CN102108859A - 一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵方法和装置，方法包括正常生产期测试、利用抽吸压力憋压涨封、测分层压力和产液剖面、管柱工作状况监测、负压解堵五个步骤，一次作业完成；装置包括抽油管柱、抽油杆、外挂式油层测压管、压差式封隔器、丝堵、地面抽油设备；特征在于包括三套新装置：测试泵、涨封活塞，油管内测压管。不同井深、不同液量、不同压力、不同层段数井选用不同规格及数量工具组合；优点使生产、分层压力测试、产液剖面测试、负压解堵多功能于一体，可解决现有采油井分层压力和产液剖面测试与增产措施相结合技术中普遍存在作业次数多，操作复杂，工具昂贵，可靠性不高，无法进行普遍应用等问题。

Description

一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵方法和装置

技术领域

本发明属于油田采油井监测和增产措施技术领域，涉及一种采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵方法和装置。

背景技术

采油井分层压力和产液剖面测试资料是油田制定开发方案和实施措施的重要依据，测试工作量较大；油层解堵增产技术也是一项重要常规措施；一般情况下，分层压力测试、产液剖面测试、负压解堵措施都分别单独实施。而几种方法相结合的技术由于管柱结构复杂，价格昂贵，应用较少。

普遍应用的采油井分层测压方法是管柱法，由油管、几组机械压缩式封隔器、几组内装压力计的测压管组合而成。封隔器下在油层之间隔层位置，测压管下到油层位置，需要泵罐车打压涨封，此种方法属于最简化方法，只能测分层压力恢复资料，测前处于停井作业状态，测出的分层压力恢复资料，层间干扰大，无早期续流段，只能用晚期段近似解释地层压力等少数参数，且精度低。

非管柱式进行分层压力恢复测试的方法还处在研究阶段，由于井下多油层、高压、高温等复杂条件限制，其工具、设备制造和施工难度更高，至今还没有应用；非管柱式的环空产液剖面测试由测井车下入电缆连接特殊仪器进行，但对于斜井等特殊井难以测试。

油层解堵有化学解堵和物理解堵，负压解堵属于物理法解堵，现有技术一般是单独下一组带有软活塞的管柱，活塞下至油层附近，用修井架子车反复起下多次实现负压解堵，由于施工前地层压力恢复时间短，抽吸压差小，效果一般。

分层压力与产液剖面相结合或分层测试与堵水相结合的技术已有应用，但现有技术工艺管柱复杂，成本大，可靠性不高，主要有以下几种：一是由普通抽油泵、几组压差式钟控开关封隔器、几组内装压力计的测压管、泄油器、固定锚等组成的分层测压和产液剖面测试一体管柱；二是由分层测试及封堵装置（带井下电力开关）、压缩式封隔器、普通抽油泵等组成的分层测试和堵水整体管柱；三是分体式分层测试及堵水管柱，下部管柱由丢手封隔器、油层封隔器、压电开关等组成，上部由抽油管柱组成，可测分层产液剖面和用泵罐车控制井下不同压电开关，实现某层封堵或打开；四是分体式环空法分层测试管柱，下部用丢手方式下入封隔器及与油层对应的分层测压工作筒，上部再下入生产管柱，测试时用试井车钢丝从油井的偏心井口下入测压装置（密封部件和测压元件），可多次起下测试不同的油层压力和产状；其它管柱式分层测压、产液剖面与措施相结合的方法与以上方法大同小异。

这些方法特点是，都采用普通抽油泵，地面计量化验获得产液剖面，封隔器需要泵罐车进行打压涨封，多数应用井下电力开关，普遍存在井下工具成本高，作业次数多，操作复杂的问题，无法作为常规的、普遍的方法进行应用。

目前还没有分层压力和产液剖面测试负压解堵相结合的整体管柱及好的施工方法。

发明内容

本发明公开了一种采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵方法和装置，以解决现有采油井分层压力和产液剖面测试与增产措施相结合技术中普遍存在作业次数多，操作复杂，工具昂贵，可靠性不高，无法进行普遍应用等问题。

