井下作业中的试油
试油的主要目的是确定测试层中是否有工业油气流动,并获得代表其原始面貌的数据,但在油田勘探的不同阶段,试油的目的和任务是不同的。总结起来主要有以下四点:一口井开钻后移交试油,试油队在接到试油计划后必须先做好井况调查,待井架立起、穿绳、接管线、放测量油管后才能开工。一般常规试油,比较完整的试油程序有通井、压井(洗井)、射孔、下管柱、替注、诱注排液、生产需求、测压、封井、返出等。当一口井在诱导注排后未见油气流动或产能较低时,一般需要采取酸化、压裂等增产措施。
1.漂流
在测试油井之前,通常需要运行油井计量仪。通径规的外径小于套管内径6 ~ 8 mm,大端长度要求不小于0.5m..一般应在射孔油层底界以下50m,新井应接至人工井底。老井和有特殊要求的井应按工艺设计和施工。
2.杀得好,洗得好
(1)压井
压井的目的是压住井下油层,使其在射孔或作业时不会井喷,保证试油和作业的安全顺利进行。同时,要保证施工后储层不会因压井而受到污染和损害。如果压井液密度过高或大量压井液漏入储层,会影响储层的正常生产,延长排液时间。严重时会堵塞油层,油层不出油。如果压井液密度太低,压不住储层,施工时会造成井喷。因此,在施工中要注意压井液密度和方式的合理选择,使压井工作真正做到“压而不死、活而不喷、喷而不漏、保护油层”。
①压井液的选择
根据油层稳定静压值计算压井液密度。
新井试油作业,钻油层时可根据泥浆密度压井。
②压井法
现场常用的压井方法主要有灌注法、循环法和挤压法。
注入法:即向井内注入一段压井液,将井压住。在一些低压低产油藏试油时使用。
循环法:该方法广泛应用于野外。它将配制好的压井液泵入井内循环,将高密度的液体置换到井筒内,从而对井进行卡压。循环压井法根据进液方式不同可分为正循环和反循环。正循环压井的优点是对储层的回压小,对储层的污染相对较小。缺点是对于油气比高的井、气井、高产井,压井液容易气浸,导致压井失败。现场一般采用反循环压井,特别是高压高产井。首先循环清水,然后大排量反循环泥浆。当泥浆进入油管鞋时,控制井口,直到进出口泥浆性能一致,这样压井就容易一次成功。反循环的缺点是对油气层回压大,对油层污染比较严重。施工中如循环受阻,严禁硬跳,将泥浆挤入油层。
挤注法:这种方法常用于事故井或无油管井无法形成循环的情况。方法是先打清水垫,再用泥挤。挤泥深度应在油层顶部以上50m。挤水泥后关井一段时间后,开井井喷,观察压井效果。重复挤压必须在前一次挤压泥浆喷干净后进行。
(2)洗井
洗井是将油管下入一定深度,然后将洗井液泵入井内,使油管和套管之间的环形空间形成循环,不断冲洗井壁和井底,将污垢带出地面,保证井筒和井底的清洁。压井射孔、压裂或酸化等增产措施前、水泥塞(注灰)前、油层埋砂或井底有大量砂砾时洗井。
洗井方法通常采用正循环和反循环。正循环洗井力度大,容易冲走井底的污垢和砂砾,但洗井液在环空的返出速度慢,所以携带污垢的能力小。反循环与正循环相反,洗涤能力弱,携污能力强。但对储层的回压较大,不利于保护储层。
根据油井的具体情况和设计要求,选择哪种洗井方式更好。有时正、反循环结合起来交替洗井,正循环把沉积在井底的泥、沙、水泥块冲走,再反循环把脏东西拿出来。
洗井的过程和压井是一样的,要注意可能出现的现象,及时分析判断,制定相应的措施。洗井过程中如发现大量漏失,应立即停止洗井。
3.穿孔
射孔是通过电缆或油管将专用井下射孔器送入套管内,穿透套管和套管外的水泥环,穿入地层一定深度的井下过程。
射孔的目的是在地层和井眼之间建立流动通道,使地层流体能够入井。
常用的射孔方式有普通射孔、过油管射孔和无缆射孔。胜利油田常用的射孔器有胜利油田生产的57-103、73、85、51和SSW-78油管筒。
(1)普通穿孔
这种射孔方式是相对于通过油管的喷射孔而言的。它是在压井后取出井内油管,然后下入射孔器在套管上射孔的方法。常用的枪型有57-103、85、73等。射孔深度根据油层和套管接箍确定。
