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油气井测工艺与测试解释技术

油气井测工艺与测试解释技术. 第一讲. 西南石油大学 2007 年 6 月. 油气井测工艺与测试解释技术. 基本概念和测试工艺原理 测试工具介绍 高 温 高 压 井测 试（ HTHP ） 评价与解释 电缆地层测试 国内外试油存在问题与趋势 测压（测温）. 基本概念和工艺原理. 第 一 部分. 什么是地层测试. 概念和原理. 地层测试又叫钻杆测试 国外称 DST （ Drill—Stem Testing ） 针对测试层情况，通过控制测试压 差开关井时间 及次数获得地层和流 体的各种特性参数

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油气井测工艺与测试解释技术

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  1. 油气井测工艺与测试解释技术 第一讲 西南石油大学 2007年6月

  2. 油气井测工艺与测试解释技术 • 基本概念和测试工艺原理 • 测试工具介绍 • 高 温 高 压 井测 试（HTHP） • 评价与解释 • 电缆地层测试 • 国内外试油存在问题与趋势 • 测压（测温）

  3. 基本概念和工艺原理 第一部分

  4. 什么是地层测试 概念和原理 • 地层测试又叫钻杆测试 • 国外称DST（Drill—Stem Testing） • 针对测试层情况，通过控制测试压 • 差开关井时间 及次数获得地层和流 • 体的各种特性参数 • 是现代石油勘探开发中不可缺少的 • 技术和手段

  5. 概念和原理 测试目的和意义 • 能及时、准确地对产层作出评价 • 获取的资料和信息较多 • 有良好的经济效益和社会效益 • 加快勘探开发的步伐

  6. 概念和原理 测试的重要性和必要性 勘探工作是一项复杂的 、多工种、多学科的系统， 工程从地震、钻井、录井、测井到测试，在这一过程中 任何一点疏漏都会给油气勘探带来巨大损失，轻则造成 资金浪费，重则推迟或掩埋对一个油藏或一个地区油气 资源的发现。在这一系统工程中每一个环节都有它不可 代替的功能，地震和地质综合研究的结合能准确提供钻 探井位的依据。而钻井、地质录井、测井为发现一个构 造或圈闭是否有油气聚集提供了直接依据，测试工作则 是最终解决一个构造或一个圈闭是否具有开采价值的油 气存在，并找出其中的潜在因素。

  7. 概念和原理 一般我们指的是完井后进行测试，这无形中就推迟 了油气藏的发现，同时根据多年来的实践证明，在下完 套管的井中最终能获得油气的只为下套管的1/2－1/3， 而有相当一部分井未能达到预期效果，无形中增加了勘 探成本，降低了经济效益。同时一口井从完井到试油要 经过钻井、固井以及常规射孔等多次污染，所以有些本 来可以获得工业油气流的井（层）被多次污染面目全非， 有些可以流到地面的井而流不到地面，把这些井错误地 判为低产井或无开采价值的井，甚至认为是不含油气的 井，也就是人们常说的“ 枪毙油层”。在钻井过程中发现 油气显示后及时采用中途测试，则可大大减少因人为因 素造成的损失，并可大大提高综合经济效益。

  8. 概念和原理 例 1 东河1井是塔北隆起东河塘断裂构造带一个局部高点 上的一口探井，是该地区石炭系油藏的一口发现井，该 井钻达5726.4~5782.8m，显示后进行中途测试，获日产 油389m3，气7000m3的高产油气流。继续钻进井深至6001.5m 完钻，完钻后先对石炭系5746～5726m井段射孔测试， 第一次测试开井518min，溢液垫12.88m3，无油，起出工 具发现筛管中泥浆和岩屑，用密度1.17盐水洗井又注入地 层70m3盐水，再次测试，开井4039min，累计出液12.82 m3 其中原油1.62 m3，结果只能算一口低产井。显然与中途测 试结果相差太远，后经多次措施，用7.94mm油嘴求产，日 产油228m3，气2783 m3，地层压力61.79Mpa，s=28, 流动压力51.19Mpa，计算日产能力134 m3。

  9. 概念和原理 另一测试层5726～5800m，2层合试厚64m，用1.14密度泥浆正循环压井，开井后不溢不漏，又用活性水正挤泥浆，开井有微量溢流，又反替原油100m3,开井8次，关井5次，喷出水12 m3,用19.05mm油嘴求产，日产油110 m3,气778 m3,仍未达到中途测试时的产油能力，决定补孔后再试，用9.5mm油嘴求产，日产油369 m3。 从这口井我们可以看到中途测试除能及时发现油气层外，并能较好地反映油藏的本来面目。但在油层多次污染后，就是高产油气层也难得到预期效果，如果没有第一次中途测试，日产油389 m3，也可能对后两层测试就不会做那么多工作，就有可能贻误油藏的发现。

