管柱式油井分层取样技术在大庆油田的应用

卞红梅

(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)

·仪器设备与应用·

管柱式油井分层取样技术在大庆油田的应用

卞红梅

(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)

介绍了一种通过井下作业进行的管柱式油井分层取样技术，应用该技术可以获取油井生产状态下的分层段产液样品以及分层压力测试，通过物化分析及试井解释，进行油井找水、分层产能评价、新技术评价验证等工作，现场应用实例表明该项技术可以对油田开发区块在分层段的角度上进行更加精细化的分析与描述，对新技术的应用效果进行更准确的评价，为油田开发调整、评价和验证提供可靠有效的依据。

油井；管柱；分层取样；分层压力测试

0 引 言

大庆油田目前处于开发后期，油井含水增加，常规测试手段已不能完全满足实际需要，环空找水测试在某些低产液、多层段油井上的结果不能反应真实情况，应用管柱式油井分层取样技术则能适用这类油井，准确识别分层含水0～100%的情况，有效指导堵水等措施方案的制定。为提高采收率，大庆油田正在开展多种新技术现场试验，如三元复合驱、微生物驱等新技术现场试验，应用管柱式油井分层取样技术可以满足试验区部分油井的特殊取样需求，通过对分层段液样进行物化分析，结合分层段压力测试资料，可以了解油井分层段产出状况，对试验区的注采井连通状况以及新技术使用效果进行有效评价和验证，可以在一定程度上了解油藏动态信息以及油井分层段产出状况，为地质人员进行开发调整、评价以及新技术现场试验的顺利进行提供依据[1]。近几年内应用该技术累计完成了100多层段的取样工作，取得了较好的应用效果。

1 管柱式油井分层取样技术原理

管柱式油井分层取样技术主要通过井下作业的方式将井下开关器或井下分层取样器[2]，配接不同类型的封隔器和井下工具组成的分层取样配产管柱，下入到取样井目的层段后完井，依靠机采、提捞等举升方式使该井恢复生产，在生产一定时间后，各取样层段的井下开关器或井下分层取样器按照设定的时序进行动作，完成井下分层段开关、取样以及压力测试。

1.1 井下分层取样器

井下分层取样器结构如图1所示。井下分层取样器为桥式结构，设有环空取样腔，在打开状态时，地层产液从进液孔进入取样腔折返流经桥式通道进入油管，在取样腔内不与其它层段产液混合。取样开关靠电机定时关闭，当到达预定时间后，由电池驱动电机将取样器上下通道关闭，将该层产液封闭在取样腔内，同时将该产层封闭。

图1 井下取样器示意图

1.2 井下开关器

井下开关器结构见图2。取样器上部设有一个桥式通道连通开关器上下端，通过电池驱动电机控制活塞的开闭，在对该层进行开闭时不影响其他层段的生产及连通。通过下井前对开关器时序的设置，井下开关器在井下可以进行多次开闭，通过多只井下开关器的配合使用，即可对油井各层段的生产状态进行有效的控制。

井下分层取样器和井下开关器的技术指标参数详见表1。

图2 井下开关器示意图

技术参数外径/mm长度/mm耐压/MPa耐温/℃取样容积/L最小卡距/m取样器11415003012532．5开关器114150060125/2．5

1.3 分层取样配产管柱

分层取样配产管柱分为丢手管柱和泵下直连管柱两种[3]。根据不同井况以及施工目的，可以采用不同的工具组合，以满足现场施工需要，图3为分层取样配产管柱的示意图。对于取样层段较多、对测压要求较高的取样井，使用Y341封隔器以及丢手管柱进行使用，此种施工方式涉及工序较为复杂，施工周期相对较长，但是可以提高施工成功率，保证测压准确性。对于取样层段较少、要求施工时间较少的取样井，使用Y111封隔器以及直连管柱进行施工，只需起下3次管柱即可完成施工，可以有效减少施工工序及施工时间。

(a) 丢手管柱 (b) 直连管柱图3 分层取样配产管柱示意图

由于该工艺技术的自身特点以及依靠井下施工方式的局限[4]，进行管柱式分层取样施工周期较长，一般在4～7天，且取样井需要满足以下条件：1)笼统生产井，井下工具可起出；2)套管规格139.7～177.8 mm，油管规格63.5～76.2 mm；3)取样层段范围内固井质量良好；4)取样层段范围内隔层稳定，厚度不小于1 m；5)井下出砂不严重；6)单个小层与隔层厚度不小于2.5 m。

从上面技术适用条件可以看出，该技术应主要定位为新技术评价验证、有特殊需求油井的分层段取样、测压施工，辅以对部分疑难的低产液油井进行分层找水测试。

2 现场应用实例

2.1 分层段色谱指纹分析

某井要求分层取样，获取各生产层段足够数量的原油样品进行色谱指纹分析。该井为抽油机井，有三个生产层段，由于全井综合含水高达91.5%，为确保各层段能够取得足够原油样品，设计采用井下开关器进行井下控制单层生产，在井口取样的方式施工。

