井下永置式測(cè)試技術(shù)在普光氣田的應(yīng)用

摘 要

摘要：目前，國內(nèi)永置式壓力、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，井下傳感系統(tǒng)主要是采用電子元件、鋼絲外鎧裝，從而導(dǎo)致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蝕功能等。為此，結(jié)合普光氣田高含硫、深井氣藏
摘要：目前，國內(nèi)永置式壓力、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，井下傳感系統(tǒng)主要是采用電子元件、鋼絲外鎧裝，從而導(dǎo)致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蝕功能等。為此，結(jié)合普光氣田高含硫、深井氣藏的工況條件，詳細(xì)闡述了PROMORE永置式測(cè)試系統(tǒng)的工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)，因其井下采用了ERD傳感系統(tǒng)、外鋼管電纜鎧裝、Swagelok扣金屬對(duì)金屬進(jìn)行密封的技術(shù)，消除了井下電子部件受高溫、高壓環(huán)境的影響所帶來的故障隱患，具有抗腐蝕及氣密封性好等特點(diǎn)。經(jīng)普光氣田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，獲取了可靠的試氣資料和開發(fā)過程中的井下壓力、溫度數(shù)據(jù)，通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，為進(jìn)一步落實(shí)普光氣田的儲(chǔ)量提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。該裝置的成功應(yīng)用，標(biāo)志著高含硫、深井氣藏井下永置式監(jiān)測(cè)問題可以得到根本性的解決。
關(guān)鍵詞：普光氣田；測(cè)試；硫化氫；永置式；生產(chǎn)數(shù)據(jù)；分析；抗腐蝕；氣密封
    普光氣田高含H2S和C02，如何錄取到可靠的測(cè)試資料、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能及儲(chǔ)量是關(guān)系到氣田能否科學(xué)開發(fā)的關(guān)鍵。目前采用的鋼絲測(cè)試方式由于普光氣田腐蝕性強(qiáng)、井斜大、儲(chǔ)層埋藏深、產(chǎn)量高等因素影響，導(dǎo)致作業(yè)時(shí)測(cè)試鋼絲打扭，入井工具、防噴裝置等脆變而使得測(cè)試設(shè)備落井，測(cè)試工具下井后無法收回到管柱，因此在開發(fā)階段采用鋼絲作業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大面積試井的可能性較小。而采用井口折算井底壓力，由于受溫度變化、井筒積液、相態(tài)變化以及井儲(chǔ)變化等影響，導(dǎo)致折算井底數(shù)據(jù)存在一定誤差，從而影響資料解釋準(zhǔn)確性。因此，在詳細(xì)分析永置式測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境、測(cè)試精度、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)要求的基礎(chǔ)上，借鑒國外高含硫、深井氣藏下永置式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)美國專業(yè)公司永置式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來對(duì)普光氣田進(jìn)行測(cè)試很有必要，對(duì)高含硫氣田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義[1～3]。
1 工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)
1.1 永置式測(cè)試系統(tǒng)工作原理
    永置式測(cè)試系統(tǒng)工作原理是地面系統(tǒng)通過井下電纜給傳感器提供一個(gè)毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，ERD傳感器產(chǎn)生與周圍環(huán)境壓力及溫度相關(guān)的頻率響應(yīng)信號(hào)，頻率響應(yīng)信號(hào)再通過電纜傳送至地面采集系統(tǒng)被轉(zhuǎn)為壓力溫度讀數(shù)。
    該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)井下測(cè)量部分采用ERDTM傳感器。ERDTM傳感器是一種被動(dòng)式電諧振膜傳感器，在收到地面PROVision提供的毫伏級(jí)電壓信號(hào)后，ERD傳感器產(chǎn)生一個(gè)與周圍壓力及溫度相關(guān)的低頻振動(dòng)響應(yīng)，這種低頻振動(dòng)信號(hào)不需要經(jīng)過井下電子處理模塊的編碼放大等處理，而是直接通過測(cè)量電纜由PR0Vision地面系統(tǒng)接收、處理并轉(zhuǎn)換為壓力溫度數(shù)據(jù)。ERD傳感器的這一特性消除了常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所必需的井下電子部件，從根本上避免了由于電子部件長(zhǎng)期駐留井下高溫、高壓環(huán)境而帶來的故障隱患(圖1)。