本发明采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵方法包括：正常生产期测试；利用抽油设备抽吸压力憋压涨封；测分层压力和产液剖面；管柱工作状况监测；负压解堵。

正常生产期测试：管柱下井后，开抽生产，各油层产液进入测试泵进液孔，测试泵活塞在抽油杆带动下上下运动向上排液，产液由分测泵上部侧孔进入环形涨封通道，并通过下部侧孔进入泵下涨封活塞以上管柱内，正常生产时，涨封活塞处于密封状态，涨封活塞以下为空管柱，压差封隔器不涨封，测试泵以上管柱充满后，测试泵举升液由抽油管柱排出井口，此时各油层测压管可测得分层流压，油管内测压管可测得生产条件下油管内压力变化。

利用抽吸压力憋压涨封：当油井动液面正常后关井口生产闸门，利用原有抽油设备开抽憋压，憋压值不超过井口可承受额定压力，节省了泵车罐车等大型设备，憋压附加压力通过油管内液体由测试泵上部侧孔进入外环形涨封通道，并通过下部侧孔进入泵下涨封活塞以上管柱内，井口憋压压力达到设计压力时，涨封活塞剪钉在活塞上下压力差作用下剪断，涨封活塞打开，活塞以下油管柱进液，此时各压差封隔器在油管内与油套管环形空间压差作用下同时涨封，封隔各油层，开始分层测试。

测分层压力和产液剖面：涨封后停井测各层段压力恢复数据；第一段油层以上不加封隔器，涨封后开井一段时间可通过地面计量化验测得顶部油层产液量和含水。

管柱工作状况监测：测试泵与涨封活塞之间安装一油管内测压管，油管内压力通过进压孔传入压力计，可监测整个测试期油管内压力变化，监测涨封过程，判断泵及管柱是否漏失，进行辅助分析解释。

负压解堵：测试完，该管柱在上起过程中压差封隔器处于涨封状态，上提管柱时封隔器以下让出的空间使近井区高压迅速释放，由于测压后近井区压力恢复较高，压力梯度大，冲力大，可起到较好的负压解堵作用。

本发明采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵装置包括：

抽油管柱、抽油杆、测试泵、油管内测压管、涨封活塞、外挂式油层测压管、压差式封隔器、底部丝堵、地面原有抽油设备。

本发明其主要特征在于包括三套新装置：测试泵、涨封活塞，油管内测压管。这三套装置与常规的或改进型的压差式封隔器、外挂式油层测压管等进行组合形成了具有多项功能的技术方法。

本发明测试泵是在普通抽油泵的基础上进行结构改进形成，使之具有上部侧孔、连通上下管柱的环形涨封通道、下部侧孔，此结构结合测试泵具有的抽油功能使测试泵即可实现正常生产，又可连通泵上下管柱实现新的功能；由于测试泵及上下油管柱内与油套环形储液空间是隔绝的，在正常生产期测试泵抽油时，各油层测压管可测得各油层流压，在涨封时测试泵可传导附加压力至测试泵下部油管柱，实现井口憋压涨封功能，在停井测压时，测试泵固定凡尔及泵活塞密封性可保证测试泵不漏失。 

本发明涨封活塞数量为2个，涨封活塞包括活塞体、活塞柱、Ｏ型胶圈、剪钉、活塞柱回收帽；活塞体与活塞柱通过剪钉连接固定，活塞体与活塞柱密封段精度要求较高，活塞柱有双槽装有O型密封胶圈，实现活塞体与活塞柱间胶圈挤压接触密封，活塞柱上部有活塞体台阶阻挡，只能单向向下运动。第一涨封活塞与第二涨封活塞结构相同，但使用剪钉规格不同，第一涨封活塞剪钉承受压差大，设计压差值为活塞以上液柱压力+井口涨封压力。第二涨封活塞剪钉承压小，只起辅助密封作用，可确保两活塞间管柱内压力为0，有利于提高涨封可控性。涨封活塞要求达到额定设计压差±1Mpa时必须打开。涨封活塞安装在测试泵与第一油层外挂式测压管之间，涨封活塞未打开时，涨封活塞上下油管柱不连通，封隔器未涨封，此时可进行正常生产测得分层流压。当油井生产至动液面正常后，关闭井口生产闸门，开抽憋压，憋压附加压力由测试泵上部侧孔进入外环形涨封通道，并通过下部侧孔进入测试泵与涨封活塞之间的油管内，达到井口设计憋压压力时，剪钉在涨封活塞上下压力差作用下剪断，活塞柱下行，进入安装在活塞体下端的回收帽中，涨封活塞以上液通过活塞帽泄油孔进入活塞以下管柱，压差封隔器在油管内与油套管环形空间液压差作用下同时涨封，压差封隔器封隔各油层。

