水平井井下取样找水技术

王 百常莉静罗有刚郭 靖

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018）

水平井井下取样找水技术

王 百1，2常莉静1，2罗有刚1，2郭 靖1，2

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018）

见水是长庆油田多段压裂改造、注水开发水平井出现的重点问题之一。见水后含水快速上升，产能迅速下降，严重制约水平井的高效开发及规模应用。找水技术是控水稳油的前提，常规技术受测试段数的影响找水周期长（60~80 d）、费用高（产液剖面测试费用80万/井次），不能满足长庆油田水平井规模开发的需要。通过创新研制井下取样器，且在室内评价试验中满足井下75 ℃、40 MPa的取样条件，进一步通过现场试验井的生产动态变化规律确定取样时机和取样方式，形成一套完整的井下取样找水技术，使找水周期缩短到6~7 d，找水费用降低到20万/井次。由此可见，井下取样找水技术从现场试验及经济效益方面均有大幅优化，为今后长庆油田水平井找水措施提供了经济有效的技术手段。

水平井；井下取样；找水；长庆油田

长庆油田属低渗、低压、低丰度油藏，为提高储层导油能力油井一般需要压裂改造、注水补充能量开发，水平井见水不可避免。但是由于井下油水缝网关系复杂，水平井见水后若不采取措施，含水上升极快、产能迅速下降，严重影响水平井开发效果。目前长庆油田投产水平井已超过1 000口，含水大于80%的高含水油井200多口，占总井数的1/4，已成为制约水平井开发的关键因素之一。

近年来，水平井作为长庆油田提高单井产量和转变开发方式的主要技术手段，应用规模逐年扩大，高含水井数也随之增加，水平井找水技术是控水稳油措施的前提，是高含水井有效治理的关键［1-2］。针对目前国内常规产液剖面测试、中子氧活化水流测井费用高达80万/井次，机械分段逐一生产找水测试周期长，10段井找水周期达60~80 d，找水效率低［3］。为此，创新研制了井下取样器，形成一套完整的井下取样找水技术，为今后长庆油田水平井找水措施提供借鉴。

1 井下取样找水技术思路

1.1 技术原理

井下取样找水原理如图1所示。采用油管将封隔器、井下取样器等配套工具送至井下，封隔器将水平井各层段有效分隔，每个层段对应一套井下取样器，地面抽油机连续生产，取样器在井下定时开关控制各层段逐一分段生产取样，然后起出地面放样化验分析各段含水，判断出水位置。该技术将单段找水周期由6~8 d缩短至1 d；液量、含水范围不受限制；找水费用20万/井次［4-6］。

图1 分段生产井下取样找水原理图

1.2 井下取样器结构设计

井下取样器主要由微电脑控制及取样腔体两部分组成。微电脑控制部分由电池、控制电路、微电机、驱动连杆组成。取样腔体部分主要由滑阀、进液孔、放样孔、单向阀组成。

工作时通过驱动连杆将微电脑控制部分与取样腔体部分连接在一起，先给控制电路通信，设定取样器取样时间及取样方式，然后接头电池给控制电路及微电机供电，微电机将执行预定指令，带动驱动连杆运动，进而带动滑阀运动，实现取样腔的打开和关闭，完成井下定时取样的工作。

井下取样器技术参数见表1。

表1 井下取样器技术参数

2 井下取样时机

长庆油田水平井压裂加砂改造，投产后井筒出砂严重，注水补充能量开发，注入水与地层水不配伍，并且由于流体进入井筒后压力、温度变化造成井筒内部结垢严重，找水前需对井筒进行冲砂洗井、刮垢处理，洗井后井筒全部为洗井液，同时地层还存在漏失。因此，取样必须在井筒内洗井液及漏失液彻底排完后进行，只有这样才能取到真实的地层流体。

具体排液所需时间由试验井的生产动态及洗井情况来确定。例如，试验井日产液12 m3，井深2 800 m，泵深1 400 m，使用外径Ø73 mm、内径Ø62 mm的平式油管，内径Ø124.26 mm的套管，洗井时地层漏失60 m3洗井液，则井筒内液体经过计算为31 m3，前期排液时间为7.6 d，取样时机在第8天以后。

3 井下取样方式

长庆低渗透油田油井出液不规律，单套取样器单一某时刻的取样不能准确反映地层流体的真实情况。为此设计了每段3套取样器分早、中、晚三个时间段取样，并且单套取样器设计为多频率脉冲式开关取样，形成了井下多时刻多频率脉冲式取样方式，如图2所示。

图2 井下取样程序示意图

4 室内模拟取样实验

为了保证井下取样器的可靠性，在室内模拟油井的井下温度和压力进行取样实验。

4.1 取样器取样实验

在室内实验井筒内注入柴油，将取样器下入井筒，加温加压至75 ℃、40 MPa，进行井下取样，然后泄压、降温，起出取样器放样，取得流体达1 030 mL，满足设计要求1 000 mL。

4.2 分段取样实验

在实际生产中，水平井各层段内部压力不一致且互相干扰，为保证井下取样时对应取样器能够准确取得对应层段流体，不受其他层段压力的干扰，开展了分段取样实验。

将两套取样器串联在一起，采用两套注入泵分别向两套取样器内注入液体，取样器NO.1注入蓝色液体，压力为3 MPa，取样器NO.2注入无色清水，压力为6 MPa。同时取样30 min后，注入泵停注泄压。打开两套取样器放样孔，分别取得各自注入的流体（如图3所示）。实验结果说明研制的取样器可以实现不同压力系统下流体互不干扰、分段独立取样。

