大斜度井地层测试工艺在胜利油田的应用

刘涛

摘 要：随着胜利油田勘探开发工作的不断深入和飞速发展的钻完井技术，勘探过程中的大斜度井数量大幅上升，针对胜利油田现状，结合现有测试工具状况，本文探讨了大斜度井地层测试工艺在胜利油田的研究与应用。通过多年的经验积累和研究，针对大斜度井形成了一套具有胜利油田特色的行之有效的地层测试工艺技术。

关键词：胜利油田;大斜度井;地层测试;工艺技术

胜利油田的勘探开发已经进入了中后期，钻井技术水平也不断提高，因地质、环境、工艺等原因，大斜度井在勘探井和评价井中频繁出现，通过统计2016年至2018年的测试层，井斜角大于45°的层占总测试层数的26.6%，而地层测试作为一种最终确定油气层性质的方法，它不断具有快速、经济的特点，而且可以从动态角度，直接录取油气藏生产状态下的参数。对大斜度井进行地层测试就是一个不可回避的问题，大斜度井地层测试不同于一般的直井测试，施工具有一定的难度和风险。通过多年的经验积累和研究，目前已经针对大斜度井形成一套行之有效的地层测试工艺技术。

1 胜利油田常用测试工具简介

地层测试是获取地层流体样品、估算地层参数和确定地层有无工业生产能力的一次性临时完井。用钻杆和油管将测试工具（测试阀、压力计、封隔器等）下入测试层段，坐封封隔器，将其他层段和井筒内液体与测试层隔开，通过地面控制，可多次打开和关闭测试阀，实现井下多次开关井，即可获得测试层的产量和压力、温度等变化曲线，最后根据需要也可采集地层条件下的地层流体样品。通过计算机试井解释软件分析处理井下压力计测得的压力和时间的变化关系曲线，就可以计算出各种所需要的地层参数，为今后开发方案的制定提供了理论基础。目前胜利油田主要采用三种测试工具进行地层测试，分别是提放式的多流测试器和液压弹簧测试器，通过上提下放管柱实现开关井，及压控式的APR测试器，通过环空打压放压实现开关井。

1.1 多流测试器（MFE）

MFE（Muli-Flow Evaluator）地层测试器是一种最为常见的常规地层测试工具，即提放式地层测试器，利用管柱重量坐封封隔器后，通过上提下放管柱操作井下测试阀的开启和关闭的地层测试器，是Johnston公司最早设计和制造的测试器，自由行程为254mm，换位行程短，在井身结构复杂，井斜大的井中“自由点”显示判断较为困难，极易造成开关井判断失误，导致测试失败，常用于直井和斜度不大的井，且不适合深井使用。

1.2液压弹簧测试器（HST）

HST（Hydrospring Tester）是一种液压弹簧测试器，其基本原理与MFE测试工具基本相同，操作也是靠上提和下放钻具来实现井下开关井。HST是美国哈里伯顿公司的产品，自由行程为152.4mm，但一般配合伸缩接头使用，伸缩接头自由行程762mm，换位行程较长，不易提松封隔器，且减少误操作的机率。

1.3 APR测试工具

APR全通径测试器是一种通过环空压力操作的测试工具，该工具可以实现不动管柱，通过控制环空压力来实现多次开关井。由于是全通径测试工具，特别适合高产井和出砂井的测试，同时可以对地层进行挤注、酸洗和各种绳索作业，这些都是常规测试工具无法实现的。APR测试器是美国哈里伯顿公司的产品。

2 大斜度井地层测试工艺的难点

大斜度井的井斜角一般超过45°，大斜度井的测试施工，采用压控式APR测试工具，测试过程中不活动管柱实现开关井，测试成功率较高，但是由于最近国际油价的原因，勘探费用有所降低，高压气井、稠油井或井身结构特别复杂狗腿度严重的井，才使用设备复杂，操作成本高的APR测试工艺。