当使用普通射孔时,井筒必须充满压井液。射孔前,必须安装防喷器,如防喷门。
⑵穿过油管的喷射孔
油管射孔是一种不压井的射孔技术。在所需射孔井段上方下末端带喇叭口的油管,然后从油管下射孔器,通过喇叭口进入油层井段位置进行射孔。
使用过油管弹射孔时,井口装有水力防喷器,不需要泥浆压井,一般可以实现负压射孔,减少射孔中压井液对油层的污染。对于一些低压油藏,为了实现负压射孔,可以采用减小井内液柱的方法。静液柱压力低于地层压力,从而实现负压射孔。
采用贯穿油管的弹射孔,油管底部必须设有喇叭口,喇叭口外径不小于100mm,内径为85 ~ 90 mm,且必须圆滑。油管下到油层附近的短套管上方30 ~ 50m。
(3)非电缆穿孔
无缆射孔又称油管输送射孔,是一种在油管柱末端用射孔器射孔的方法(简称TCP)。其原理是根据油井内待射孔油气层的深度和位置,将所有带枪体的射孔器串联在管柱末端,形成硬连接管柱,下入井内。通过测量油管或定位短节的放射性曲线确定射孔井段,然后引爆。为了实现负压射孔,在起爆前,可通过降低井内液面或提前打开封隔器下的端口阀,使射孔段液柱压力低于地层压力,以保护射孔油气层。
4.下管柱
射孔打开油层后,要及时下测试管柱。根据井下条件和施工设计的不同要求,管柱结构采用了光学油管、封隔器、测试器等几种管柱。
(1)光滑的油管柱
抛光油管底部应配有十字或防脱落工作筒。该设计要求油管底部应为使用油管喷射孔的井提供一个喇叭口。一般情况下,油管深度应在油层中上部完成。当射孔厚度很小时,可以在油层顶部完成。通常,裸眼完井的油管在套管鞋的底部完成。
(2)封隔器管柱
①单封隔器管柱试油
现场使用的管柱结构有两种:一种是用带筛管的单封隔器进行单层试油,封隔器卡在被测油层和待测油层之间,管柱底部塞住,筛管对准油层。另一种是用单封隔器和分配器分别测试两层,用打捞塞分别测试两层。
(2)双封隔器管柱分层测试。
下二级封隔器,将射孔层分成三层,分别测试三个油层的打捞塞。
除上述两个封隔器外,油管柱可分层测试,第三个封隔器可分别测试三个或四个油层。因为打捞过程麻烦,油田很少用。
管柱下入深度要求:预计不出砂层,各级分配器下到油层中部或顶部。预计可能产出砂层,封隔器应尽可能靠近测试层的底界,各级分配器应在封隔器正上方。
③地层测试管柱
安装各种仪器和测试工具,按测试管柱顺序连接入井。下钻时,轻提慢放。严禁突然刹车释放,防止封隔器中途坐封,确保测试阀始终处于关闭状态。
下管柱到预定位置后,安装井口控制头和地面管线,带压坐封封隔器。
引诱和喷洒
无论是射孔井还是裸眼井,一般在试油前都要向井内注入泥浆或其他压井液,因此油层与井底之间没有油气流动。只有诱导注排后,井内液柱对油层的背压降低,油层与井底形成压差,油气才能从油层流入井内,才能进行生产、测压和取样。
常用的诱导注排方法有注替、抽汲、气举、混排、放喷等。无论采用哪种方法,其实质都是降低液柱高度和井内液体密度。
(1)更换喷雾
置换注入是用密度较低的液体代替井中密度较高的液体,从而降低井中液柱压力的方法。一般情况下,现场经常用清水代替泥浆,有时为了保护油层,也用轻油代替注入。有一次喷淋置换法和二次喷淋置换法。
①用一次注替法将油管下到人工井底以上约1m,用清水一次替完泥浆,然后将油管提至油层中部或上部。这种方法只适用于自喷能力较弱的油井,且清水的更换与油井自喷之间仍有间隙,以便及时上提油管。
(2)第二次注水时,首先将油管下到人工井底以上约1m,用一段清水替换油层顶部以上的泥浆,然后将油管提至油层中部安装井口,最后用清水替换油层顶部以上的所有泥浆。这种方法适用于替代注入后可以自注入的高压油井。
(2)抽汲
当注替后油井仍不能自喷时,可采用抽汲法引注排液。
抽汲是指利用一种特殊的抽油杆,通过钢丝绳在井内上下移动。举升时,抽油杆上方的液体从井口排出,同时在抽油杆下部产生低压,使油层液流不断补充入井。抽汲时用卷扬机缠绕钢丝绳,钢丝绳穿过地车和天车,再与绳帽和加重杆连接,加重杆与抽油杆连接,形成抽汲系统。