  10. 概念和原理 例 2 冀中的安56－1井位于河西务构造带安56断块，是一口评价井，在该断块上钻的第一口探井安56井，使用比重1.12的泥浆钻入沙四段，井深3072.8m，发生井喷造成井塌卡钻，被迫下油管完井采油。投产后日产油天然气4.35万m3。鉴于安56井喷教训，在该断块打的四口井，均采用比重1.5~1.62的泥浆钻开油气层，浸泡10～46天，结果安59、安64井试油日产油5－10吨，安51, 10干层，安60为水层。

  11. 概念和原理 安56－1井采用科学钻井，实行近平衡钻进、泥浆 比重1.44~1.46，钻穿油层立即中途测试，极大地 保护了油气层，减少了泥浆对油层的浸泡伤害， 测试日产油47.3m3,气16万m3,该井从打开油层到 钻杆测试出油共用41h。5"尾管完井，射孔投产前 测试，产量由中测时的47.3 m3, 降到6.88 m3, 气由 16 m3万降到2.8万 m3。完井作业对产量的影响明 显， 该井区经过三个阶段的不同做法，获得了截 然不同的结果。

  12. 概念和原理 获得的主要参数 • 渗透率 • 油藏压力 • 地层损害程度 • 衰竭 • 测试半径 • 边界显示 • 能够直接计算出的参数30多项 • 孔隙度 • 储层流体类型 • 储层生产能力 • 储层油水界面 • 储层类型

  13. 概念和原理 国外发展情况 • 19世纪60年代前，美国对裸眼盐井进行测试 • 1867年，第一个测试器专利在美国专利局申报 • 1882年控制和调节液流的测试工具又在美国专 • 利局申报 • 本世纪50年代初，一套较完整的科学的地层测 • 试工具得到应用和完善 • 70年代之后，由于海上的勘探领域扩大和高压 • 油气出现，对测试工具提出了更高的要求

  14. 概念和原理 国外发展情况 斯伦贝谢： • 江斯顿公司的MFE测试工具 • 滑套式的PCT测试工具 • 全通径式的P CT测试工具 • （PCT、HRT、SSAV、MIDV） • 第三代全通径PCT测试工具 • （PCT、HOOP、PORT、MCCV、SHORT）

  15. 概念和原理 国外发展情况 哈利伯顿： • HST测试工具 • APR系列测试工具 • 第三、四代APR测试工具 • （欧米尼阀、RD、RDS阀）

  16. 概念和原理 国外发展情况 贝克休斯： • 主要是井下工具为主 • （打捞、封隔器、钻磨、桥塞等） • 测试工具 • ( RSV, POTV, )

  17. 国外发展情况 Expro公司(TriPoint) • TTV测试阀 • scCV循环阀 • SCBV球型循环阀 • DPCV压差循环阀 • TCV多次循环阀 • JS-2型封隔器 • HSFV液力阻填阀 • APPV环空加压生产阀

  18. 概念和原理 国内测试发展情况 • 40年代在玉门开始 • 50年代采用苏联的试油工艺 • 60年代进行地层测试研究工作 • 70年 代在江汉成立地层测试研究机构 • 1976年 南海从新加坡引进了一艘罗布雷-300自升式钻井平台，随船带有一套美国Jonston5″MFE测试器，地层测试研究机构组织测绘研制、现场试验工作，此后，研究人员在四川、南海对引进的液压膨胀式地层测试器、MFE地层测试器等进行了大量现场试验

  19. 陆续引进美国 江斯顿、莱因斯、哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯 从1978年开始 生产的 84在华北油田建立了第一个从事地层测试技术引进、科研、推广、培训和技术服务的专业性油气井测试公司，形成了发展我国地层测试技术的中心。 各类地层测试器

  20. 85年后，大力推广应用地层测试，加快技术配套步伐，提高试油速度85年后，大力推广应用地层测试，加快技术配套步伐，提高试油速度 90年代塔里木、吐哈会战进一步加速测试技术的发展 目前，国内已有各类测试队伍约120余支，年工作能力达2600余测试层.测试公司到目前为止已累计测试10000多层