油管内测压管安装在测试泵与涨封活塞之间，油管内压力通过油管内测压管进压孔传入压力计，可监测整个测试期油管内压力变化，监测涨封过程及管柱和测试泵是否漏失，进行辅助分析解释。

油管内测压管内装压力计，外挂式油层测压管内装压力计。

本发明外挂式测压管数量=测试层段数，压差式封隔器数量=油层层数-1。

压差式封隔器为普通型或改进型压差式封隔器，涨封压差小于1ＭＰａ，要求涨封后内外密封性要好。封隔器安装于两油层隔层位置，涨封后封隔油层，第一油层以上不加封隔器，可实现涨封后继续生产，测第一油层产液、含水的目的，并减少起管阻力，防止卡井。

外挂式油层测压管安装于油层位置，油层测压管进压孔与抽油管柱内隔绝，与油层相通。外挂式油层测压管要最大限度减少可能的漏失点。

丝堵安装在抽油管柱底部，密封抽油管柱与环形空间。

本发明抽油生产和憋压涨封时利用原有地面设备，不增加辅助设备。

本发明采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵装置组合顺序：

以三段测试为例，自上而下依次为：抽油管柱、测试泵、油管内测压管、第一涨封活塞、第二涨封活塞、第一油层外挂式测压管、第一压差封隔器、第二油层外挂式测压管、第二压差封隔器、第三油层外挂式测压管、丝堵。

抽油杆连接测试泵排液活塞下入测试泵及管柱内起传递动力和排液作用。

对于不同井深、不同液量、不同压力、不同层段数井选用不同规格及数量的工具组合即可。

本发明井下管柱及装置全部螺纹连接，悬挂固定在井口，要求管柱连接牢固，密封良好，停井测试期抽油管柱内液漏失量小于5%。

本发明积极效果在于：使生产、分层压力测试、产液剖面测试、负压解堵多功能于一体，同一管柱可实现多种目的；实现生产流压状态下停井分测，可测出压力恢复曲线续流段，而且无层间干扰，各油层在正常流压条件下同时涨封和压力恢复，层间对比性强，压力资料价值大大提高；可测出部分层段产液剖面，产状测试准确；该管柱在上起过程中封隔器处于涨封状态，上提管柱瞬时封隔器以下让出的空间使近井区高压迅速释放，负压解堵增油效果明显。

分层测试条件放宽，可结合修井检泵进行分测，减少作业井次，可实现无法过环空测试的斜井、无偏心井口井部分层段产液剖面测试；本发明施工时作业次数少，所用泵及工具均为钢结构组件，性能可靠，价格低廉，操作简便，可多次重复使用；本发明充分利用采油井自身抽油设备实现憋压涨封，节省了泵罐车等大型涨封设备，也不用井下电力开关控制；涨封效果好，分测成功率提高；与最普遍应用的单一的分层测压方法相比施工成本降低，因此具有应用推广价值。本发明已经过实际应用获得良好效果。

