復(fù)合光纖溫壓監(jiān)測系統(tǒng)在深層稠油火燒吞吐中的應(yīng)用

劉清棟， 王曉燕， 陳 超， 徐 浩， 李曉輝， 羅 中

(吐哈油田公司工程技術(shù)研究院)

魯克沁東區(qū)油藏埋深2 200 m，油層溫度65℃，地層溫度下原油黏度8 800 mPa·s，滲透率221 mD，目前未形成有效動用技術(shù)。借鑒國內(nèi)外稠油火燒油層開發(fā)實踐[1-3]，認(rèn)為火燒油層技術(shù)可以解決魯克沁東區(qū)超稠油難動用的技術(shù)難題。目前見報道的稠油火驅(qū)試驗多數(shù)井深在1 700 m以內(nèi)，超過1 700 m埋深的油藏開展火燒油層試驗在世界上尚無先例[4-8]。

目前火燒油層試驗多為井下單點測溫，測溫電纜隨油管捆綁下入，電纜高壓下易損壞，不能重復(fù)使用。光纖測溫技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來的新型傳感測溫技術(shù)，測溫系統(tǒng)最高監(jiān)測300℃，也無法滿足魯克沁東區(qū)火燒吞吐的測試需求[9-12]。本文提出一種連續(xù)管復(fù)合光纖溫壓監(jiān)測系統(tǒng)，解決了耐高壓、耐高溫、溫壓同測及可移動式重復(fù)使用的問題。

一、工作原理及系統(tǒng)組成

1. 技術(shù)思路

1.1 耐壓可移動式

為解決傳統(tǒng)測溫電纜高壓下易損壞的難題，采用將測溫電纜預(yù)制在連續(xù)管內(nèi)的方式。連續(xù)管材料選擇耐溫、耐壓、抗拉的316L不銹鋼，其塑性、耐溫、耐壓、拉伸強度、屈服強度滿足魯克沁火燒吞吐技術(shù)要求，具有較強耐腐蝕性，可防止CO2、H2S等氣體腐蝕。

1.2 溫壓同測

國內(nèi)火燒油層試驗，多數(shù)采用單一測溫或者單一測壓的方式，未見溫壓同測的報道。將1根?6.35 mm測溫光纖與2根?6.35 mm測壓毛細(xì)管同時預(yù)制在?20 mm耐高溫連續(xù)管內(nèi)，實現(xiàn)井筒溫度及井底壓力同測。

結(jié)合上述思路研制的監(jiān)測系統(tǒng)通過連接地面光端機與毛細(xì)管測壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全井段分布式溫度測量及井下單點壓力連續(xù)監(jiān)測。溫壓監(jiān)測復(fù)合連續(xù)管指標(biāo)見表1。

2. 工作原理

超高溫分布式光纖測試系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是光時域反射技術(shù)。工作原理是脈沖激光器向被測光纖發(fā)射光脈沖，一部分光會偏離原來的傳播向空間散射，在光纖中形成后向散射光和前向散射光。由于每一個向后傳播的散射光對應(yīng)光纖總線上的一個測點，散射光的延時即反應(yīng)在光纖總線上的位置，背向反射光的強度可以反映出反射點的溫度。測量出背向反射光的強度，就可以計算出反射點的溫度。

表1 溫壓監(jiān)測復(fù)合連續(xù)管技術(shù)參數(shù)

測壓毛細(xì)管系統(tǒng)工作原理為井下測壓點處的壓力作用在測壓毛細(xì)管內(nèi)，壓力傳感器測得地面端毛細(xì)管中的氮氣壓力后，將信號傳送到數(shù)據(jù)采集器，根據(jù)測壓深度和補償溫度值完成井下氮氣柱壓力的計算及校正，并將校正好的井下壓力數(shù)據(jù)顯示并儲存起來，由計算機儲存回放后處理分析。

3. 系統(tǒng)組成

超高溫復(fù)合光纖溫壓監(jiān)測系統(tǒng)主要包括地面控制系統(tǒng)、撬裝式連續(xù)管起下裝置、連續(xù)管注入井口及配套等。

溫壓監(jiān)測地面控制系統(tǒng)由“儀器艙+控制艙+動力艙”三部分組成，儀器艙主要安裝測壓系統(tǒng)和測溫光端機系統(tǒng)，控制艙是整個系統(tǒng)的主控艙，設(shè)有用戶操作面板，進行毛細(xì)管打壓、吹掃及測溫測壓控制等操作。動力艙是系統(tǒng)的動力源，包括空氣壓縮機、氮氣瓶、增壓泵。