  21. 测 试 原 理 概念和原理 地层测试是获得地层流体性质，计 算地层特性参数，确定下步工作的技术 措施之一。原理是：用钻杆或油管将测 试工具，下入待测层上部，坐封封隔器 ，地面控制或操作，将测试阀开、关， 地层流体经流通道进入管柱内，直至地 面，根据录取的流动性质，压力温度等 资料，用特殊的理论及方法进行解释评 价，达到认识地层的目的。

  22. 概念和原理 测试种类 测试的种类可按不同类型、不同方式和 不同时机来进行划分。 按测试时机划分：中途测试和完井测试 按座封类别划分：裸眼测试和套管测试 按测试方式划分：常规测试和综合测试

  23. 支撑井底式 选层井壁式 常规裸眼测试 裸眼测试 膨胀裸眼式 支撑井底跨隔式 跨隔裸眼测试 选层跨隔式 中途测试 膨胀跨隔式 常规式套管测试 套管测试 全通径式套管测试 概念和原理

  24. 套管常规测试 套管测试 套管跨隔测试 完井测试 射孔—测试联作 概念和原理 射孔—跨隔测试联作 综合测试 测试—酸化—测试联作 非常规测试(高温高压）

  25. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 钻铤 MFE( 锁紧接头 钻铤 安全接头 P-T封隔器 A-3封隔器 开槽尾管 200-J压力计 200-J压力计 操 作 管 柱 式 常 规 测 试 管 柱

  26. 概念和原理 操作管柱式常规测试管柱 此测试管柱是目前国内外使用最多，最常用的测试管柱，广泛应用于试油测试生产中，它主要有：循环阀、测试阀（MFE HST）、压力计记录仪（机械式和电子式）、套管封隔器（P－T型和RTTS型）等测试工具组成，它是通过地面操作管柱来实现开关井，达到测试目的。 管柱的特点： （1）最常用的测试管柱、普遍应用于现在的测试生产之中； （2）该测试管柱操作简便、灵活可靠； （3）测试阀主要是MFE和HST； （4）全部工具国产化，成本较低； （5）主要应用于直井和小斜度井内，应用范围有一定的局限性； （6）适用于低产层和油水井的测试。

  27. 钻杆 伸缩接头 钻杆 RD安全循环阀 钻铤 OMNI阀 泄流阀 LPR-N测试阀 大约翰震击器 液压旁通阀 安全接头 RTTS封隔器 压力计托筒（2支） 井 口 压 控 式 测 试 管 柱

  28. 概念和原理 井口压控式测试管柱 以APR压控式测试工具为例，该测试管柱适应性较强，不仅在直井中较为广泛应用，而且更适用于海上浮船、自升和固定式钻井平台及陆地大斜度井和水平井测试。它主要有APR－A型循环阀；APR－M2型取样安全阀；APR－N型测试阀，压力计记录仪（机械式和电子式）伸缩接头、封隔器等测试工具组成。它是通过由环形空间压力控制来操作测试阀，实现开关井，达到测试目的。

  29. 井口压控式测试管柱 管柱的特点： （1）适用于海上浮船，固定自升式平台作业。 （2）对陆上大斜度井、水平井测试具有特性。 （3）井口压控式操作开关井，安全可靠，成功率较高。 （4）全通径，对高产井的测试特别有利，无阻流现象，工具强度等级高，高温、高压井测试较多。 （5）可进行综合作业，对地层可进行酸洗和挤注作业。 （6）可进行各绳索配合的综合作业。 （7）设备国产化低，大都依赖进口，测试成本高。 （8）只能用于套管井内，不能在裸眼井内使用。

  30. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 钻铤 MFE 裸眼旁通 钻铤 剪销封隔器 重型筛管 压力计托筒（2支） 间隔钻铤 盲接头 安全接头 P-T封隔器 开槽尾管 200-J压力计 常规跨隔测试管柱

  31. 概念和原理 常规跨隔测试管柱 该测试管柱是在常规测试管柱的基础上进行有选择的层位进行测试作业，在我国系统完井试油生产中较广泛应用，它主要有：循环阀、测试阀（MFE、HST），上封隔器（也叫剪销封隔器）、压力计记录仪（机械式和电子式）、重型筛管，套管封隔器（P－T和RTTS型）等测试工具组成。它也是通过地面操作测试管柱来实现开关井，达到测试目的。 管柱的特点： 除有常规测试的特点外，对于多层段系统试油的井来讲，可以选择层位进行测试，而且不要进行下桥塞和挤水泥封堵，大大缩短了试油周期，加强试油速度，提高了经济效益。

  32. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 钻铤 MFE 锁紧接头 钻铤 安全接头 P-T封隔器 A-3封隔器 开槽尾管 200-J压力计 200-J压力计 完井式常规测试管柱

