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试油的知识概述
石油知识简介
试油知识简介
第一部分:
常规试油技术
一、概念
试油:
利用一套专用的工具、设备和方法,对井下油气层进行直接测试,并取得有关资料(如产能、压力、液性、温度等)的工艺过程。
试油分为:
常规试油和科学试油
常规试油:
指二十世纪五十年代从前苏联引进的老的试油取资料方法。
现在习惯上把地层测试以外的试油方式统称为常规试油。
主要工作内容:
通过传统的试油工艺技术手段,取得地层的产能、压力、液性、温度等项资料,进而给该地区下结论(定性)。
常规试油一般要求试油井段上、下无射孔井段。
二、试油的目的和意义:
1、探明新区、新构造是否具有工业油气流;
2、查明油气田的含油面积及边界情况、生产能力及驱动类型;
3、验证储层产能及利用测井资料解释油气层的可靠程度;
4、测得有关分层资料,为计算油气田储量及编制开发方案提供依据;
5、通过试油给该地区下结论,作出评价,为下步勘探工作指明方向,为开发提供必要的资料数据。
三、试油工作要求:
施工后的井(层)要做到“三不”、“四清楚”,资料齐全、准确、及时。
“三不”即不漏取一个数据,不错取一项资料,不堵塞一个油层,尽最大努力解放油层,恢复油层自然产能。
施工完的井(层)要做到“四个清楚”,即液性清楚、产能清楚、压力清楚、井下情况清楚,做到试一层清楚一层,试一口清楚一口。
四、常规试油基本工序:
1、试压、通井、替泥浆(或洗井)、探人工井底;
2、射孔、观察油气显示、检查射孔质量;
3、求产:
包括自喷求产、测液面求产、抽汲(或提捞)求产、泵排求产;
4、测压:
测取井底流动压力及地层静压资料,包括自喷井井口油压、套压资料。
5、油层改造:
对双低(低产、低渗)产层进行强化处理。
6、封层:
封闭产层。
一般有注灰、打桥塞、下封隔器、填砂等。
五、各工序解决的问题、录取资料项目及要求:
(一)通井:
用一定长度和外径的通井规,将套管畅通至人工井底或要求的位置,以保证射孔和其他作业的顺利进行;
1、录取资料项目:
通井起止时间,通井规或刮管器外径、长度,油管类型、规格及根数,通井深度、实探人工井底深度、末根方入。
通井遇阻及处理情况。
2、要求:
绘出通井规、刮管器的示意图,标明外径、长度;油管仗量准确并复核,误差0.03%;下至预计人工井底附近,遇阻后加压10-20KN,连探三次误差0.5m。
(二)替泥浆(洗井):
该工序兼压井功能。
即用设计的压井液(或射孔液)将井筒内的泥浆或其它液体彻底替出,保证井筒内清洁,不影响试油层的流体液性;
1、录取资料项目:
起止时间、方式(正、反替)、深度及替出量,顶替液类型、性能及用量,泵压、排量,出口液性变化情况。
2、要求:
顶替液性能符合设计要求,现场要求进行简易分析,进出口液性一致,用量一般必须大于井筒容积的1.5倍。
(三)试压:
检验人工井底、套管、井口装置是否密封;
1、录取资料项目:
试压起止时间、井口压力变化情况;
2、要求:
一般试15MPa,采油树及大闸门不刺不漏,井口压力30分钟下降不超过0.5MPa为合格。
(四)射孔:
用射孔枪射穿油层套管和管外水泥环及近井地层,在地层和井筒间建立起流体的流通渠道,保证地层流体顺利进入井筒;
1、录取资料项目:
1电缆射孔:
射孔起止时间、层位、井段、厚度,枪型、弹型、孔密、相位角、总孔数、发射率、射孔炮数,射孔液类型及性能,射孔后油气显示、井口压力及其它异常情况。
②油管输送射孔:
井内液面深度,射孔起止时间、层位、井段、厚度,射孔起止时间、层位、井段、厚度,枪型、弹型、孔密、相位角、总孔数、发射率、射孔炮数,射孔液类型及性能,校深方法、时间、油(套)标深度及调整管柱情况,筛管深度、点火方式(投棒、反蹩压、压差式)
2、要求:
发射率85%且未响井段不连续为合格。
(五)诱喷:
用一定的工艺技术手段,降低井筒内的液柱压力,使其低于地层静压,在井筒与地层之间造成一种负压状态,诱使地层流体喷出;一般有替喷和降液面诱喷两种方式。
1、替喷:
用密度小的压井液替换出井筒内密度高的压井液;
录取资料项目:
起止时间、方式(正、反替)、替喷液性及用量、替喷深度、泵压、排量及漏失量。
2、降液面诱喷:
将井筒内的液面,用某种方法将它逐步降低到一定位置(即降低油层回压到一定程度),观察油气能否自喷的方法;一般用于清水压井射孔或用清水替喷后仍不能自喷的井层。
目前降液面诱喷有五种方法:
抽汲(或提捞)、气举、汽化水、液氮、泵排。
一般气举、抽汲(提捞)降液面较浅(2000m以内),汽化水、液氮降液面较深,但为了保护套管,防止变形,一般降液面不超过2500m。
录取资料项目:
①抽汲(或提捞):
起止时间、次数、深度及动液面,出油、水量及累积量,液性及原油含水;
②气举:
起止时间、方式(正、反举)、泵压、出口液量、放回压时间;
③汽化水:
时间、气举方式、泵压,打水时间、泵压、排量、打水量、返出油水量、放回压时间;
④液氮:
起止时间、方式、液氮用量及打入深度、泵压、排量、出口液量、液性;
⑤泵排:
a、螺杆泵:
型号、规格、油管及抽油杆类型及规格,尾管、筛管、锚定器、定子(泵筒)的深度,抽油时间、转速、日产油水量及累积产量、液性及原油含水、油水比;
b、深井泵:
型号、规格、油管及抽油杆类型及规格,尾管、筛管、悬挂器、泵筒深度及防冲距,抽油时间、冲程、冲次。
(六)求产:
试油井通过各种排液方式排液后,地层流体液性合格,即可进行求产。
求产主要是取得地层流体的日产量。
自喷井通过地面分离器计量产量,非自喷井主要通过测液面恢复产量,也采用泵排、抽汲(提捞)等方式。
1、自喷层求产
1自喷油层、含水油层、油水同层
录取资料项目:
求产时间、油嘴、孔板直径、油气水日产量及累积产量,井底流压、温度、油压、套压、地层静压、静温;
2自喷水层、含油水层
录取资料项目:
求产时间、油嘴、孔板直径、测气流量计名称及测气方式,阶段时间产水、油、气量,日产水、油、气量,累产油气水量,生产油气比、气水比,地层流压、静压及温度、井口压力。
3气层、含水气层
录取资料项目:
求产时间,油嘴、孔板直径,日产及累产气、油、水量,地层静压、流压、温度、井口压力。
自喷层求产要求:
a、对自喷油气层:
当自喷正常、含水降至5%以下进行稳定求产,根据油井自喷能力,选择合适油嘴,求产标准为:
日产500t时,连续求产8h,2h计量一次,波动5%
300日产500t时,连续求产16h,2h计量一次,波动10%
100日产300t时,连续求产24h,2h计量一次,波动10%
20日产100t时,连续求产32h,2-4h计量一次,波动10%
日产20t时,连续求产48h,4-8h计量一次,波动15%;
井口压力、产量基本稳定后,测二流压,间隔不少于8小时,如产量、流压下降,则补测第三个流压,间隔不少于8小时;
b、对油水同出层:
排出井筒容积一倍以上或水性稳定后,连续进行48h稳定求产,2h计量一次,4-8h做一次含水分析,含水波动10%
c、对气层:
稳定求产标准为
日产气量50×104m3时,井口压力与产量连续稳定2h以上
日产气量介于10-50×104m3时,井口压力与产量连续稳定4h以上
日产气量10×104m3时,井口压力与产量连续稳定8h以上
d、水层(含油水层):
含油低于30%。
求产标准:
日产20m3时,6mm油嘴求产
20m3时,畅放求产,上述两种工作制度下,均连续求产24小时,产量波动15%,2小时计量一次。
2、间喷层求产:
录取资料项目为:
间喷周期,周期产油、气、水量及累产油气水量,油水比、气油比,地层压力、流压曲线、井口压力
要求:
确定合理的工作制度后,定时或定压求产,并以连续三个间喷周期产量为准,周期产量波动20%。
3、非自喷层求产
录取资料项目:
求产时间、方式、工作制度(测液面点或恢复),日产及累产油、水量,油水比,产层温度
要求:
①油层、含水油层求产:
液面降至套管允许最大掏空深度,必须测一个24小时恢复,并补测两个液面点,两个液面点间隔大于16小时;或测4个以上的液面点,间隔均不少于己于16小时;所用压力计必须是同一支。
2油水同层、水层求产:
水性符合区域规律,测24小时恢复或两个以上液面点,间隔不少于16小时。
3低产层求产
低产油层:
井内液面降至排液标准,测24小时恢复或两个以上液面点,间隔不少于16小时;
低产水层:
判断地层出水即可,有三个样品水性呈趋势性上升;
低产油水同层:
计算油水比
低产气层、气水同层:
降液面至应达位置,测两个液面点(间隔6-8小时),测24小时井口畅放气产量,并同时测取井底流压曲线;