附图说明

图1为本发明实施例压差封隔器涨封前井下工具管柱组合及原理示意图；

图2为本发明实施例压差封隔器涨封后井下工具管柱组合及原理示意图；

图3为本发明涨封活塞结构示意图；

图4为本发明涨封活塞结构A-A剖视图；

图5为本发明涨封活塞结构B-B剖视图；

图中：1抽油管柱、2抽油杆、3测试泵、4油管内测压管、5第一涨封活塞、6第二涨封活塞、7压差式封隔器、8压差式封隔器、9第一油层外挂式测压管、10第二油层外挂式测压管、11第三油层外挂式测压管、12丝堵、13油管、14套管；3a测试泵上部侧孔、3b测试泵连通上下管柱的环形涨封通道、 3c测试泵下部侧孔、3d排液活塞、 3e测试泵固定凡尔，3f测试泵进液孔；4a油管内测压管进压孔；5a活塞体、5b活塞柱、5c胶圈、5d剪钉、5e活塞柱回收帽；9a外挂式测压管进压孔；10a外挂式测压管进压孔；11a外挂式测压管进压孔；14a油套环形储液空间；Y1 第一油层、Y2第二油层、Y3第三油层、Y4动液面、Y5井底。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示：本实施例是对三个测试层段井进行分层压力和产液剖面测试负压解堵施工的说明，三个油层分别为Y1、Y2、Y3。

井下装置包括：抽油管柱1、抽油杆2、测试泵3、油管内测压管4、第一涨封活塞5、第二涨封活塞6、压差式封隔器7、压差式封隔器8、第一油层外挂式测压管9、第二油层外挂式测压管10、第三油层外挂式测压管11、丝堵12、油管13。

测试泵3：在普通抽油泵的基础上进行结构改进形成，测试泵3具有上部侧孔3ａ、连通上下管柱的环形涨封通道3ｂ、下部侧孔3ｃ，测试泵3既具有的抽油功能，实现正常生产，又可连通泵上部抽油管柱1和下部油管13实现新的功能；由于测试泵3及上部抽油管柱1和下部油管13内与油套环形储液空间14ａ是隔绝的，在正常生产期测试泵3抽油时，各油层测压管9、10、11可测得各油层Y1、Y2、Y3流压；在涨封时，测试泵3可传导附加压力至测试泵3下部油管柱，实现井口憋压涨封功能，在停井测压时，测试泵3固定凡尔3e及泵活塞3d密封性可保证测试泵不漏失。 

如图3、图4、图5所示：涨封活塞5包括活塞体5ａ、活塞柱5ｂ、Ｏ型胶圈5ｃ、剪钉5ｄ、活塞柱回收帽5ｅ；活塞体5ａ与活塞柱5ｂ通过剪钉5d连接固定，活塞体5ａ与活塞柱5ｂ密封段精度要求较高，活塞柱5ｂ有双槽装有O型密封胶圈5ｃ，实现活塞体5ａ与活塞柱5ｂ间胶圈挤压接触密封，活塞柱5ｂ上部有活塞体5ａ台阶阻挡，只能单向向下运动。第一涨封活塞5与第二涨封活塞6结构相同，但使用剪钉规格不同，第一涨封活塞5剪钉承受压差大，设计压差值为活塞以上液柱压力+井口涨封压力。第二涨封活塞6剪钉承压小，只起辅助密封作用，可确保两活塞间管柱内压力为0，有利于提高涨封可控性。涨封活塞5、6要求达到额定设计压差±1Mpa时必须打开。

如图1、图2所示：涨封活塞5、6安装在测试泵3与第一油层外挂式测压管9之间，涨封活塞5、6未打开时，涨封活塞5、6上下油管柱不连通，压差式封隔器7、8未涨封，此时可进行正常生产测得分层流压。当油井生产至动液面Y4正常后，关闭井口生产闸门，开抽憋压，憋压附加压力由测试泵上部侧孔3a进入测试泵连通上下管柱的环形涨封通道3b，并通过下部侧孔3c进入测试泵3与涨封活塞5之间的油管内，达到井口设计憋压压力时，剪钉5ｄ在涨封活塞上下压力差作用下剪断，活塞柱5ｂ下行，进入安装在活塞体下端的回收帽5ｅ中，涨封活塞5以上产液通过活塞回收帽泄油孔进入涨封活塞5以下管柱；涨封活塞6的剪钉在涨封活塞上下压力差作用下剪断，涨封活塞6的活塞柱下行，进入安装在活塞体下端的回收帽中，涨封活塞6以上产液通过活塞回收帽泄油孔进入涨封活塞6以下管柱；压差封隔器7、8在油管13内与油套管环形空间14ａ液压差作用下同时涨封，压差封隔器7、8封隔各油层。