撬裝式連續(xù)管起下裝置包括撬裝式連續(xù)管注入器、連續(xù)管巻放滾筒、井口控制系統(tǒng)等，見圖1。技術(shù)指標(biāo)見表2。

圖1 撬裝式連續(xù)管起下裝置

井口配套系統(tǒng)包括多功能井口防噴裝置、多級密封裝置和多路液壓控制系統(tǒng)。多功能井口防噴裝置和多級密封裝置用于連續(xù)管帶壓安全起下，油井放噴后卸掉，安裝抽油機轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)。多功能井口防噴裝置本體由高強度合金鋼30CrMo鍛造，耐壓69 MPa，耐溫250℃、耐O2、CO2腐蝕，具有全封、半封、懸掛、剪切四項功能。多級密封裝置由4個獨立密封裝置組成，用于實現(xiàn)連續(xù)管點火器及監(jiān)測電纜的帶壓起下密封。每個獨立密封裝置均裝有螺旋密封盤根和壓緊裝置，適用于酸性氣體條件下的工作要求。

表2 撬裝式起下裝置技術(shù)指標(biāo)

二、溫壓監(jiān)測系統(tǒng)入井工藝

分布式光纖復(fù)合溫壓監(jiān)測連續(xù)管及電點火連續(xù)管采用同管柱設(shè)計。通過地面撬裝式連續(xù)管起下裝置及井口多級密封器，由油管下入至井底指定位置，下入之前施工程序為洗井、環(huán)空注氣替液、油套同時注空氣，此時分別下入溫壓監(jiān)測連續(xù)管及電點火連續(xù)管。

連續(xù)管起下作業(yè)均采用先快后慢勻速下入方式，開始下放速度小于10 m/min，分別在井下100 m、1 000 m停機，采用OTDR檢測光纜狀態(tài)，光纜指標(biāo)無異；下入至距注采管柱特殊油管鞋位置200 m時，下放速度小于2 m/min，直至遇阻停止下放，微上提使連續(xù)管處于拉直狀態(tài)，用無痕卡箍固定連續(xù)管，再次采用OTDR檢測光纜，指標(biāo)無異常。根據(jù)連續(xù)管深度計量系統(tǒng)，判斷溫壓監(jiān)測連續(xù)管下入深度。

三、現(xiàn)場試驗應(yīng)用

2015年6月魯克沁火燒吞吐先導(dǎo)試驗首先在英試3井開展現(xiàn)場實施。英試3井射孔層段 2 099.6～2 111.3 m，孔隙度21.2%，地層壓力24.3 MPa，管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計為底部150 m鈦合金隔熱管+上部BG80H-3Cr油管組合，注氣管腳2 096.7 m(底部為?108 mm特殊油管鞋，用于托住雙連續(xù)管)，防砂篩管懸掛器2 097.5 m。

英試3井點火全過程，點火器功率最高65 kW，注氣排量200～1 000 m3/h，點火、注氣階段溫壓監(jiān)測情況見圖2～圖4。

圖2 英試3井點火參數(shù)曲線

從圖2可知，監(jiān)測溫度最高1 200℃，點火持續(xù)時間總長為448 min，溫壓監(jiān)測系統(tǒng)全程記錄了井底溫度、壓力及全井段溫度數(shù)據(jù)。

圖3 英試3井點火過程全井段溫度分布

從井筒溫度剖面圖3可以看出，2 060 m以上井筒溫度為150℃～400℃，高溫大于400℃主要分布在 2 060 m以下，這為判斷點火器加熱狀態(tài)及井底燃燒狀態(tài)提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

圖4 英試3井火燒吞吐全過程井底壓力曲線

由圖4可知，在英試3井整個試驗過程中，分布式光纖溫壓監(jiān)測系統(tǒng)全程記錄井底流壓，監(jiān)測壓力最高47 MPa，全程地面直讀數(shù)據(jù)，為判斷地層燃燒狀態(tài)提供了基本依據(jù)。

四、結(jié)論

(1)連續(xù)管分布式超高溫光纖復(fù)合溫壓監(jiān)測系統(tǒng)，全程記錄了英試3井點火過程全井段溫度、井底壓力數(shù)據(jù)，解決下深2 200 m、耐壓47 MPa、耐溫1 200℃的溫壓監(jiān)測技術(shù)難題，為成功實施深層稠油火燒吞吐試驗提供重要技術(shù)支撐。

(2)首次將測溫光纖與測壓毛細(xì)管預(yù)制在一根連續(xù)管內(nèi)，配合井口多級密封器及連續(xù)管撬裝起下裝置，實現(xiàn)帶壓安全起下，滿足現(xiàn)場重復(fù)使用要求。

(3)英試3井火燒吞吐試驗在同類油田火燒油層試驗中，油藏最深、錄取溫度數(shù)據(jù)最全、監(jiān)測溫度最高、井底壓力最高，拓寬了火燒油層的技術(shù)應(yīng)用界限，為同類油藏開發(fā)提供了寶貴的技術(shù)借鑒。

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