液壓推進(jìn)式可拆卸環(huán)空測井防噴裝置的研制

董一龍

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

液壓推進(jìn)式可拆卸環(huán)空測井防噴裝置的研制

董一龍

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

針對(duì)環(huán)空測井密閉防噴裝置存在的不易安裝與測井儀下井困難等問題，研制了液壓推進(jìn)式可拆卸防噴裝置；使用液壓推進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)井口連接裝置。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和數(shù)十井次測井，該裝置可以在抽油機(jī)正常生產(chǎn)壓力下實(shí)現(xiàn)環(huán)空測井，并且達(dá)到了密閉測井要求。選取兩口井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比密閉和非密閉測井環(huán)境下的產(chǎn)出剖面資料的差異性，分析井內(nèi)流量變化和壓力變化，得出井內(nèi)壓力變化對(duì)測井結(jié)果的影響。證實(shí)了密閉式環(huán)空測井的重要性，即密閉測井過程與油井生產(chǎn)環(huán)境一致，從而得到更加準(zhǔn)確的產(chǎn)出剖面資料。

密閉測井；防噴裝置；環(huán)空測井；產(chǎn)出剖面

0 引 言

抽油機(jī)井過環(huán)空產(chǎn)出剖面測井在施工時(shí)，需要在抽油機(jī)偏心井口安裝密閉防噴裝置，儀器依靠自身重力從防噴管內(nèi)滑入油井環(huán)套空間內(nèi)，由于各種因素的干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)密閉測井成功率很低[1]。針對(duì)環(huán)空測井密閉防噴裝置存在的不易安裝，下井困難等問題，研制了液壓推進(jìn)可拆卸式防噴裝置，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和數(shù)十井次測井，較好地解決了環(huán)空測井密閉問題，可以在抽油機(jī)正常生產(chǎn)壓力下實(shí)現(xiàn)環(huán)空測井。

同時(shí)，為了驗(yàn)證非密閉條件下產(chǎn)出剖面的變化，在兩口井上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，首次取得了壓力失衡狀態(tài)下全井產(chǎn)液量變化監(jiān)測曲線。本文以這兩口井的密閉和非密閉環(huán)境下的產(chǎn)出剖面資料為基礎(chǔ)，對(duì)比分析井內(nèi)流量變化和壓力變化，進(jìn)而得出井內(nèi)壓力變化對(duì)測井結(jié)果的影響，驗(yàn)證密閉式環(huán)空測井的重要性[2]。

1 研究現(xiàn)狀

在進(jìn)行密閉過環(huán)空測井時(shí)，需要樹立防噴管進(jìn)行密閉測井，但是在實(shí)際測井時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到以下困難：一是偏心井口和油管間距太小，無法安裝防噴管；二是抽油機(jī)懸繩器和抽油桿的方卡子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)干涉到防噴管，極易發(fā)生機(jī)械碰撞；三是防噴管內(nèi)死油多通道小，導(dǎo)致儀器與管壁之間摩擦力增大，儀器不能下入井內(nèi)[3]；四是油井的環(huán)套空間中油水界面在井口附近，打開測試閘門，油水進(jìn)入防噴管后，儀器無法依靠自身重量下入井內(nèi)；五是老型防噴管僅僅依靠防噴盒內(nèi)的橡膠墊對(duì)井口密封，隨著電纜與其摩擦，其密封效果急劇下降，井內(nèi)的氣體和液體很容易溢出；六是立管下去后，儀器完成測井上提至井口，又面臨電纜纏繞管柱的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生纏繞，原有的解纏方法都不能使用，只能切斷電纜繞在井口上，等待作業(yè)起出[4]。

這些就是環(huán)空測井所面臨的“立不了，下不去，出不來”的難題，造成環(huán)空測井無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的密閉施工，這樣所錄取到的測井資料與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境有一定的差異，對(duì)油田的開發(fā)和認(rèn)識(shí)產(chǎn)生不利影響[5]。研制一種可以實(shí)現(xiàn)完全密閉的環(huán)空測井防噴裝置，是當(dāng)下迫切需要解決的問題。