油管内测压管4安装在测试泵3与涨封活塞5之间，油管内压力通过油管内测压管进压孔4ａ传入压力计，可监测整个测试期油管内压力变化，监测涨封过程及管柱和测试泵是否漏失，进行辅助分析解释。

压差式封隔器7、8为普通型或改进型压差式封隔器，涨封压差小于1ＭＰａ，要求涨封后内外密封性要好。压差式封隔器7、8封隔器安装于两油层隔层位置，涨封后封隔油层；第一油层Ｙ１以上不加压差式封隔器，可实现涨封后继续生产，测第一油层Ｙ１产液、含水的目的，并减少起管阻力，防止卡井。

油层测压管9、10、11为外挂式测压管，要最大限度减少可能的漏失点。外挂式测压管9、10、11安装于油层位置，油层测压管进压孔与抽油管柱内隔绝，与油层相通。 

丝堵12安装在抽油管柱底部，密封抽油管柱与环形空间。

所有井下装置准备好后，各装置按设计深度配好数据，装置之间用油管13及短管连接，井下管柱及装置全部螺纹连接。

采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵装置组合自上而下顺序依次为：抽油管柱1、测试泵3、油管内测压管4、第一涨封活塞5、第二涨封活塞6、第一油层外挂式测压管9、第一压差封隔器7、第二油层外挂式测压管10、第二压差封隔器8、第三油层外挂式测压管11、丝堵12。

压差封隔器7、压差封隔器8下至隔层位置；第一油层外挂式测压管9、第二油层外挂式测压管10、第三油层外挂式测压管11分别下到第一油层Y1、第二油层Y2、第三油层Y3位置；第一涨封活塞5，第二涨封活塞6，油管内测压管4，测试泵3下到设计位置；抽油杆2连接测试泵排液活塞3d安装下入测试泵3及抽油管柱1内，起传递动力和排液作用。

全部管柱安装下入套管14，全部管柱与套管14间形成油套环形储液空间14a；油管柱内与管柱外环形空间密封良好，整个停井测试期漏失量低于5%。全部管柱安装下入完后,用油管悬挂器固定在井口，要求管柱连接牢固。 

全部装置下完后开始测试，共分5个步骤。

正常生产期测试：管柱下井后，开抽生产，各油层产液进入测试泵进液孔3f，测试泵活塞3d在抽油杆2带动下上下运动向上排液，液由分测泵上部侧孔3a进入环形涨封通道3b，并通过下部侧孔3c进入泵下涨封活塞5以上管柱13内，涨封活塞的活塞体5a和活塞柱5b用剪钉5d连接固定，双密封胶圈5c密封，涨封活塞5、涨封活塞6未打开前，涨封活塞以下为空管柱，压差封隔器不涨封，测试泵以上管柱充满后，测试泵举升各油层产液由抽油管柱排出井口，实现正常生产，此时油层测压管（9、10、11）可测得分层流压，油管内测压管4可测得生产条件下油管内压力变化。

憋压涨封：当油井动液面Y4正常后关井口生产闸门，开抽憋压，憋压值不高于井口额定承受压力，憋压附加压力由测试泵上部侧孔3a进入外环形涨封通道3b，并通过下部侧孔3c进入泵下涨封活塞以上管柱13内，井口憋压压力达到设计压力时，涨封活塞剪钉在活塞上下压力差作用下剪断，第一涨封活塞5、第二涨封活塞6依次打开，活塞以下油管柱进液，此时压差式封隔器7、压差式封隔器8在油管13内与油套管环形空间14a压差作用下涨封，封隔各油层Y1、Y2、Y3，开始分层测试。  

测分层压力和产液剖面：涨封后停井, 各油层测压管9、10、11可测得测各层段Y1、Y2、Y3压力恢复数据；压力恢复测试完，由于第一油层以上不加封隔器，开井一段时间，第一油层继续生产，可测得第一油层Y1产液量和含水；

管柱工作状况监测：测试泵3与第一涨封活塞5之间安装一油管内测压管4，油管内压力通过进压孔4a传入压力计，可监测整个测试期油管内压力变化，监测涨封过程及泵、管柱是否漏失，进行辅助分析解释。

