CN120007203A - 微酸化井下地层测试装置、及基于其的微酸化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微酸化井下地层测试装置、及基于其的微酸化方法，装置包括液压动力模块、分舱式携带酸液单元、酸液挤注/排液泵单元、探针模块、酸液与地层反应井下观察室、管线系统及控制电路；液压模块被配置为通过液压动力驱动工具动作、控制测试流程；酸液挤注/排液单元被配置为装置控制流体流动、循环和压力调控；探针模块的挤注探头在目标酸化或酸压测试挤注点座封，连通装置与地层；酸液与地层反应井下观察室被配置为监测挤注/排液时的物理/化学参数。本发明可有效解决在地层真实用酸环境下的酸液体系和酸液配方筛选、优选、工艺优化问题。

Description

微酸化井下地层测试装置、及基于其的微酸化方法

技术领域

本发明涉及石油勘探开发工程技术领域，涉及一种微酸化井下地层测试装置、及基于其的微酸化方法。

背景技术

酸化和酸压是油气田开发中油气井增产、增注、储层改造的重要措施之一，通过将酸液注入地层溶蚀岩石中的碳酸盐岩、粘土矿物类等成分或通过高于岩石破裂压力下将酸注入地层形成裂缝，有效改善油气井的近井筒污染、提高储层的渗流能力，从而提高油气井产量。酸化和酸压能否取得效果的一个重要环节在于使用合适的酸液体系和配方及实施工艺。目前油气行业涉及酸液体系十数种、酸液配方成百上千、工艺流程参数复杂多样。现有的选择酸液和工艺的方法通常采用室内实验室测试分析的方法，将备选酸通过岩心驱替实验的方式评价酸的效果，进而优选出合适的酸液体系和实施工艺。此刷选方法主要缺陷是高度依赖井下岩心样品、实验费用高、时效性差，且难以完全模拟井下温度压力环境，导致实验误差大。不合适酸液的使用和实施工艺易造成酸液与地层过快反应、酸穿透距离短等影响，导致改造效果不佳，这是长期以来储层酸化、酸化压裂改造面临的主要难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微酸化井下地层测试装置、及基于其的微酸化方法，可有效解决在真实用酸环境下的酸液体系和酸液配方筛选、优选、工艺优化问题，该创新避免了常规酸液筛选缺乏实际地层岩心或需要先采集岩心导致的高成本和长周期问题，可实现井下原地监测酸液与地层反应，定量评价酸液使用效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种微酸化井下地层测试装置，包括液压动力模块、分舱式携带酸液单元、酸液挤注/排液单元、探针模块、酸液与地层反应井下观察室、管线系统及控制电路；

所述液压动力模块用于驱动所述酸液挤注/排液单元运动、控制测试流程，所述酸液挤注/排液单元被配置为装置控制流体流动、循环和压力调控；如控制分舱式携带酸液单元流体流动、循环和压力调控，也可用于联通管线系统等其他模块的控制。

所述探针模块被配置为接触沟通地层，所述探针模块包括挤注探头，挤注探头在目标酸化或酸压测试挤注点座封，连通装置与地层；

管线系统包括多路管线，所述管线系统及所述控制电路分别与分舱式携带酸液单元、酸液挤注/排液单元、探针模块、酸液与地层反应井下观察室连接；

所述酸液与地层反应井下观察室被配置为监测挤注/排液时的物理/化学参数。

进一步地，还包括供电模块，供电模块被配置为整个装置提供电能，确保仪器各功能单元正常运行。

进一步地，优选所述分舱式携带酸液单元包括若干个独立的携酸舱，各所述携酸舱分别通过管线与所述挤注探头连通。

进一步地，优选所述酸液挤注/排液单元为排液泵。

进一步地，优选所述装置还包括牵引单元，所述牵引单元被配置为将所述装置上提或下降以改变所述装置所在位置，和/或，所述牵引单元还用于提供数据传输媒介。也可设置单独的数据传输模块进行数据传输。

