淺析靜壓測(cè)試在海上油氣田的應(yīng)用

石洪 黃佳

摘 要：介紹了海上油氣田靜壓測(cè)試設(shè)備的選用方式，梳理了電子壓力計(jì)的使用注意事項(xiàng)，同時(shí)分析了鋼絲作業(yè)靜壓測(cè)試施工原則及壓溫?cái)?shù)據(jù)的合理解析，對(duì)如何高效開(kāi)展海上油氣田儲(chǔ)層能力監(jiān)測(cè)具有一定的指導(dǎo)借鑒作用。

關(guān)鍵詞：海上油氣田;靜壓;電子壓力計(jì);鋼絲作業(yè)

0 引言

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，靜壓是油水井在關(guān)井后，壓力恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所測(cè)得的油層中部壓力，是衡量地層能量的標(biāo)志。海上油氣田井下壓力溫度錄取任務(wù)需要依靠鋼絲作業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其原理是利用纏繞在試井絞車(chē)上的鋼絲，通過(guò)機(jī)械的上下提放對(duì)電子壓力計(jì)進(jìn)行操作，錄取井下壓力溫度數(shù)據(jù)。通過(guò)井下靜壓數(shù)據(jù)及壓力梯度測(cè)試結(jié)構(gòu)，可以折算出包括油層基準(zhǔn)面垂深在內(nèi)的任一位置地層壓力。

對(duì)電子壓力計(jì)等測(cè)壓設(shè)備的正確認(rèn)知和使用、對(duì)靜壓測(cè)試施工流程的掌握和對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的合理提取分析，是一名壓力計(jì)測(cè)試工程師必須具備的專(zhuān)業(yè)技能，也是其為石油公司提供高效測(cè)試服務(wù)的重要手段。

1 測(cè)壓設(shè)備的選用

測(cè)壓設(shè)備主要是指入井的電子壓力計(jì)，其為高精度的壓力溫度測(cè)井儀器，工作原理是將溫壓傳感器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄儀封裝在筒狀金屬外殼內(nèi)，再通過(guò)電池供電來(lái)錄取井內(nèi)的溫度壓力數(shù)據(jù)[1]。測(cè)試結(jié)束后，將其從井中取出并與計(jì)算機(jī)相連，按照預(yù)定的控制程序?qū)⒋鎯?chǔ)的壓力、溫度信號(hào)進(jìn)行回放。

1.1 ? ?應(yīng)變式壓力計(jì)

應(yīng)變式壓力計(jì)是一種壓阻式傳感器，可利用彈性敏感元件和電阻應(yīng)變計(jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻變化的壓力傳感器。此類(lèi)膜片式壓力傳感器采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴(kuò)散制作電阻條，將壓力變化情況通過(guò)電阻的變化反映給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄儀的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。如果用單晶硅結(jié)合可以作為半導(dǎo)體敏感元件的藍(lán)寶石（三氧化二鋁），不但可以增加強(qiáng)度，而且具有更好的彈性，同時(shí)還能不受溫度干擾，因此單晶硅膜片經(jīng)常被用于制作（耐）高溫壓力計(jì)。

1.2 ? ?石英壓力計(jì)

石英晶體在常壓環(huán)境下的振蕩頻率為32 768次/s，而石英壓力計(jì)的原理就是依據(jù)二氧化硅本身的壓電效應(yīng)，利用其本身的振蕩頻率隨外力的改變而改變的特性，來(lái)反映外界壓力環(huán)境的具體情況。石英晶體是頻率控制元件，本身具有以頻率的方式輸出數(shù)字的特性，而且其還具有抗干擾性，消除了模/數(shù)轉(zhuǎn)換的復(fù)雜環(huán)節(jié)及誤差，同時(shí)不受噪聲影響。因此石英壓力計(jì)的測(cè)量精度高于應(yīng)變式壓力計(jì)，但成本較為昂貴。

1.3 ? ?兩種壓力計(jì)特性對(duì)比

如表1所示，石英壓力計(jì)在精度、分辨率及漂移情況上具有一定優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)變式壓力計(jì)的藍(lán)寶石耐高溫特性更好，使其能夠應(yīng)用于特殊環(huán)境。

2 電子壓力計(jì)的使用注意事項(xiàng)

2.1 ? ?電子壓力計(jì)的三種工作狀態(tài)[2]