负压解堵：该管柱在上起过程中压差式封隔器7、压差式封隔器8处于涨封状态，上提管柱瞬时封隔器以下让出的空间使近井区高压迅速释放，由于测压后近井区压力恢复较高，压力梯度大，冲力大，可起到明显负压解堵作用。

正常生产期测试、利用抽吸压力憋压涨封、测分层压力和产液剖面、管柱工作状况监测、负压解堵一次作业连续完成。管柱全部起出后，施工过程完毕。

本实施例抽油生产和憋压涨封时，地面设备利用原有抽油设备，不增加辅助设备。

本发明采油井分层压力和产液剖面测试负压解堵装置不限于上述三个测试层段井的装置结构，对于不同井深、不同液量、不同压力、不同层段数井等不同条件井选用不同规格及数量的装置组合也落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵方法，包括正常生产期测试、利用抽吸压力憋压涨封、测分层压力和产液剖面、管柱工作状况监测、负压解堵；其特征在于：正常生产期测试时，可同时测分层流压；当油井动液面正常后关井口生产闸门，利用原有抽油设备及井下装置憋压涨封；涨封后停井测各层段压力恢复数据，涨封后开井一段时间，可通过地面计量化验测得第一段产液量和含水；通过油管内测压管监测整个测试期油管内压力变化，监测涨封过程，判断泵及管柱是否漏失；利用测试完起管柱时压差封隔器处于涨封状态的特点，达到油层负压解堵的目的。

2.根据权利要求1所述的一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵方法；其特征在于：正常生产期测试、利用抽吸压力憋压涨封、测分层压力和产液剖面、管柱工作状况监测、负压解堵五项内容在一次下起作业周期内全部完成；利用抽油设备及测试泵涨封活塞实现井口憋压涨封。

3. 一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵装置，包括抽油管柱、测试泵、二套涨封活塞、油管内测压管（内装压力计）、几组外挂式油层测压管（内装压力计）、几组压差式封隔器、丝堵、地面原有抽油设备；其特征在于：测试泵具有上部侧孔、连通上下管柱的环形涨封通道、下部侧孔；此结构结合测试泵的抽油功能使测试泵即可实现正常抽油，又可连通泵上下管柱，传导附加压力至测试泵下部油管柱，实现利用抽油设备井口憋压涨封功能；

涨封活塞包括活塞体、活塞柱、剪钉、活塞柱回收帽；活塞体与活塞柱间具有密封结构；活塞体具有活塞柱上行限位结构；活塞回收帽具有泄油孔；活塞体与活塞柱通过剪钉连接固定，剪钉在涨封活塞上下压差作用下剪断，活塞柱下行，进入安装在活塞体下端的回收帽中，活塞体内腔与活塞回收帽泄油孔形成泄油通道，是控制涨封时间的简化装置；油管内测压管具有进压孔及连通上下管柱的通孔，可测得油管内压力；

抽油管柱、测试泵、油管内测压管、涨封活塞、外挂式测压管、封隔器、丝堵自上而下依次顺序连接；

测试泵安装在油层以上正常抽油位置，抽油杆连接测试泵排液活塞安装于测试泵及管柱内；油管内测压管安装在测试泵与涨封活塞之间油管内，涨封活塞安装在泵下油管内测压管与第一油层外挂式测压管之间；外挂式油层测压管安装于油层位置；压差封隔器安装于两油层隔层位置，压差封隔器额定涨封压差低于1Mpa，油管内外压差可保持涨封时间长。

4.根据权利要求3所述的一种油田分层压力和产液剖面测试负压解堵装置；其特征在于：第一涨封活塞剪钉承受压差=第一涨封活塞以上液柱压力+井口憋压涨封压力；第一涨封活塞剪钉承受压差远大于第二涨封活塞剪钉承受压差，涨封前双涨封活塞间管内压力为0，有利于提高涨封可控性；分层测试后起管柱时负压解堵，此时油层压力恢复高，负压差大，解堵效果好，起管柱负荷修井机可以承受。

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