进一步地，优选所述探针模块还包括探针支撑件，所述探针支撑件设置于所述探针模块的外壁面，一端延伸至地层，以支撑所述挤注探头。

进一步地，优选所述探针支撑件为液压支撑件、弹簧支撑件、橡胶支撑件中的至少一种。

进一步地，优选所述酸液与地层反应井下观察室包括用于监测压力、流速、PH值、密度、电阻率、粘度等这些物理、化学参数的元件组合。

本发明还提供一种基于微酸化井下地层测试装置的微酸化方法，包括以下步骤：

S1、地面配置不同体系和成分比例的酸液，并灌入分舱式携带酸液单元，各酸液独立放置于不同的携酸舱中；

S2、通过牵引单元将装置带入井中，在用酸测试分析挤注地层着陆；

S3、所述探针模块的挤注探头在设计的酸化或酸压测试挤注点座封，沟通装置与地层，形成封闭测试环境；

S4、通过酸液挤注/排液抽吸地层流体，利用高精度压力传感器实时采集地层流体压力数据，同步记录压力衰减/恢复曲线，用于判断地层渗流能力；

S5、打开某个携酸舱或根据工艺设计分步打开不同携酸舱，按设计实施工艺或顺序将酸液通过酸液挤注/排液单元挤入地层，挤入过程中通过所述酸液与地层反应井下观察室监测物理/化学参数，数据传输至地面，实时观察酸与地层反应效果；

S6、解封挤注点，通过牵引单元移动装置至新的酸液挤注点，重复以上S4到S5步骤，试验在第二个挤注点地层渗流能力及酸液或酸液组合与地层反应效果；

S7、重复S3到S6，依次测试不同携酸舱酸液或酸液组合与地层反应效果；

S8、根据酸液与地层反应用时，静置后，重新返回已完成酸液挤注测试点，通过酸液挤注/排液单元进行反向抽吸，过程中通过酸液与地层反应井下观察室监测各种物理/化学参数、地层流体压力数据，监测酸液与地层反应后对地层的解堵、解除污染、改善地层孔喉连通性等提高渗透率的改造效果；

S9、收缩酸液挤注探头，解封，上提装置至地面，完成微酸化或酸压测试。

本发明提供的微酸化井下地层测试装置及方法具有以下有益效果：

1.灵活携带和挤注酸液：通过分舱式携带酸液单元，可以灵活携带不同体系和成分比例的酸液，并根据需要选择性地挤注酸液。

2.实时监测反应效果：通过酸液与地层反应井下观察室，可以实时监测酸液与地层的反应效果，包括压力、流速、PH值、密度、电阻率、粘度等物理/化学参数。

3.准确评估酸化效果：通过挤注/排液单元和酸液与地层反应井下观察室的配合，酸液注入前和注入后的压力衰减/恢复曲线对比，可以准确评估酸化处理的效果，包括对地层的解堵和提高渗透率的改造效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的微酸化井下地层测试装置的作业示意图；

图2是一实施例中的微酸化挤酸过程监测数据示意图；

图3是一实施例中的微酸化返排过程监测数据示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，一种微酸化井下地层测试装置，包括分舱式携带酸液单元10、液压动力模块、酸液挤注/排液单元20、探针模块40、酸液与地层反应井下观察室30、管线系统60以及控制电路。

分舱式携带酸液单元10，包括若干个独立的携酸舱11，各携酸舱11分别与酸液挤注/排液单元20的挤注探头41连通，用于携带不同体系和成分比例的酸液。

所述液压动力模块80用于驱动所述酸液挤注/排液单元20运动、控制测试流程，所述酸液挤注/排液单元20被配置为装置控制流体流动、循环和压力调控，装置控制流体流动、循环和压力调控；如控制分舱式携带酸液单元10流体流动、循环和压力调控，也可用于联通管线系统60等其他模块的控制。

所述探针模块40被配置为携带有挤注探头41，所述挤注探头41在目标酸化或酸压测试挤注点座封，连通装置与地层。

管线系统60包括多路管线，所述管线系统60及所述控制电路，分别与分舱式携带酸液单元10、酸液挤注/排液单元20、探针模块40、酸液与地层反应井下观察室30连接，用于控制整个装置的运行。

所述酸液与地层反应井下观察室30被配置为监测挤注时的物理/化学参数，包括压力、流速、PH值和/或粘度等，并通过数据传输模块将数据传输至地面的多元件组合模块。

进一步地，还包括供电模块70，供电模块70被配置为整个装置提供电能，确保仪器各功能单元正常运行。

在一具体实施例中，所述分舱式携带酸液单元10包括若干个独立的携酸舱11，如3-6个携酸舱11，各所述携酸舱11分别与所述挤注探头41连通。进一步地，整个装置可以包括多个分舱式携带酸液单元10。

在一具体实施例中，所述酸液挤注/排液单元20为排液泵，用于为分舱式携带酸液单元10控制流体流动、循环和压力调控。

在一具体实施例中，所述装置还包括牵引单元50，所述牵引单元50被配置为将所述装置上提或下降以改变所述装置所在位置。所述牵引单元50可为吊机、牵引器、电缆、钻杆或其他方式。当其为电缆、钻杆或钢丝时，还可用于提供数据传输媒介。