（1）采集狀態(tài)。通過(guò)計(jì)算機(jī)將壓力計(jì)數(shù)據(jù)采集程序編制好后，將電池插接在傳感器存儲(chǔ)短節(jié)上，壓力計(jì)則進(jìn)入采集狀態(tài)。（2）等待狀態(tài)。當(dāng)壓力計(jì)沒(méi)有采集數(shù)據(jù)時(shí)則進(jìn)入等待狀態(tài)（比如兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔）。所有的壓力計(jì)都設(shè)計(jì)為采集完一組數(shù)據(jù)后自動(dòng)進(jìn)入等待狀態(tài)。（3）通信狀態(tài)。當(dāng)壓力計(jì)、數(shù)據(jù)盒和計(jì)算機(jī)連接在一起的時(shí)候，進(jìn)入通信狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，通過(guò)專(zhuān)用的操作軟件可以對(duì)壓力計(jì)進(jìn)行編程、回放數(shù)據(jù)等操作。

2.2 ? ?使用注意事項(xiàng)

（1）在每次測(cè)試之前，檢查電子壓力計(jì)的所有“O”型密封圈的完好程度。（2）電子壓力計(jì)在入井工作前，應(yīng)該在地面上對(duì)其進(jìn)行模擬檢測(cè)，并確保合格。記錄少許數(shù)據(jù)并回放到計(jì)算機(jī)，查看壓力計(jì)是否處于良好工作狀態(tài)。（3）電子壓力計(jì)下井前應(yīng)使用驗(yàn)電器對(duì)電池進(jìn)行驗(yàn)電。（4）連接壓力計(jì)電池，準(zhǔn)確記錄上下壓力計(jì)電池連接的時(shí)間。（5）電子壓力計(jì)與鋼絲工具串之間應(yīng)通過(guò)減震器進(jìn)行過(guò)渡[3]。（6）電子壓力計(jì)在井下錄取溫度壓力過(guò)程中，一般需要將兩支壓力計(jì)進(jìn)行串接后同時(shí)下井，一用一備，同時(shí)也便于對(duì)比數(shù)據(jù)。

3 靜壓測(cè)試施工原則

對(duì)于海上油氣田，以電泵側(cè)掛的Y型生產(chǎn)管柱為例，其靜壓測(cè)試步驟為：（1）落實(shí)井下生產(chǎn)滑套的開(kāi)啟狀態(tài)，在測(cè)壓前要保證已關(guān)井72 h;（2）鋼絲作業(yè)打撈堵塞器，保證鋼絲壓力測(cè)試通道的建立;（3）通井至測(cè)試位置，落實(shí)管柱通暢性，保證鋼絲試井期間工具儀器的正常下入;（4）按照測(cè)試要求保證所有測(cè)試層位的生產(chǎn)滑套為開(kāi)啟狀態(tài);（5）鋼絲工具串?dāng)y帶電子壓力計(jì)下至油層中部位置，停點(diǎn)30 min，向上每隔100 m停點(diǎn)20 min，共計(jì)5個(gè)壓力梯度位置，井口位置停點(diǎn)10 min并記錄井口壓力;（6）投Y堵，恢復(fù)原井狀態(tài)，起泵生產(chǎn)。

關(guān)井指的是關(guān)斷油井與地面設(shè)備的所有聯(lián)系，即完全關(guān)閉油管翼閥及套管翼閥，而不是僅僅停泵。若采用分層靜壓測(cè)試，則需要鋼絲作業(yè)開(kāi)關(guān)滑套來(lái)回?fù)Q層，層與層之間穩(wěn)定24 h后進(jìn)行靜壓測(cè)試[4]。

4 壓溫?cái)?shù)據(jù)分析

圖1、圖2分別是一次下井的兩支電子壓力計(jì)的壓溫測(cè)試曲線(xiàn)圖，圖1為上部壓力計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，圖2為下部壓力計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)。黑線(xiàn)代表壓力曲線(xiàn)，灰線(xiàn)代表溫度曲線(xiàn)，可以看出兩支壓力計(jì)的數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。