1.2 永置式測(cè)試系統(tǒng)組成
1.2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
   包括地面控制計(jì)算機(jī)、顯示面板及各種數(shù)據(jù)輸出接口。主要為井下儀器供電，并采集、處理、儲(chǔ)存來自井下傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)。
1.2.2下井電纜
   監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用帶合成護(hù)套的單芯電纜，材質(zhì)為Inc 825，適用于高溫高壓高含硫的井下。管柱節(jié)箍處加裝電纜保護(hù)器，每隔5根油管在油管本體中部加裝1個(gè)扶正器，井斜較大處加密安裝。
1.2.3井下測(cè)量筒
   監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器安裝在一個(gè)合金測(cè)量筒外殼內(nèi)，測(cè)量筒上端通過電纜頭與測(cè)量電纜連接，測(cè)量筒下端與Y形短節(jié)上的測(cè)量通道孔相連，井下測(cè)量筒接觸液體部件材質(zhì)為Incoloy 925，高抗H2S、C02等腐蝕。
1.2.4 Y形短節(jié)
   Y形短節(jié)的功能是提供測(cè)量筒與油管內(nèi)的測(cè)量通道，材質(zhì)為Incoloy 925。同時(shí)Y形短節(jié)傳壓口是整個(gè)系統(tǒng)唯一一個(gè)直接接觸生產(chǎn)管柱流體的部分，其密封方式為HIP密封，密封材質(zhì)與Y形短節(jié)相同，耐壓級(jí)別與完井井下工具指標(biāo)相同(70MPa)。
1.2.5井下電纜的井口穿越裝置
   井下電纜在穿越油管懸掛器時(shí)，采用Swagelok密封對(duì)穿越電纜進(jìn)行密封。此裝置的密封全部采用金屬對(duì)金屬密封，并可以在安裝時(shí)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。
   井下電纜穿越井口時(shí)，要求在油管四通本體上提供一個(gè)Φ12.7mm NPT母扣或者Φ6.35mm帶法蘭的穿越孔，采用Φ12.7mm NPT公扣或者法蘭連接，金屬對(duì)金屬的Swagelok扣對(duì)穿越電纜進(jìn)行密封。
1.3 永置式測(cè)試系統(tǒng)裝置主要技術(shù)指標(biāo)
1.3.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
   內(nèi)存：大小575字節(jié)；數(shù)據(jù)量，69000個(gè)讀數(shù)。
   工作環(huán)境：溫度為-40～+65℃。
   級(jí)別：CSA，Class 1 Div 2。
   外觀尺寸(標(biāo)準(zhǔn))：長(zhǎng)472mm×寬421mm×高263mm。
1.3.2下井電纜
   纜芯：#16 AWG，固體銅，1.32mm。
   絕緣：0.63mm壁厚。
   環(huán)空填充：樹脂，壁厚0.99mm。
   控制管(Incoloy 825)：外徑6.35mm×壁厚0.89mm。
    封裝：聚丙烯(亞乙基)PP-1510，方形，11mm×11mm。
1.3.3井下測(cè)量筒
    長(zhǎng)度：863.6mm。最大外徑：34.93mm。
    傳感器數(shù)量：1個(gè)壓力傳感器及1個(gè)溫度傳感器。
    工作溫度：-20～150℃。
    工作壓力：0～151.7MPa。
    漂移：20.69kPa/a。
2 普光P-1井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析
2.1 普光P-1井下永置式測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工分析
    由于普光P-1井具有一定井斜，永置式測(cè)試系統(tǒng)下入比較深等特點(diǎn)，永置式測(cè)試系統(tǒng)下深5501m。在實(shí)施過程中共下常規(guī)電纜保護(hù)器513個(gè)，雙槽保護(hù)器9個(gè)，偏心保護(hù)器2個(gè)，保證了下管柱過程中電纜不受井壁磨損。
    現(xiàn)場(chǎng)安裝施工完成后錄取了坐封、酸壓、試氣等過程完整的井下數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)坐封井下壓力99.32MPa；3個(gè)多小時(shí)的酸壓施工過程中，監(jiān)測(cè)井下最高壓力94.24MPa；試氣放噴過程中，監(jiān)測(cè)井下最高溫度137.13℃。經(jīng)受住了長(zhǎng)時(shí)間的高壓環(huán)境、高溫、高H2S腐蝕及酸液腐蝕的T作要求。為普光氣田進(jìn)一步優(yōu)化酸壓施工提供依據(jù)，為開發(fā)井準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)能及儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)分析提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。施工數(shù)據(jù)見圖2。
 

2.2 利用永置式測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)開展P-1井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析
    為進(jìn)一步探明普光P-1井的地質(zhì)控制儲(chǔ)量，落實(shí)該井產(chǎn)能，科學(xué)地指導(dǎo)下一步合理開發(fā)，利用永置式測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)開展該井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析。
收集了普光P-1井投產(chǎn)后的測(cè)試數(shù)據(jù)，其中井口數(shù)據(jù)包括井口油壓、產(chǎn)量、溫度以及實(shí)際日產(chǎn)水量，井下測(cè)試數(shù)據(jù)包括井底流壓、井底溫度，累計(jì)224d的數(shù)據(jù)。并采用試井分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行資料解釋研究[4～6]，從雙對(duì)數(shù)擬合圖上看，曲線沿1/4攀升，具有裂縫特征。因此數(shù)據(jù)分析解釋模型采用：有限導(dǎo)流+均質(zhì)氣藏+圓形邊界。曲線擬合較好，解釋結(jié)果為：初始?jí)毫?6.6MPa，平均有效滲透率0.197mD，地層系數(shù)62.36mD·m，裂縫半長(zhǎng)62.2m，探測(cè)半徑797.7m(圖3～5)。

同時(shí)在資料解釋后按定產(chǎn)量的方式進(jìn)行預(yù)測(cè)。保持產(chǎn)量在47.9×104m3/d不變的情況下，生產(chǎn)1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月后進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)，井底壓力分別下降至50.37MPa、50.04MPa、48.50MPa，與生產(chǎn)后實(shí)測(cè)壓力基本吻合，其預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。
 

3 結(jié)論
    1) 普光氣田具有高含H2S、井深等特點(diǎn)，選用的井下永置式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)消除了井下電子部件高溫高壓環(huán)境帶來的故障隱患，具有抗腐蝕及較好的氣密封性。
    2) 國內(nèi)第1口高含硫氣井普光P-1井成功安裝永置式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該裝置經(jīng)受住了長(zhǎng)時(shí)間的高壓環(huán)境、高溫、高H2S腐蝕及酸液腐蝕的工作要求，為開發(fā)井準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)能及儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)分析提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
    3) 利用井下永置式測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)開展生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析及定產(chǎn)量預(yù)測(cè)，為單井的下一步工作制度優(yōu)化提供了依據(jù)，對(duì)高含硫氣田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
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(本文作者：張海燕1 熊國榮1 方偉1 胡慶霞1 張豐儉2 1.中國石化中原油田采油工程技術(shù)研究院；2.中原油田石油勘探局西南鉆井公司)