2 液壓推進(jìn)可拆卸式防噴裝置的研制

本裝置主要由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)活塞、可拆卸式防噴管、小型測井防噴管、連接用半法蘭片組成。

1)連接用半法蘭片：防噴管與井口的連接方式采用半法蘭片連接，如圖1所示，半法蘭的切口面貼緊井口，減少防噴管的傾斜角度，適用于大多數(shù)偏心井口，基本解決了“立不了”難題。

圖1 半法蘭連接裝置示意圖

2)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為了讓儀器能夠在管內(nèi)移動(dòng)，克服管壁與儀器之間的摩擦力以及井口對(duì)儀器的阻力，設(shè)計(jì)了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為儀器提供行走動(dòng)力，它由電機(jī)、液壓泵、推進(jìn)活塞組成，實(shí)現(xiàn)井口打壓功能。打壓指標(biāo)：0～30 Mpa，注入速度可以達(dá)到3 L/min，驅(qū)動(dòng)方案如圖2所示。

3)推進(jìn)活塞：長度157 mm；外徑Φ36 mm，實(shí)現(xiàn)活塞與儀器連接，推動(dòng)儀器串運(yùn)動(dòng)。

4)小型測井防噴管：耐壓20 MPa,長度550 mm,外徑Φ48 mm,內(nèi)徑Φ36 mm，可以將儀器串打入井內(nèi)，保持井口密封狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全密閉功能,如圖3所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)方案示意圖

圖3 小型測井防噴管示意圖

5)可拆卸式防噴管：耐壓20 MPa，長度9 000 mm，外徑Φ48 mm，內(nèi)徑Φ36 mm，防噴管的尾部裝有兩個(gè)高壓閘門，實(shí)現(xiàn)活塞與儀器串輸送，管內(nèi)高壓的保持與泄放功能，如圖4所示。

圖4 可拆卸式防噴管

將環(huán)空測井儀連接在推進(jìn)活塞之下，放置進(jìn)環(huán)空測井防噴管里，然后用電機(jī)帶動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，形成10 MPa的高壓水作為動(dòng)力，推動(dòng)活塞和儀器串下至井口，采取密封措施，并關(guān)閉偏心閘門將儀器固定在井口。此時(shí)可以拆掉可拆卸式防噴管，更換上小型測井防噴管，用電纜連接好儀器串，再用高壓水將電纜和儀器壓至井內(nèi)，用這種方式可以徹底解決“下不去”問題。

另外，井口上更換的小型測井防噴管，它可以隨偏心井口一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不受抽油桿懸繩等影響，所以當(dāng)儀器從井底起到井口，出現(xiàn)電纜纏繞管柱現(xiàn)象時(shí)，也能夠利用旋轉(zhuǎn)井口的方式解纏，這又解決了“出不來”這一難題。

使用該裝置降低了測井施工的難度，提升現(xiàn)場施工的安全水平，實(shí)現(xiàn)了環(huán)空測井零排放零污染，達(dá)到了綠色環(huán)保測試要求。極大提高了環(huán)空測井的密閉率，減少了溫室氣體的排放和能源的浪費(fèi)，具有很大的實(shí)用價(jià)值。

3 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)分析

當(dāng)前推廣使用的老式環(huán)空測井裝置存在氣體泄漏，在施工式需要釋放套管氣，因此達(dá)不到密閉測井要求。通過這種新式裝置可以實(shí)現(xiàn)完全意義上的密閉測井，錄取到抽油機(jī)正常工作環(huán)境下的產(chǎn)出剖面資料。選取2口井的產(chǎn)出剖面資料，進(jìn)行密閉和非密閉環(huán)境下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并在兩口井上進(jìn)行了測井全過程壓力監(jiān)測，得到了壓力與流量相關(guān)性曲線，初步了解和認(rèn)識(shí)了兩種環(huán)境下對(duì)測井結(jié)果的影響。

實(shí)驗(yàn)方法為，使用新式防噴裝置將儀器下放至各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行測量，采集密閉條件下各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，之后釋放套管氣，使其形成老式環(huán)空測井的非密閉條件，再對(duì)各個(gè)測井進(jìn)行測量，得到非密閉條件下各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