4.1 ? ?壓力數(shù)據(jù)分析

對(duì)于圖1所示的上部壓力計(jì)的黑色壓力數(shù)據(jù)曲線(xiàn)：

A段為一條直線(xiàn)，代表壓力計(jì)連接電池后下井前感受的大氣壓力;B段，代表壓力計(jì)在防噴管內(nèi)時(shí)，打開(kāi)采油樹(shù)清蠟閥門(mén)，井液進(jìn)入防噴管后，壓力計(jì)感受到井液壓力的變化趨勢(shì);C段，代表井液充滿(mǎn)防噴管后，壓力計(jì)停點(diǎn)10 min感受到的穩(wěn)定壓力;D段，代表壓力計(jì)入井至油層中部期間所感受到的井內(nèi)壓力變化情況;E段，代表壓力計(jì)在油層中部位置停點(diǎn)30 min所測(cè)量到的地層壓力;F段，代表每上提100 m并停點(diǎn)20 min所測(cè)量的4個(gè)壓力梯度，由于關(guān)井72 h以后，儀器才下入到油層中部進(jìn)行梯度測(cè)試，因此井下壓力場(chǎng)較穩(wěn)定，測(cè)出的梯度曲線(xiàn)較為平直;G段，代表壓力梯度測(cè)試結(jié)束后，壓力計(jì)上提至井口位置所測(cè)試到的井內(nèi)壓力變化情況;H段，代表在井口位置停點(diǎn)10 min測(cè)試的井口壓力;I段，代表采油樹(shù)清蠟閥門(mén)關(guān)閉后，防噴系統(tǒng)壓力放空過(guò)程中，壓力計(jì)所記錄的井口防噴管內(nèi)壓力變化情況;J段，代表壓力計(jì)從防噴管內(nèi)取出后所感受的大氣壓力。

4.2 ? ?溫度數(shù)據(jù)分析

對(duì)于圖2所示的下部壓力計(jì)的灰色溫度數(shù)據(jù)曲線(xiàn)：

A段，代表壓力計(jì)連接電池后下井前感受的空氣溫度;B段，代表壓力計(jì)在防噴管內(nèi)時(shí)，打開(kāi)采油樹(shù)清蠟閥門(mén)，井液進(jìn)入防噴管并停點(diǎn)10 min，壓力計(jì)感受到井液壓力的變化趨勢(shì);C段，代表壓力計(jì)入井至油層中部期間所感受到的井內(nèi)溫度變化情況;D段，代表壓力計(jì)在油層中部位置停點(diǎn)30 min所測(cè)量到的溫度壓力;E段，代表每上提100 m并停點(diǎn)20 min所測(cè)量的4個(gè)溫度梯度;F段，代表溫壓梯度測(cè)試結(jié)束后，壓力計(jì)上提至井口位置所測(cè)試到的井內(nèi)溫度變化情況;G段，代表壓力計(jì)在井口位置停點(diǎn)10 min并關(guān)閉采油樹(shù)清蠟閥門(mén)，防噴系統(tǒng)壓力放空過(guò)程中，壓力計(jì)所記錄的井口防噴管內(nèi)溫度變化情況;H段，代表壓力計(jì)從防噴管內(nèi)取出后到電池拔除前所感受的空氣溫度。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）試井壓力計(jì)的選擇，取決于測(cè)試精度的要求、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境及綜合施工成本。（2）電子壓力計(jì)的使用是否正確及靜壓測(cè)試的原則是否合理，直接決定著井下數(shù)據(jù)錄取的準(zhǔn)確性。（3）對(duì)電子壓力計(jì)所記錄壓力溫度數(shù)據(jù)的有效識(shí)別是壓力計(jì)工程師及試井解釋工程師的基礎(chǔ)技能。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李麗娜.井下存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)[J].油氣田地面工程，2014，33（9）：116-117.

[2] 賈丹楓.高溫電子壓力計(jì)在慶深氣田的應(yīng)用及問(wèn)題分析[J].油氣井測(cè)試，2008，17（5）：46-47.

[3] 陳永，盧久濤，吳國(guó)冬，等.井下電子壓力計(jì)減振裝置[J].油氣田地面工程，2012，31（7）：92.

[4] 聶貴嶺，張亞利，楊奎，等.油井壓力測(cè)試技術(shù)在安塞油田杏河區(qū)的應(yīng)用[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，24（3）：41-43.

收稿日期：2020-11-18

作者簡(jiǎn)介：石洪（1983—），男，四川人，工程師，主要從事海上油氣田增產(chǎn)增注技術(shù)工作。