高温高压油气井测试地面流程的优化

胡杰

（中海艾普油气测试（天津）有限公司，天津 300452）

1 引言

地层的测试工作是发现油气资源的主要手段之一，对测试地面流程设计优化能够有效完成地层测试工作。特别是对高温高压油气井地层测试而言，如果高温高压油气井测试地面流程设计优化不够完善，采用的施工工艺不正确，将给整个勘探开发工作带来十分恶劣的影响。因此，本文基于高温高压油气井测试难点进行简要分析，以测试地面流程设计优化作为研究对象，形成综合的考虑测试方式、测试设备以及测试工艺相互影响的高温高压油气井测试优化设技术并推广应用。

2 高温高压油气井测试工作中的难点

高温高压油气井的测试工作设计优化想要高效率完成，施工企业必须要全面掌握高温高压油气井的测试难点，近几年来我国许多地方都已在实行高温高压油气井的勘探开发工作，其工作中反映出的难点具体表现如下。

2.1 井底的压力较大

由于油气井的底层埋藏较深，甚至有的底层压力系数高达2.3，压力经常会高于100MPa。在这样高压力的作业环境中，严重超过测试工具和管柱的承受能力，使地层测试工作的施工操作变得十分困难，同时地面控制和计量工作出现不同程度上的安全问题，如果在实际的测试工作中，施工人员稍有不慎，将会发现严重的施工安全事故。

2.2 井底温度较高

由于油气井底的温度较高，因此对测试工具和井下记录电子压力计是一个重要的考验，当井下温度高于测试工具时，十分容易使测试工具中的金属件、橡胶件以及电子元器件出现不同程度的损坏。

2.3 高温高压油气井自身结构复杂

由于油气井的地下产层埋藏很深，因此对钻井所需要的钻头要求更高，在实际作业过程中，施工人员需要根据现场实际情况来选择钻头，相应的也有多层套管，喇叭口，而且经常会遇到小井眼的特殊井身结构，给测试施工带来十分不利的影响，加强施工操作难度。

2.4 高温高压油气井含有大量的有害气体

油气井下气藏含有大量的腐蚀性气体硫化氢，而这种气体对于测试所使用的测试管柱、测试工具以及井口采气树有着较强的腐蚀作用，在实际测试工作中，十分容易使测试管柱出现泄露，甚至还会出现断裂的现象，如果测试人员不重视，不有效对其进行控制，将会直接导致测试人员气体中毒。这给测试人员的生命安全造成了极大的威胁，同时也给测试作业带来了极大的困扰。

3 高温高压油气井测试优化设计

3.1 高温高压油气井测试优化设计原则

针对高温高压油气井来说，高温高压油气井测试地面流程设计优化原则必须是以整个测试系统作为基础，并将测试工艺、测试设备、测试方式之间的作用综合考虑进去，首先，测试人员需要充分了解测试工程的地质特征参数、工况参数，如湿度、流体浓度、排量、井筒压力等。其次，建立油套管和井下工具的数据，来初步确定所要使用的井下工具以及管柱结构。最后，对测试工具、测试管柱进行相应的力学分析、强度考核，如果测试工具以及测试管柱在分析考核的过程中，发现有部分的测试管柱不符合实际的施工需求，需要对其进行重新优化后再进行分析考核，直到能够有效满足实际施工需求为止。[1]

3.2 高温高压油气井测试地面流程优化设计

高温高压油气井地面测试流程设计优化一项十分系统化且复杂的工程，操作转向管汇处的各路闸阀能够形成三个流动的通道：一是测试求产流程。二是压井液回收流程，三是放喷排液流程。在这三个流程中放喷排液流程是由调节油嘴与固定油嘴相组合，这两种油嘴通过串联的形式来达到有效控制管内压力差，降低由于压力过大所引起的冲蚀风险：测试求产流程主要是由三相分离器、缓冲器、计量罐、热交换器所组合而成，其中三相分离器与热交换器形成串联，在三相分离器连接计量罐与缓冲罐，对水、气、油这三种物质的分离计量能够准确无误：节流管中流过的液体，可以通过利用热交换器的加热功能进行处理，这样能够有效减少水合物的形成，并通过三相分离器，将天然气送往点火口进行燃烧处理，这种处理方式，能有效将天然气中存在的硫化氢处理掉，极大程度上减少了对环境的污染，使施工作业能更加绿色化。同时油和地层水可以通过不同的管线运输到计量罐中进行准确无误的计量，缓冲计量罐的主要作用是将产出的液体进行二级分离，将分离出来的污染气体进行燃烧处理，高温高压油气井测试地面流程主要是通过ESD系统快速关断上游高压通道，这能不仅能够有效保障施工设备以及施工人员的安全，还能不影响到后续的工作，通过地面测试流程回收压井液，尽量减少资源的浪费。

3.3 高温高压油气井测试管柱优化设计

3.3.1 高温高压油气井测试管柱设计

高温高压油气井的测试管柱设计，必须要满足现代勘探开发的需求，并且操作便捷灵活，并具备一定的应急作用。在高温、高压、高腐蚀性等环境下，对测试的管柱的要求十分严格，其必须具有较高强度和较高抗腐蚀能力，并且管柱丝扣具备较好的密封性。由于施工作业是在地层深处，施工中管柱的内摩阻力将会变大，为了能够有效降低管柱内的摩擦阻力，测试工作人员需要适当加大管柱的内径。因此，为了能够兼顾管柱的通径与管柱的强度，在测试工作中需要采用复合型的管柱。[2]

3.3.2 高温高压油气井测试管柱力学分析

测试管柱的安全性直接关系到整个测试工作的成败，特别是高温高压油气井的测试管柱受力非常复杂，因此，需要对其进行更加系统化的力学分析，这是整个测试设计优化环节中必不可少的部分。

测试管柱力学分析主要内容有以下几点；第一，在各种实际施工情况下的管柱变形计算；第二，可能出现恶劣的施工情况下的管柱强度校核；第三，对高温高压油气井内进行流体冲蚀计算；第四，测试人员需要对高速气流以及测试管柱所产生的液固耦合振动进行分析；第五，根据对测试管柱强度的校核以及变形计算，提出管柱最佳组合建议；第六，测试工作人员依据对管柱应力分析的数据来确定施工泵压、环空平衡压力等施工参数的安全数值。

4 高温高压油气井认识与建议

从对高温高压油气井测试地面流程优化设计的理论研究和现场应用表现，做好高温高压油气井的测试地面流程设计优化工作，能极大程度上保证测试作业施工的成功几率，为我国巨大的油气资源开发和勘探提供了坚实的技术保障。固井、射孔、储层改造、投产、测试等工作都是高温高压油气井完井工程需要做的，而在油气井的测试环节中往往由于受到了油气井自身结构、完井方式、固井质量等的影响，极大程度上引领勘探开发的进度，因此，笔者建议对油气井完成工艺专项研究工作进行深入开展，例如，开展永久式可取封隔器带APR测试工具优化的研究，实现油气井测试设备和施工参数的双向优化目的。[3]

5 结语

本文主要从测试地面流程优化设计角度出发，研究测试工程设计中需要考虑的问题以及方法。高温高压油气井的测试工作一直以来都是我国深层油气田勘探开发的技术难点之一，其涉及的方面十分广阔，并且情况非常特殊。因此，对高温高压油气井测试设计深入、细致、全面的研究具有重要的现实意义。