  33. 完井式常规测试管柱 该测试管柱也是在常规测试管柱的基础进行的深化，与常规测试管柱一样进行测试，但可以把封隔器留在井内，也可以随测试一起起出，它主要有：与常规测试管柱测试相同的测试工具，但还有：释放装置、密封延伸筒、双向自锁封隔器、井内滑套等测试工具组成，它可以通过压控式和管柱操作式来进行开关井，达到测试目的。 管柱特点： （1）有常规管柱所有特点； （2）可以对某一个被测产层不起出封隔器，为完井和今后的采油开发作准备； （3）被测地层不会被测试后压井进行再次的污染； （4）双向自锁式封隔器，测试操作的成功率大大提高。 概念和原理

  34. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 钻铤 压力计托筒 多流测试器 裸眼旁通 压力计托筒 液压震击器 安全接头 安全密封 裸眼封隔器 筛管 压力计托筒 钻铤 管鞋 常 规 裸 眼 测 试 管 柱

  35. 概念和原理 常规裸眼测试管柱 此测试管柱是目前国内使用最多，最常用的测试管柱。主要有：循环阀、测试阀（MFE、HST）、裸眼旁通、压力计记录仪（机械式较多）、震击器、安全短节、安全密封、裸眼支撑式封隔器等测试工具组成。它也是通过地面操作测试管柱来实现开关井，达到测试目的。 管柱特点： （1）有常规套管测试的所有特点； （2）通过测试作业可以为该井是否下套管作出决定，能节约下套管和固井的费用，经济效益明显； （3）测试时间短，取资料有一定的局限性； （4）由于是裸眼测试作业，安全性较套管内差。

  36. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 钻铤 压力计托筒 多流测试器 裸眼旁通 压力计托筒 液压震击器 安全接头 安全密封 裸眼封隔器 筛管 压力计托筒 调距短接 裸眼封隔器 盲接头 压力计托筒 钻铤 管鞋 常规裸眼跨隔测试管柱

  37. 概念和原理 常规裸眼跨隔测试管柱 该测试管柱是常规裸眼测试管柱的基础上的深化，使用的范围受到限制较多，主要有：循环阀、测试阀、上裸眼旁通、震击器、安全短接、安全密封封隔器、压力计记录仪、下封隔器、跨隔裸眼旁通等测试工具组成。它也是通过地面操作测试管柱来实现开关井，达到测试目的。 管柱特点： （1）有常规裸眼测试管醉的所有特点 （2）由于是支撑式双封隔器测试，使用范围受到限制较大，要求井径条件更为苛刻。 （3）测试成功率较低。 （4）测试管柱被卡的危险性更大，安全系数更小。

  38. 钻杆 泵出式反循环接头 钻杆 断销式反循环接头 水利开关阀 取样器 内压力计托筒 液压震击器 安全接头 井下膨胀泵 滤网 上封隔器 测试孔接头 外压力计托筒 间隔钻铤 下封隔器 阻力弹簧 膨胀式裸眼跨隔测试管柱

  39. 概念和原理 膨胀式裸眼跨隔测 该测试管柱是目前国内外较理想的裸眼跨隔及裸眼测试的管柱。封隔器的密封性能增强，测试成功率增大。主要有：循环阀、测试阀（水开关）、取样器、压力计记录仪、震击器、安全短接、井下膨胀泵、上膨胀封隔器，组合带孔短接、调节钻铤、下膨胀封隔器、阻力弹簧等测试工具组成。它是通过旋转测试管柱膨胀封隔器，然后再通过地面操作测试管柱来实现开关井，达到测试目的。

  40. 概念和原理 膨胀式裸眼跨隔测试管柱 管柱特点： （1）具有支撑式裸眼测试管柱的所有特点； （2）膨胀封隔器的膨胀系数较大，封隔器的密封性能较强； （3）不受跨距等因素的影响； （4）不受井径不规则等因素的影响； （5）由于全都引进设备，加之膨胀封隔器一次使用，测试成本较高 。