图3 分段取样实验示意图与结果

5 现场试验

5.1 试验井基本情况

长平X井2011年8月投产，初期日产液11.14 m3/d，日产油3.39 t/d，含水64.2%，动液面1 342 m；生产半年后含水开始上升，截至2013年8月含水95.3%，日产液7.74 m3/d，日产油0.31 t/d，含盐10 229 mg/L。

长平X井钻遇储层非均质性强，储层孔隙度、渗透率分布范围大：孔隙度分布在6.1%~15.8%，平均孔隙度11.6%；渗透率分布在0.05~363.35 mD，平均渗透率46.56 mD。

5.2 井下取样找水

（1）管柱结构从井口至井底依次为：油管+抽油泵+油管+3套取样器+封隔器+3套取样器+封隔器+3套取样器+封隔器+3套取样器+封隔器+3套取样器+封隔器+3套取样器+封隔器+3套取样器+丝堵。封隔器卡封位置依次为：2 900 m、3 000 m、3 100 m、3 150 m、3 200 m、3 300 m。

（2）取样时间设计：长平X井深3 360 m，日产液7.74 m3， 使用外径Ø73 mm、内径Ø62 mm的平式油管，内径Ø124.26 mm的套管，洗井时地层漏失40 m3洗井液。经计算该井取样应该在第11天进行。第11天至第17天为喷点取样时间，第18天开始起管柱。

（3）长平X井分段取样结果见表2。从表中数据可知，喷点1、喷点2为水淹，喷点6、喷点7为高含水，喷点3、喷点4、喷点5为低含水。喷点1、喷点2、喷点6、喷点7所在层段为出水层段，后期可实施堵水措施进行封堵。喷点3、喷点4、喷点5所在层段为产油层段，实现控水增油。

表2 长平X井分段取样找水结果

6 结论

（1） 一次管柱同时实现取样和找水两种功能，降低人工劳动强度和措施成本，提高施工成功率。

（2） 油井正常生产状态下采用多时刻多频率脉冲式取样，使所取样品与实际流体的组成成分更加接近，更有利于判断出水类型及出水位置，给后期措施提供可靠依据。

（3） 两套取样器分别取得各自注入的流体，实现了流体互不干扰、分段独立取样。

（4） 取样时间任意设置，不受外界环境干扰，大大提高了井下取样找水技术的适用性和成功率。

［1］陈宁，刘成双，逯梅，等.油井智能法找水分层测试技术的研究与应用［J］.钻采工艺，2008，31（S1）：68-70，73.

［2］吕亿明，王百，黄伟，等.水平井找水测试一体化工艺技术［J］.石油矿场机械，2011，40（2）：93-95.

［3］肖国华，康宜华，吴述甫.液压调控找堵水一趟管柱的研究与应用［J］.石油机械，2002，30（4）：38-40.

［4］刘猛，高进伟，熊万军，等.水平井井下仪器送进技术的现状及发展建议［J］.石油矿场机械， 2004，33（6）：16-18.

［5］张文昌，党军胜，杨明滔，等.高抗硫保压井下取样器的研制及在P202-1井中的应用［J］.石油钻采工艺，2013，35（2）：122-124.

［6］杨顺.高温高压下的产出液取样器的工作原理及效果［J］.钻采工艺，2009，32（5）：68-69.

（修改稿收到日期 2014-08-01）

〔编辑 李春燕〕

Technology for water exploration by sampling in horizontal wells

WANG Bai1,2,CHANG Lijing1,2,LUO Yougang1,2,GUO Jing1,2
（1.Oil &Gas Technology Reaserch Institute,Changqing Oilfield Company,Xi’an710018,China;2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil &Gas Fields,Xi’an710018,China）

Water breakthrough is one of the key problems occurred in staged fracturing or water injected horizontal wells in Changqing Oilfield.After water breakthrough,water cut increases rapidly and production capacity decreases abruptly,which seriously restricts the efficient development and large-scale application of horizontal wells.Water exploration technology is a prerequisite for controlling water and stabilizing oil production.Conventional technology has a very long period of water exploration (60-80 days) and high costs (800 000 Yuan/time for production profile test) due to the number of test stages,which cannot meet the large-scale development of horizontal wells in Changqing Oilfield.A downhole sampler has been developed by innovation,which meets the 75 ℃ and 40 MPa downhole sampling conditions in indoor evaluation tests;the sampling timing and manner have been further established according to the varying pattern of production performance in field test wells,and hence a full set of downhole sampling and water exploration technology has been developed,which shortens the water exploration period to 6-7 days and the cost to 200 000 Yuan/time.This shows that downhole sampling and water exploration technology has been greatly optimized in terms of field test and economic benefits,and provides an economic and effective technical means for water exploration method in horizontals in Changqing Oilfield.

horizontal well;downhole sampling;water exploration;Changqing Oilfield

王百，常莉静，罗有刚，等.水平井井下取样找水技术［J］.石油钻采工艺，2014，36（5）：131-133.

TE358+.3

：A

1000–7393（2014） 05–0131– 03

10.13639/j.odpt.2014.05.033

王百，1981年生。现从事水平井采油及测试生产工艺技术研究，工程师。电话：15129563262。E-mail：wb8_cq@petrochina.com.cn。