低液量水平井存储式产液剖面测井技术与应用

朱洪征，郭 靖，黄 伟，姬 园，景晓琴，吕亿明

(1中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室3中国石油长庆油田分公司第三采气厂4中国石油长庆油田分公司第一采油厂)

近年来，随着钻完井及储层改造技术的进步，国内在特/超低液量乃至致密油藏中，水平井的应用规模逐年扩大，初期产量达到直井的3～4倍，使这类油藏得到了经济有效开发［1］。随着生产时间的延续，水平井产液剖面技术在实现油藏动态监测，为油藏合理开采及措施提供依据方面的作用也越来越重要，受到地质、开发部门普遍重视［2］。但目前对低液量水平井产液剖面测试研究成果相对较少［3－4］，可供参考借鉴的技术也十分有限。对于这种低液量水平井，测试时一方面要考虑产液剖面测试仪的流量测量下限问题，另一方面要考虑如何解决含水率测量分辨率问题，以及如何实现经济有效测试工艺方法。针对这一问题，提出了分段压裂水平井产液剖面测试技术，定性定量分析解释水平井段产液状况及产出井段分布状况，确定出油和出水段，针对性地采取堵水等措施，抑制产水段出水，提高产油量。

一、低液量水平井产液剖面测井工艺设计

1．低渗透油藏水平井主要特点

低液量水平井开发对象主要为低渗或超低渗油藏，采用分段压裂，改造提高储层导流能力，注水补充地层能量开发，其主要特点是水平段长、改造段数多、无自喷能力［5］。以长庆油田为例，平均单井改造段数8段以上，平均水平段500 m以上，产液量小于20 m3/d的井占总井数的97%，平均单段流量小2 m3/d。文献资料显示，目前的水平井找水测试方法对于产液量大于50 m3/d的水平井，传统做法是采用电缆或连续油管、爬行器等将产液剖面测试仪器通过油套环空输送至目的层段，在抽油机持续抽汲情况下采用涡轮流量计、持水率仪实时监测流量、含水。而对于产液量小于20 m3/d的低产水平井，利用上述手段既不能准确测试流量与含水，因此需研究适合这类井的测试方法。

2．设计思路

针对低液量水平井特点，采用封隔器将各压裂层段卡封开，对应层段放置浮子流量计和井下取样器，利用油管将存储式测试仪器输送到水平井测井井段，在抽油机不停抽情况下录取水平段各段流量及分段取样，地面回读、化验含水，实现水平段沿井深方向分布的产液量和含水量等关键参数的测量。

3．低液量水平井产液剖面测井管柱设计

管柱采用“油管输送+封隔装置+存储式采集”方式，考虑到水平井井身结构的特殊性，必须确保测试管柱水平状态下的密封性，且下得去、起得出。封隔器参考产液剖面测试集流伞结构，设计加工了油管管外封隔工具，依靠摩擦块与套管内壁的摩擦力将集流伞撑开，实现封隔器作用，起钻负荷小、结构简单、施工操作方便，不但封得住，而且能够起得出。为此，以三段式测试管柱为例，设计的管串结构自下而上为:丝堵、浮子流量计、集流封隔器、井下取样器及抽油泵等组成(见图1)。

图1水平井产液剖面测试工艺管柱

二、仪器结构及工作原理

存储式产液剖面测试仪组成主要有:集温度、压力、流量测试功能的浮子流量计、井下微电机控制电动取样器及电池组、存储器，产液剖面测试仪以多参数组合为主。该仪器和油管连接后一起下放到井下，可以连续监测产液信息。

1．流量测试

针对传统产液剖面测井仪器的流量测量下限偏高，造成低渗透油藏水平井测量结果偏差较大，研制了启动排量低的水平井存储式浮子流量计。

1．1结构及原理

由浮子、推杆、衔铁、线圈、锥形管、弹簧、单流阀等组成。自感传感器可以测量0．01μm～50 mm的机械位移，感应线圈恒定电流激励，被测介质推动浮子移动，滑套发生位移，感应线圈产生感应电动势，测得流量。采用桥式双通道结构，浮子保护单向阀截止，流体从仪器环空过流通道流过，保证液压坐封不影响浮子。生产时本层产液从隔离管与仪器环空空间流过，其它层产液从隔离管与外护管环空空间流过，互不干扰，见图2。

1．2室内实验

以柴油和水两相为介质，模拟仪器水平状态下工作状况，根据低液量水平井生产情况，开展了不同流量、不同含水率的流量测试实验。从水平状态流量曲线拟合后图版(图3)中得知，通过多角度对浮子流量计进行实验，流量测量最大误差4%，样机通过测量并转换而来的平均相关流速与标准流量呈很好的线性关系。

图2浮子流量计结构示意图

图3水平状态流量实验数据拟合曲线

2．含水率测试

针对低渗透油藏水平井出液的不规律性，同时水平段液体流动为层流状态，集流的测量方式会改变流体在井筒中的正常流动状态，影响仪器的测量效果［6－7］，因此，研制了一种井下电动取样器，起出地面放样化验分析各段含水，实现测试段含水率测量。

2．1结构及原理

井下电动取样器主要由进液孔、取样腔、单向阀、滑阀、放样孔等组成，如图4所示。测试前按照测试方案要求，地面人为进行开关阀动作程序设置，下井后仪器按设置程序执行，带动上、下开关阀进行启闭动作，目标产层流体进入取样腔实现取样。

单套取样器某一时间点的取样不能准确反映地层真实流体情况，通过封隔器井下分隔，根据地层条件，地面自主设置最佳取样方式，抽油机连续生产，起出地面放样化验分析各段含水，获取各段含水情况。根据要求地面程序设置可以实现分段同时取样和分段依次取样两种功能。

图4井下电动取样器原理示意图

2．2室内实验

在75℃条件下模拟取样器在水平井井下工作状态，将两套取样器用油管连接，油管两端分别连接试压接头，试压接头通过试压管线连接试压泵。在压力为10 MPa、20 MPa不同压力下，两套取样器分别注入不同性能液体，实验结果表明取样器在不同压力系统的干扰下成功独立分段得到液样1 000 mL，取样器按程序设定取样以及取样体积满足要求。

三、现场应用

2016年2月，为了验证低液量条件下，该工艺流量、含水测试准确性，现场进行仪器测试数据与地面单量、化验含水结果对比验证试验。CP－X井日产液16.07 m3，日产油0 t，含水100%，采用双封单卡封隔方式，测试段放置由存储式浮子流量测试仪和井下微电机控制电动取样器组成水平井井下存储式产液剖面测试仪，测得单层流量为3．77 m3/d，含水98．6%，地面单量喷日产液为3．58 m3，含水100%。测试流量和含水与实际单量化验结果接近，测试成本20万左右，仅为阵列式涡轮流量计产液剖面测试费用的1/5。

四、结论

(1)采用油管携带测试仪，通过水平段封隔生产、存储式采集实现水平井产液剖面测试作业，解决了传统电缆产液剖面测试下入水平段困难和测试成本高的问题。

(2)由于长庆油田的水平井产液量较低，因此在流量测试方面必须考虑流量计的启动排量问题，确保低液量水平井产液量结果测试的准确性。

(3)采用井下分段取样，地面化验分析，实现测试段含水率测量，解决了常规持水率仪由于油水分层流动导致含水率响应具有多解性及分辨率低的问题。