  41. 钻杆或油管 循环阀 测试阀 单向流动阀 压力计托筒 液压震击器 安全短接 注入式封隔器 管鞋 注 入 膨 胀 式 测 试 管 柱

  42. 概念和原理 注入膨胀式测试管柱 该测试管柱是根据裸眼测试的生产需要进行开发的一种新型测试作业管柱，应用的次数较少，但能够补偿支撑式裸眼测试和膨胀裸眼测试的部分不足。主要有：循环阀、井下测试主阀、单向测试阀、压力计记录仪、震击器、安全短节、注入式膨胀式封隔器、管底等测试工具组成。它是先由井口向测试管柱内注入液体使膨胀封隔器膨胀，然后再操作测试管柱来实现开关井，达到测试的目的。 管柱特点： （1）具有常规裸眼测试管柱的特点； （2）具有膨胀式封隔器对井径和密封的特点； （3）局限地层的产能，如果产能高，能够形成测试压差，如果产能低，要进行排液形成测试压差； （4）测试成本在支撑式管柱和膨胀式测试管柱之中。

  43. 钻杆或油管 校深短节 钻杆或油管 射孔 — 测试 联作 管柱 钻杆或油管 压力计托筒 多流测试器 锁紧接头 压力计托筒 液压震击器 安全接头 传压短节 卡瓦封隔器 筛管 减震器 点火头 射孔枪

  44. 概念和原理 射孔—测试联作管柱 该联作管柱是目前国内采用较多的测试射孔联作作业，普遍运用于试油射孔生产中，它主要是有：常规测试管柱的测试工具和传输射孔器材（TCP）进行组合。是把射孔器材同测试工具一起下入井内，先进行通过地面操作打开井底测试阀，然后再进行点火射孔，最后，按常规测试的要求进行测试作业，达到射孔测试的目的。 管柱特点： （1）具有常规套管测试的所有特性； （2）具有传输射孔的所有特点； （3）一次管柱入井进行射孔测试，缩短时间，提高效益； （4）防止射孔后发生井喷的不安全性最为突出。 （5）先开井，后射孔，射孔后，打开地层是进行的负压测试，防止射孔后第二次污染，保护油气藏最为突出，也是油田勘探开发主要目的。

  45. 钻杆或油管 射孔 与 跨隔 测试 联作 管柱 校深短节 钻杆或油管 钻杆或油管 钻杆或油管 压力计托筒 多流测试器 锁紧接头 压力计托筒 液压震击器 安全接头 传压短节 剪销封隔器 点火头 射孔枪 压力释放装置 安全接头 盲接头 卡瓦封隔器 悬挂器 压力计

  46. 射孔与跨隔测试联作管柱 该测试管柱是刚刚开发的一项科研项目，油田的勘探开发迫为需求，现已正式用于测试射孔生产之中，应用前景极为广泛，主要有射孔与测试联作测试管柱中的所有测试工具和射孔器材、射孔瞬时释放装置等组成。它也是先通过操作测试管柱打开井底测试阀，最后按套管常规测试的要求进行作业，达到测试射孔的目的。 管柱的特点： （1）具有套管常规跨隔测试的所有特性。 （2）具有传输射孔的所有特点。 （3）具有常规射孔与测试联作的所有特性。 （4）可选择层位进行射孔测试作业。 （5）经济效益更为明显。 （6）施工作业限制为上返程序。 概念和原理

  47. 高 温 高 压 井测 试（HTHP） 第二部分

  48. 高温高压井的概念 目前，国内外对高温高压井的概念没有做出统一的解释和规定。哈里伯顿公司规定地层压力达到70MPa，或地层温度达到150℃以上为高压高温井 ,斯伦贝谢、挪威能源公司规定地层压力达到105MPa以上，或井低温度达到210 ℃以上为高压高温井。根据我国实际情况，总公司认为地层压力≥ 105MPa或地层温度≥ 150℃、含H2S ≥3 %、含CO2 ≥3 %的油气井为高压高温井。

  49. 国际高温高压井协会、中国石油天燃气总公司将高温高压井统一定义默认为：国际高温高压井协会、中国石油天燃气总公司将高温高压井统一定义默认为： 把井口压力大于70MPa（或者是井底压力大于105MPa）、井底温度大于150℃定义为高温高压井；把井口压力大于105MPa（或者是井底压力大于140MPa），井底温度大于170℃定义为超高温压井。

  50. 国外高温高压井的发展简介 进入20世纪80年代，随着全球对石油及天然气需求的日益加大，而较容易的勘探目标都已突破，因此全世界的油公司都转入了对恶劣环境中进行油气勘探，恶劣环境之一就是高温高压（HPHT）井。 高温高压井从钻井设计、钻井、测井、测试、试采都与普通井有很大区别。为此国际上大的油公司并吸收了一部分国际性的服务公司斯仓贝谢（Schlumberger）、哈里伯顿（Halliburton）、贝克休斯（Baker）、艾克斯普洛（Expro）等，成立了国际高温高压井协会。

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