见表1)。据现场分层油样回放情况以及实验室化验结果解释和建议,该井SⅡ41-42、SⅡ91-114层含水较低,为主力油层;该井综合含水96%,判断该井SⅡ41-42、SⅡ91-114层在生产状态下产能贡献很少,造成全井含水上升较快。从矿化度分析角度看,该井SⅡ1-32、SⅡ51-52层水矿化度超过6 000 mg/L,判断为地层水。SⅡ7、SⅡ91-114层水矿化度为3 500 mg/L左右,判断为注入水。

2.2 跟踪三元复合体系工作动态

2006年11月注入三元复合体系(聚合物-碱-表面活性剂),为研究三元复合体系的地下工作状态及对储层伤害程度,在距中心注入井70 m处选取1口二次加密采油井作为取样井,对葡Ⅰ1-2油层的2个取样目的小层补孔后,使用该技术在不同注入阶段定期进行分层流体取样。分析采出液各项离子变化、黏度、表面张力及油水乳化情况,跟踪分析三元复合体系在不同油层中的工作动态。

2008年3月23～25日第1次施工,2个取样层段均成功取得分层液样,2层液样经化验均只检出聚合物,没有检出碱以及表面活性剂,同试验预期不符。2008年3月28～30日对该井重新进行取样施工,2个取样层段均成功取得分层液样,化验结果同第1次一致(见表2)。

施工时,取样管柱下入三级压力计,分别为第1层取样器监测压力计、第2层取样器监测压力计、暂堵产层监测压力计。图3为3月23～25日施工监测压力曲线。由图3可见,取样后2层取样器监测压力恢复差异明显,暂堵产层监测压力监测曲线在施工期间没有明显压力波动,可以确认这次取样过程中3级封隔器卡位准确,坐封良好,取样结果真实有效。

通过对物化分析数据以及监测压力数据的综合分析,2次取样期间对应层段的分析结果一致性较好,证明该井2次分层流体取样结果真实准确。

图3 分层流体取样监测

表1 太×区×井分层流体取样化验结果

表2 南×区二次加密采油井2次分层流体取样化验结果

3 结 论

预置式油井分层流体取样技术可在油井正常生产状态下获取油井分层段流体样品以及分层压力测试资料;可作为产出剖面测试技术的补充,了解高含水、有特殊需求的多层合采油井分层生产状况;可对三元复合驱等驱油新技术现场试验进行跟踪评价。

[1] 马建国,郭辽原,任国富.套管井电缆地层测试新技术[J].测井技术,2003,27(2):95-98.

[2] 于勇波,于向江,曾桂红.过环空流体取样器研究与应用[J].测井技术,2001,25(4):294-297.

[3] 卫秀芬,陈 凤.大庆油田机械堵水技术的发展及展望[J].新疆石油天然气,2007,3(2):43-46.

[4] 许万利,付国太,杨超杰.分层产出状态测试诊断及配产技术研究[J].石油机械,2007,359(6):58-60.

[5] 杜香芝,李俊玲,刘玉艳.智能井下开关器在试油中的应用[J].石油机械,2001,29(8):50-51.

Study on Preset Oilwell Zonal Sampling Technology and Its Application

In order to know the interval production condition of commingled high water cut oil wells in Daqing oilfield,and to evaluate the field test effects of displacement experiments,a preset oilwell zonal sampling technology is worked out,which is carried out in downhole operation. By using downhole zonal fluid sampler or downhole zonal switch,and a combined sampler of packer and monitoring pressure gauge,downhole fluid samples of 2～6 intervals are acquisited under the condition of oilwell normal production.Through laboratory tests of these samples,we have got the information about production zone of oil/water ratio,mineralization,ion concentration,viscosity and interfacial tension,and et al.This technology also provides zonal monitoring pressure data.The field test applications indicate that the technology can get the interval production condition of oilwell zones,evaluate and verify the application effects of displacement experiments,and provide valuable data for geology workers.

production log,fluid sampling,presure testing,zonation,downhole operation,pipe string

P631.32

A

HU Zhanhui

(Logging&Testing Services Company,Daqing Oilfield Company L TD.,Daqing,Heilongjiang 163453,China)

2009-12-24 本文编辑 李总南)

1004-1338(2010)04-0374-03

胡占晖,男,1976年生,工程师,工程硕士,现从事测试仪器研发工作。