胜利油田抽汲用泵主要是两瓣泵。
(3)气举
清水注入后,油井仍不能自注入。气举也可用于诱导喷洒。气举法是利用空气压缩机向油管或套管内注入压缩气体,使井内液体从套管或油管内排出。
(1)普通气举法分为正举和负举。举升是利用压缩机从油管注入高压压缩气体,液体从套管返回。反向举升是指高压压缩气体从石油套管的环空进入,液体从油管返回。
(2)气举孔气举法为了加快排水速度,气举孔气举法可用于深井试油。气举孔气举法是根据井深和液面高度,以及空压机排量和工作压力,在油管不同深度配不同小直径的短节,分段举升井内液体。施工时,用鼓风机将高压压缩气体注入套管内。当压缩气体到达气举孔深度时,一部分气体从小孔进入油管,使油管内液态混合气的密度降低。同时,一部分压缩气体继续下降,取代套管内的液体。当油管内的气体混合物达到一定程度时,液体借助气流喷出,使井筒液体逐级排出。
③气举加抽汲法同时使用套管气举和油管抽汲,举抽混合排水法也是现场有效的排水方法。使用时要注意提抽,连续排水;井浅且管柱有气举孔时,注意防止举升过程中发生顶起事故。
(4)空气混合水排放
混气排水是通过降低井筒内液柱的密度来降低井底回压。方法是用鼓风机和水泥车同时向套管内注气和抽水,以置换井内液体。由于气体积与水体积的比例不同,注入的混合气水密度也不同。密度由大到小逐级注入,井底回压逐渐降低,从而在地层与井底之间建立足够的压差,诱发油流。
5]吹出
在流体排出后,井可以被吹除。井喷的目的是消除井筒中的流体,使储层畅通,实现正常采油。根据油层产能,可采用井口闸门或油嘴控制,也可倒扣油套管放喷。如果在井喷过程中发现储层中有砂,应立即安装节流器进行控制。井喷的合格标准是:
⑵非自喷生产井。
对于非自喷井,根据油层供液能力和流体性质的不同,可采用抽汲和气举方式获得产量。
(1)抽汲生产:根据地层供液能力,在固定深度、时间、次数进行抽汲,使动液面始终保持在一定深度。这样连续获得了两天稳定的油水产量和油水分析样品,产量波动范围小于20%。
(2)生产气举。在某一位置下完油管,采用定深、定时间、恒压气举获得油层产液。气举周期由储层的液体供应能力决定。连续获取两个以上每日周期的输出。
对于稠油井,可以将油管提升到一定位置,用热水顶替原油进行计量,然后用鼓风机将油管鞋上方的水掏空,液面上升后再顶替原油进行计量,这样可以连续注入三个循环的产量。这种方法只能大致得出大概的产量,无法确定地层是否出水。
(3)低产井求产。
低产井是指低于工业油流标准的井。由于地层供液能力差,难以利用上述非自喷井求产。这类井一般要求混排混抽后将液面降至要求的掏空深度,用井底取样测液面即可确定产能。
(1)根据液面上升计算产液量。
(2)开展井下采样,实现水基化。
③反洗井测产油量。
7.压力测量
压力测量是测试的重要部分。自喷井生产合格后,下压力计测流压,然后关井测压力恢复,压力稳定后停测静压,否则下压力计补静压。根据要求,非自喷井在投产前或投产后要稳定井口压力,用压力计测量油层静压。
8.封闭回路
如果一个试油层试油后需要封井返出其他层位,可根据井下情况和方案要求确定返出方式。一般情况下,应尽量使用井下封隔器。此外,常用的密封方法还有注灰、填砂和胶木塞、桥架密封、电缆桥架塞等。
注灰是目前分层试油中最常用的封水层方法。方法是将油管下到预期水泥塞的底界,将计算好的水泥浆顶替到预期位置,然后将油管提至预期水泥塞表面进行反循环,洗去多余的砂浆。最后,提升油管并关井进行凝固。
为保证施工安全,提高注灰成功率,要求井下清洁,液面稳定,无气体侵漏。砂浆严格按照试验配方配制,搅拌均匀。顶替砂浆所用的液体应与井内液体的密度一致,并应准确计量。更换水泥浆后,油管应上提至所需水泥塞面以上约1m,进行反循环洗井。反洗后,至少提升油管50米(5根)。一般情况下,喷灰后的口袋不小于10m。试压时清水加压至12MPa,或泥浆加压至15MPa,30分钟内压力降小于0.5 MPa。