在一具体实施例中，所述探针模块40还包括探针支撑件42，所述探针支撑件42设置于所述探针模块40的外壁面，一端延伸至地层，以支撑所述挤注探头41，以防在挤注探头41挤注液体或反向抽吸地层液体时引动力过大导致注入或抽吸位置不对，导致影响检测结果，从而提高装置稳定性以及数据检测准确性。

在一优选实施例中，所述探针支撑件42为液压支撑件、弹簧支撑件、橡胶支撑件中的至少一种。

在一优选实施例中，所述酸液与地层反应井下观察室30包括用于监测压力、流速、PH值、粘度等这些物理参数的元件组合。

在本申请中，各功能模块在装置中的位置可以根据工程要求有不同组合，例如探针模块40在最下面，也可设置在酸液挤注/排液单元20与酸液与地层反应井下观察室30之间，具体不做限定。

本发明还提供一种基于微酸化井下地层测试装置的微酸化方法，包括以下步骤：

S1、面配置不同体系和成分比例的酸液，并灌入分舱式携带酸液单元，各酸液独立放置于不同的携酸舱中。

S2、通过牵引单元将装置带入井中，在用酸测试分析挤注地层着陆。

S3、所述探针模块的挤注探头在设计的酸化或酸压测试挤注点座封，沟通装置与地层，形成封闭测试环境。

S4、通过酸液挤注/排液抽吸地层流体，利用高精度压力传感器实时采集地层流体压力数据，同步记录压力衰减/恢复曲线，用于判断地层渗流能力。

S5、打开某个携酸舱或根据工艺设计分步打开不同携酸舱，按设计实施工艺或顺序将酸液通过酸液挤注/排液单元挤入地层，挤入过程中通过所述酸液与地层反应井下观察室监测物理/化学参数，数据传输至地面，实时观察酸与地层反应效果。

S6、解封挤注点，通过牵引单元移动装置至新的酸液挤注点，重复以上S4到S5步骤，试验在第二个挤注点地层渗流能力及酸液或酸液组合与地层反应效果。

S7、重复S3到S6，依次测试不同携酸舱酸液或酸液组合与地层反应效果。

S8、根据酸液与地层反应用时，静置后，重新返回已完成酸液挤注测试点，通过酸液挤注/排液单元进行反向抽吸，过程中通过酸液与地层反应井下观察室监测各种物理/化学参数、地层流体压力数据，监测酸液与地层反应后对地层的解堵、解除污染、改善地层孔喉连通性提高渗透率的改造效果。

S9、收缩酸液挤注探头，解封，上提装置至地面，完成微酸化或酸压测试。

在一具体实施例中，某海上油气区块钻探发现一碳酸盐岩储层，储层特征为高孔隙度低渗透率，常规测试无法释放产能，需采用酸化进行产能释放。酸化作业前面临合适的酸液选择问题。使用微酸化井下地层测试装置，在分舱式携带酸液单元的6个携酸舱中分别注入配置好的螯合酸+凝胶酸(1号酸桶)，螯合酸+低粘凝胶酸(2号酸桶)，低粘凝胶酸+氟硼酸(3号酸桶)，复合螯合酸配方1(4号酸桶)，复合螯合酸配方2(5号酸桶)，复合螯合酸配方3(6号酸桶)。

仪器组装后使用电缆入井，首先通过深度校正测量曲线将探针模块的挤注探头就位至碳酸盐岩储层一号测试点，采用液压控制将探针推靠至井壁座封，建立挤注探针与地层间联系。

打开1号储酸样桶进出阀(开关)，通过酸液挤注/排液单元将携酸舱中酸液定速挤入地层。挤入过程中通过酸液与地层反应井下观察室监测包括压力、排量(泵速)、累计排量、PH值等参数，直至1号携酸舱中全部酸液挤完。设置酸液与地层静置反应2小时，期间解封探针至2号地层测试点进行挤酸测试，打开2号携酸舱，重复1号挤酸测试过程，监测记录相关数据。依次完成3、4、5、6号酸桶在3、4、5、6号深度测试点的挤酸实验，如图2所示。

1号挤酸完成静置满2小时后，将仪器重新返回1号测试点，探针座封后，使用泵反向抽吸(返排)流体，过程中通过酸液与地层反应井下观察室监测压力、泵速、残酸比例、地层流体(气或油)体积、PH值等各项参数，如图3所示。而后，根据各个挤酸点静置反应时间，依次完成2、3、4、5、6测试点的返排测试并记录数据。