大斜度井的施工具有许多直井或井斜角小的井所没有的施工难点，主要表现在“两难两易”;①开关井操作困难。在大斜度井中，钻具弯曲大，摩阻大，导致“自由点”模糊不好判断，易造成关不住井、打不开测试阀或者提松封隔器等现象，导致测试失败;②坐封难。在大斜度井测试过程中，管柱弯曲大且不规则，坐封时旋转扭矩不易传递到封隔器，使封隔器不能正确换位，造成不易坐封。坐封时可能因管柱弯曲大，加压的部分负荷作用在套管上，使封隔器加压负荷不足，胶筒受力偏心密封不严等引起渗漏;③下钻期间易遇阻。大斜度井，下钻过程中摩阻较大，管柱和套管接触具有一定的随机性，使带有封隔器的测试工具中途易遇阻，轻则打开测试阀，重则损伤部分工具密封件、封隔器胶筒等，造成测试失败;④封隔器易泄压。下钻过程中，封隔器作为大直径工具，躺在套管一侧，偏磨严重，封隔器胶皮易受磨损，有可能导致在关井过程中泄压，不能得到合格的测试资料，造成测试失败。

3 大斜度井地层测试工艺技术

采用常规测试工具提高大斜度井测试一次成功率，主要通过以下关键节点的控制来实现。

一是开关井操作，大斜度井在开关井操作上提管柱观察“自由点”时，由于管柱在大斜度段时指重表较直井段增加会明显变慢，经常导致“自由点”不明显甚至可能出现假“自由点”，影响对工具换位的判断。选用自由行程更长的HST工具，在操作的时候会有HST的152.4mm和伸缩接头的762mm两个“自由点”，在开关井操作的时候“自由点”更明显，容错率更高，判断测试阀换位时更加可靠，成功率更高;二是封隔器坐封，大斜度井封隔器坐封主要存在两个方面的问题：一是管柱与套管摩擦力较大扭矩不易传递，封隔器换位困难，无法坐封;二是封隔器坐封后加压负荷不足，膠筒没有充分膨胀，密封不严;三是优选测试旁通阀，由于RTTS封隔器没有旁通，起下钻过程中会产生抽吸压力和激动压力，因此需要配合带有旁通功能的测试工具使用，常规井中使用的VR安全接头不仅具有旁通功能，同时还具有安全接头功能，但是VR安全接头在大斜度井的使用过程中比较突出的一个问题，就是密封皮碗损坏的现象，至使油套串通导致测试失败。

为此新研制了适用于大斜度井的新型旁通安全接头来满足施工需要。新型旁通安全阀上部依然采用VR安全接头的结构保持安全接头的作用，下部密封结构为橡胶O环和支撑环配合与芯轴金属密封面配套密封的方式，并且采用了两道密封的设置，及时一个失效，另一个也可以完美的实现密封，达到双保险的作用，大大提高了可靠性。

4 现场应用情况

Z171-X6井为某采油厂滚动勘探井，测试井段为3351.20-3356.20m，采用射孔测试联作施工工艺，两开一关的工作制度，本井为大斜度井地层测试施工，最大井斜68.98°，采用的管柱结构由上至下为：测试油管+校深短节+测试油管+反循环阀+A阀+测试油管+机械压力计托筒+HST+伸缩接头+电子压力计托筒+机械压力计托筒+新型旁通安全接头+射孔旁通+扶正器+RTTS封隔器+扶正器+射孔筛管+减震器+测试油管+沉砂筒+缓冲器+起爆器+安全枪+枪身。

实际测试中，封隔器坐封位置斜度68°，下钻完悬重200kN，下钻摩阻50kN，坐封加压170kN，计算实际加在封隔器上的吨位为120kN保证了封隔器胶筒的充分膨胀及密封。经过两开一关的工作制度后，解封起出测试管柱，获得了合格完整的压力温度曲线，开关井操作成功，没有出现封隔器泄压的现象，顺利的完成了该井的联作测试施工。

5 认识及结论

通过对测试管柱的优化和测试工具的改进，实现了采用常规测试工具完成大斜度井的测试施工，能够按照地质上的要求取全取准各项资料数据，测试一次成功率在95%以上。

①大斜度井采用常规测试工具，应选用HST+伸缩接头的组合作为测试阀，这种组合“自由点”长、容错率高，能够提高开关井操作的成功率;②大斜度井坐封充分考虑管柱的摩阻作用，防止封隔器加压吨位不足，后期操作时，易造成封隔器泄压;③大斜度井采用RTTS封隔器+新型旁通安全接头的组合，RTTS封隔器的可靠性更高，同时新型旁通安全接头耐高压，密封结构更加合理，不会因为工具脖子的反复伸缩造成密封件的损伤，更加安全可靠;④封隔器的下部要有足够的配重，减少下钻过程中封隔器遇阻的几率，同时坐封时也更加密封可靠，为减少封隔器胶筒受到偏磨，可在封隔器上下连接扶正器。