3.1 井口密閉效果的壓力評(píng)估

為了驗(yàn)證測試時(shí)新式防噴裝置對(duì)井口的密封效果，在儀器串的加重桿末端加掛了一支試井壓力計(jì)，對(duì)整個(gè)測試過程進(jìn)行監(jiān)測。在兩口井上取得了完整的環(huán)空測井壓力卡片，如圖5和圖6所示。讀取A井測井前的初始?jí)毫χ禐?.45 MPa，現(xiàn)場讀取井口的套管壓力表的顯示值為0.46 MPa，誤差不超過0.01 MPa；讀取B井測井前的初始?jí)毫χ禐?.44 MPa，井口的套管壓力表的顯示值為0.45 MPa，誤差不超過0.01 MPa，說明該裝置的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的密閉效果，可以實(shí)現(xiàn)完全密閉測井。

圖5 A井壓力監(jiān)測曲線

圖6 B井壓力監(jiān)測曲線

3.2 全井產(chǎn)液量在兩種測井狀態(tài)下的變化

密閉狀態(tài)轉(zhuǎn)向非密閉狀態(tài)，為此我們?cè)贏井和B井井上做了對(duì)比試驗(yàn)，分析壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響。如圖7所示為A井的第一測點(diǎn)處全井產(chǎn)液量監(jiān)測曲線，圖8為B井的第一測點(diǎn)處全井產(chǎn)液量監(jiān)測曲線。從這兩條監(jiān)測曲線上均可得出，油套環(huán)形空間的壓力釋放時(shí)，井內(nèi)生產(chǎn)壓差增大，地層的液體流速加大，導(dǎo)致產(chǎn)液量突然上升，隨著地層能量的逐漸釋放，產(chǎn)量也逐漸遞減并趨于穩(wěn)定。因此非密閉條件下測得的數(shù)據(jù)與生產(chǎn)狀態(tài)下的準(zhǔn)確值之間存在偏差。以A井井產(chǎn)出剖面測井為例，井口計(jì)量值為19.7 m3/d,密閉條件下產(chǎn)量紙為17.3 m3/d，非密閉條件下產(chǎn)量值為26.4 m3/d，可得知密閉的測量結(jié)果更接近井口計(jì)量值。

圖7 A井全井產(chǎn)液量

圖8 B井全井產(chǎn)液量

3.3 流量曲線在兩種測井狀態(tài)下的變化

以A井為例，通過對(duì)比同一測點(diǎn)的不同狀態(tài)下的流量曲線，可得出環(huán)套空間內(nèi)的壓力對(duì)抽油機(jī)工作狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生影響，并直接影響到產(chǎn)液量的幅值大小。如圖9、10所示，分別為第二測量點(diǎn)和第三測量點(diǎn)在密閉與非密閉條件下的產(chǎn)液量對(duì)比曲線。如圖所示，不同測井狀態(tài)下的產(chǎn)液量存在明顯差異，而且密閉條件下，抽油機(jī)上、下死點(diǎn)位置沖程，所產(chǎn)生的波峰與波谷的差值變大，產(chǎn)液量幅值對(duì)應(yīng)增大。非密閉條件下該差值減小，產(chǎn)量的變化幅度減小。

圖9 第二測量點(diǎn)產(chǎn)液量對(duì)比曲線

圖10 第三測量點(diǎn)產(chǎn)液量對(duì)比曲線

3.4 各小層產(chǎn)液量在兩種測井狀態(tài)下的變化

通過分析密閉與非密閉條件下的產(chǎn)液量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)井筒壓力變化會(huì)導(dǎo)致各小層產(chǎn)液量的變化，甚至使主產(chǎn)層發(fā)生了變更。

以A井為例，密閉式條件下，主產(chǎn)層為3，分層相對(duì)產(chǎn)液25.9%；非密閉條件下，主產(chǎn)層為2，分層相對(duì)產(chǎn)液34.5%，詳見表1。對(duì)比兩種測井條件下的分層相對(duì)產(chǎn)液量，變化趨勢如圖11所示，變化最明顯的為第2層，非密閉條件下相對(duì)產(chǎn)液量突然上升，提高了23.8%。該變化與其地層滲透率、含水率有關(guān)。