该井于2007年8月28日至9月6日施工，采用井下开关器配接Y111封隔器，泵下直接连接分层取样配产管柱，一次下井的方式进行施工。井下开关器采取由下向上的顺序依次开启，如图4所示，以避免上层出砂影响下级开关器。该井在下入取样管柱后恢复生产，在9月1、3、5日分别在井口接取下层、中层、上层的分层油样进行分析。

图4 井下开关器动作时序图

从开关器动作时序图以及各层压力监测曲线可以看出，如图5、图6、图7所示，该井3个层段按顺序单层生产，在单层生产时，各层段密封良好，没有层间干扰，取样真实有效。通过色谱分析，得到该井各层油样的色谱指纹图谱，如图8所示。按照原油色谱指纹分析技术的要求，在上、中、下层原油色谱图谱中成功选出了10个积分面积差异大于10%的稳定色谱指纹，建立了各单层油样的指纹图谱，并顺利完成了其余分层油样配比室内实验。

图5 上层开关器压力监测曲线

2.2 分层测压、取样

该井为抽油机井，作业前产液2.3 m3/d，含水0.1%。该井II油组为已射孔层段，I油组为2006年11月份新补孔层段，由于该井Ⅰ、Ⅱ油组动用时间不同，为了解Ⅰ、Ⅱ油组之间的地层压力差异，对该井Ⅰ、Ⅱ油组进行分层段压力测试并进行分层取样。

图6 中层开关器压力监测曲线

图7 下层开关器压力监测曲线

图8 杏X-X-PXX井分层色谱分析结果

由于该井主要要求分层压力测试，为此设计采用Y341封隔器配合丢手管柱进行测试，使用井下开关器控制单层生产，井口取样的设计。

该井于2007年9月24日开始施工，在下入分层取样配产管柱后，该井正常投产，完井后II油组开关器首先打开，生产2天，然后该层井下开关器关闭，在开关器关闭前在井口获取II组油样；然后I组开关器打开生产，2天后I组关闭，在开关器关闭前在井口获取I组油样。此时全井已没有生产层段，同时为避免井储、续流等影响，地面关闭生产闸门以及套管闸门，关井压力恢复10天，之后通过作业起出分层取样测压管柱。测压曲线如图9、图10所示， 解释结果见表2。

表2 贝XX-XX井I、II组压力图版拟合解释结果

图9 I油组静压恢复曲线

图10 II油组静压恢复曲线

从该井2层测压曲线以及压力拟合解释结果可以看出，I、II油组在外推压力、渗透率、复合边界距离、表皮半径、平均压力等参数上有明显差异，因此，应用管柱式分层取样测压，通过对测试获得的信息进行不同的分析解读，可以帮助科研人员了解区块各油组间地质状况以及获取油藏开发动态的一些信息。

3 结 论

管柱式油井分层取样技术目前在油藏动态监测中有着广阔的应用前景，在常规产出剖面测井手段难于解决的一些低产液、高含水油井，可以使用该技术帮助我们了解油井的分层产出状况。在油田开展的各种新技术现场试验，有大量现场试验井需要使用该技术进行分层段取样化验分析，从分层段的角度对新技术的应用效果进行准确评价，对区块开发动态进行更加精细化的分析与描述。

对管柱式油井分层取样技术进行深入的研究与应用，并在施工工艺上不断摸索创新，能够为地质人员提供一种监测手段，以帮助我们从分层段的角度更加准确的了解油藏开发动态，为油田开发调整、新技术评价验证提供可靠有效的依据。

[1] 李志文，李春生，周志江.PVT电控式高压物性取样研究[J].油气井测试，2002，11(6)：51-53.

[2] 王成荣，邓介堂，谷会霞,等.取样式环空测井仪在吐哈油田的应用[J].石油仪器，2007，21(3)：24-26.

[3] 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.

[4] 杜伟娜，党瑞荣，马建国,等.多分层取样测试器[J].石油仪器，2001，15(6)：29-31.

Application of Pipe String Stratified Sampling in Production Well

BIAN Hongmei

(LoggingandTestingServiceCompanyofDaqingOilfieldLimitedCompany,Daqing,Heilongjiang163453,China)

The technology of pipe string stratified sampling through the downhole operation is introduced, which can be used to acquire the zonal produced fluid samples and stratified pressure test results during normal well production. The water location, the zonal productivity evaluation and the new technology verification can be realized through the physicochemical analysis and well testing interpretation. The on-site application results show that the technology can be used to obtain more precise analysis and description for the developed zones with the application effect from the angle of the stratified layers, which can provide effective and reliable basis for more accurate evaluation, verification and adjustment of oilfield development.

oil well；pipe string；stratified sampling；stratified pressure testing

卞红梅，女，1970年生，工程师，1989年毕业于长春地质学院电子仪器及测量技术专业，目前主要从事测井仪器研发工作。E-mail:dlts_bianhm@petrochina.com.cn

P631.8

A

2096-0077(2017)01-0072-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.01.017

2016-02-23 编辑：屈忆欣)