解封并上提仪器，完成微酸化测试作业。

通过对比各微酸化测试点的返排速度、残酸比例、挤注时及返排时的压力变化等综合判断6种酸液的酸化效果，选出合适酸液，用于后期大规模酸化。

本发明提供的微酸化井下地层测试装置及方法具有以下有益效果：

1.灵活携带和挤注酸液：通过分舱式携带酸液单元，可以灵活携带不同体系和成分比例的酸液，并根据需要选择性地挤注酸液。

2.实时监测反应效果：通过酸液与地层反应井下观察室，可以实时监测酸液与地层的反应效果，包括压力、流速、PH值、密度、电阻率和/或粘度等物理参数。

3.准确评估酸化效果：通过挤注/排液单元和酸液与地层反应井下观察室的配合，酸液注入前和注入后的压力衰减/恢复曲线对比，可以准确评估酸化处理的效果，包括对地层的解堵和提高渗透率的改造效果。

4.提高酸化处理效率：通过牵引单元和探针模块的配合，可以快速移动装置至不同的酸液挤注点，提高酸化处理的效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种微酸化井下地层测试装置，其特征在于，包括液压动力模块、分舱式携带酸液单元、酸液挤注/排液单元、探针模块、酸液与地层反应井下观察室、管线系统及控制电路；

所述液压动力模块用于驱动所述酸液挤注/排液单元运动、控制测试流程；所述酸液挤注/排液单元被配置为装置控制流体流动、循环和压力调控；

所述探针模块被配置为接触沟通地层，所述探针模块包括挤注探头，挤注探头在目标酸化或酸压测试挤注点座封，连通装置与地层；

所述管线系统及控制电路分别与分舱式携带酸液单元、酸液挤注/排液单元、探针模块、酸液与地层反应井下观察室连接；

所述酸液与地层反应井下观察室被配置为监测挤注/排液时的物理、化学参数。

2.根据权利要求1所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，每个所述分舱式携带酸液单元包括若干个独立的携酸舱，各所述携酸舱通过管线与所述挤注探头连通。

3.根据权利要求2所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述装置包括多个所述分舱式携带酸液单元。

4.根据权利要求1所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述酸液挤注/排液单元为排液泵。

5.根据权利要求1所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述装置还包括牵引单元，所述牵引单元被配置为将所述装置上提或下降以改变所述装置所在位置，和/或，所述牵引单元还用于提供数据传输媒介。

6.根据权利要求1所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述探针模块还包括探针支撑件，所述探针支撑件设置于所述探针模块的外壁面，一端延伸至地层，以支撑所述挤注探头。

7.根据权利要求6所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述探针支撑件为液压支撑件、弹簧支撑件、橡胶支撑件中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的微酸化井下地层测试装置，其特征在于，所述酸液与地层反应井下观察室包括用于监测压力、流速、PH值、密度、电阻率和/或粘度这类物理/化学参数的元件组合。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的微酸化井下地层测试装置的微酸化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、地面配置不同体系和成分比例的酸液，并灌入分舱式携带酸液单元，各酸液独立放置于不同的携酸舱中；

S2、通过牵引单元将装置带入井中，在用酸测试分析挤注地层着陆；

S3、所述探针模块的挤注探头在设计的酸化或酸压测试挤注点座封，沟通装置与地层，形成封闭测试环境；

S4、通过酸液挤注/排液单元抽吸地层流体，利用高精度压力传感器实时采集地层流体压力数据，同步记录压力衰减/恢复曲线，用于判断地层渗流能力；

S5、打开某个携酸舱或根据工艺设计分步打开不同携酸舱，按设计实施工艺或顺序将酸液通过酸液挤注/排液单元挤入地层，挤入过程中通过所述酸液与地层反应井下观察室监测物理/化学参数，数据传输至地面，实时观察酸与地层反应效果；

S6、解封挤注点，通过牵引单元移动装置至新的酸液挤注点，重复以上S4到S5步骤，试验在第二个挤注点地层渗流能力及酸液或酸液组合与地层反应效果；

S7、重复S3到S6，依次测试不同携酸舱酸液或酸液组合与地层反应效果；

S8、根据酸液与地层反应用时，静置后，重新返回已完成酸液挤注测试点，通过酸液挤注/排液单元进行反向抽吸，过程中通过酸液与地层反应井下观察室监测各种物理/化学参数、地层流体压力数据，监测酸液与地层反应后对地层的解堵、解除污染、改善地层孔喉连通性提高渗透率的改造效果；

S9、收缩酸液挤注探头，解封，上提装置至地面，完成微酸化或酸压测试。