表1 A井分層相對(duì)產(chǎn)量對(duì)比表

以B井為例，非密閉條件下，產(chǎn)量普遍降低，只有第一層升高，主產(chǎn)層未發(fā)生變化，詳見表2，但對(duì)比兩種測井條件下的分層相對(duì)產(chǎn)液量，變化趨勢如圖12所示，變化最明顯的為第1層，非密閉條件下相對(duì)產(chǎn)液量增大22.4%。

圖11 A井分層相對(duì)產(chǎn)量對(duì)比圖

序號(hào)測點(diǎn)深/m產(chǎn)液量———密閉/%產(chǎn)液量———非密閉/%1917.33.926.3292726.518.43933.301.24975.2005101669.654.1

圖12 B井分層相對(duì)產(chǎn)量對(duì)比圖

由此可見，非密閉測井狀態(tài)下，錄取的測井資料并不一定反映油井的正常生產(chǎn)狀態(tài)，甚至可以產(chǎn)生很大的偏差，會(huì)對(duì)地質(zhì)動(dòng)態(tài)分析和制定開發(fā)方案帶來負(fù)面影響。

4 結(jié) 論

液壓推進(jìn)可拆卸式環(huán)空測井防噴裝置，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出剖面測井施工中不放套管氣，該裝置可以實(shí)現(xiàn)完全密閉，確保了測井過程與油井生產(chǎn)環(huán)境的一致性，從而得到真實(shí)準(zhǔn)確的產(chǎn)出剖面資料。該裝置解決了以往防噴裝置所無法克服的三大難題：即不影響抽油機(jī)正常生產(chǎn)，儀器可以輕松下入井內(nèi)，解決電纜纏繞管柱問題。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，非密閉條件下測得的數(shù)據(jù)與生產(chǎn)狀態(tài)下的準(zhǔn)確值之間存在偏差，使用該裝置可以達(dá)到了更好的密閉效果，獲得更加真實(shí)的測井?dāng)?shù)據(jù)，提升了測井資料的準(zhǔn)確率。從油田生產(chǎn)、動(dòng)態(tài)分析方面考慮，提供了更加實(shí)用的價(jià)值。

[1] 喬賀堂.生產(chǎn)測井原理及資料解釋[M].北京:石油工業(yè)出版社,1992：26.

[2] 段艷麗,楊 燕,宋 瑞.環(huán)空測井技術(shù)應(yīng)用效果分析[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2005,24(5):96-98.

[3] 王 乾.環(huán)空測試防噴裝置的回顧和發(fā)展[J].油氣井測試,1999，(1):65-68.

[4] 王進(jìn)旗,田樹祥,肖培琛.助力式過環(huán)空測井防噴裝置的研制[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2002,26(1):5-7.

[5] 馮 毅,張 瑞.抽油井環(huán)空測試工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014，(1):114-114.

Development of Hydraulic Propulsion Demountable Blowout Preventer for Annular Logging

DONG Yilong

(DaqingLoggingandTestingServicesCompany,Daqing,Heilongjiang163153,China)

In view of the problems of the blowout preventer (BOP) being not easy to be installed and the logging instruments being difficult to go down during closed annular logging, the hydraulic propulsion demountable BOP was developed. The wellhead connection device was improved by using the hydraulic propulsion technology. Closed annular logging can be realized by the device, with the pump being at the normal production pressure. The difference of production profile data in closed and non-closed logging conditions was compared in tow wells, and the change of flow and pressure in the wells was analyzed, and the influence of well pressure variation on logging was obtained. The importance of closed annular logging is demonstrated. The closed logging process is consistent with the oil well production condition, and production profile data can be obtained more accurately.

closed logging; blowout preventer (BOP); annular logging; production profile

董一龍，男，1989年生，助理工程師，2015年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事測井儀器研發(fā)工作。E-mail:871935367@qq.com

TH137

A

2096-0077(2017)03-0062-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.013

2016-07-13 編輯：韓德林)