干层:
测24小时恢复,并补测两个液面点(间隔不少于16小时)。
注:
对于非自喷层,均必须通过洗井落实油水量、油水比等资料。
(七)测压:
自喷井测取开井井底流压、关井静压,及井口油压、套压;了解产层能量大小,并为储层改造提供依据。
要求:
1、测地层压力:
井口油、套压力稳定,24小时波动不大于0.5MPa,测点深度距油中不大于100m;
2、测流动压力:
自喷油层每个工作制度求产产量稳定后,测取两个流压,间隔8小时以上,两个流压差值不大于0.5MPa;
3、间喷层求产,必须测一条间喷周期流压曲线。
注:
测地层压力和流动压力必须使用同一支压力计。
(八)洗井、压井:
对非自喷层,洗井落实地层产出油、气、水量,清洁井筒;对自喷层,洗压井主要是保证下步工作顺利进行,压井应做到“压而不死,活而不喷”。
1、录取资料项目:
起止时间、方式、深度,洗井液名称、性质、用量,泵压、排量、漏失量,返出油水量;
2、要求:
洗(压)井液液量不少于井筒容积的1.5倍,连续作业,挤压井时,压井深度必须控制在油层顶界100m以上。
(九)封层:
封闭产层,保证该产层不影响下一层试油资料录取质量。
包括注水泥塞、打桥塞(电缆、油管)、打丢手封隔器等。
录取资料项目及要求:
1、注灰:
起止时间、灰浆密度及用量、泵压及排量、注灰浆深度、反洗深度、候凝深度、实探灰面深度;要求:
封隔工业油气流层时,不得向产层内挤入水泥;直径小于177.8mm的套管,试压12MPa,30min压降不超过0.3MPa为合格;直径大于或等于177.8mm的套管,试压10MPa,30min压降不超过0.3MPa为合格;
2、下电缆桥塞:
时间、型号、规格,点火时间、座封深度、试压;
要求桥塞座封后,试压15MPa,30min压降不超过0.3MPa;
3、下油管桥塞:
桥塞型号、规格、座封方式、座封压力、座封位置、试压情况;要求桥塞座封后,试压15MPa,30min压降不超过0.3MPa;
4、打丢手封隔器:
起止时间、丢封型号、规格,尾管深度、封隔器顶深,丢开前试压时间、压力,投球时间、蹩压时间及压力,试压时间及压力下降情况。
要求:
丢手座封后试压达到规定要求。
一般试压12MPa,30min压降不超过0.5MPa;
(十)资料处理及储层评价:
试油结束后,要编写单层或单井试油总结报告。
单层总结目前采用试油小结形式,主要内容包括:
油井及试油层基础数据,现场施工简况,试油成果数据,油、气、水分析结果,酸化、压裂施工数据,试油结论、评价及建议等内容。
第二部分:
压裂酸化工艺技术
一、压裂
1、概念:
压裂(水利压裂):
向井内泵入高压液体,使井底产生足够高的压力,足以破坏油层的抗压强度,将油层里的岩石造成裂缝,再泵入压裂液,加入支撑剂。
2、原理:
利用地面高压泵组(压裂车组),将具有一定黏度的液体,大排量、高速度地向油层注入,当注入速度大于油层的吸收速度时,就会在井底形成很高的压力,随着这种压力的逐渐升高,超过油层岩石的最小主应力和岩石的扩张强度时,岩石发生破裂形成裂缝(一条或几条),然后继续将携带支撑剂的压裂液注入裂缝中,使裂缝向前延伸,并使裂缝填满支撑剂,这样,在井底附近就形成了渗透性很强的填裂缝,从而改变了井底附近地层油气流动条件,提高油井产能。
3、目的:
改造油层的物理结构性质,促使油层形成裂缝,改善近井地带流体的渗流条件,使流体由径向流动转变成线性流动,降低流体流动阻力,达到油井增产目的。
4、对地层要求:
①、地层要有足够的含油量,即油藏必须具有一定的可采储量;对于重复压裂井层,剩余储量要充分;
②、要有充足的能量,即要有足够高的地层压力(一般压力系数0.8);
③、压裂井层上、下离水层要远;避免压开水层;
④、固井质量好,防止将套管压变形。
5、对井段要求:
射开井段不易过大,一般30~40m较理想;多层合压夹层不易过大。
6、施工要求:
压裂液性能要求:
低滤失,悬砂能力强,磨擦阻力小,稳定性好(耐高温),低残渣。
支撑剂要求:
强度高,圆(球)度好,均匀无杂质,密度适当(低密度)。
施工过程要求:
施工加砂连续,中间不得停泵。
压裂效果评价参数:
缝长、缝高,砂比,顶替量(过量顶替裂缝易闭合),施工曲线。
7、录取资料项目:
施工起止时间、施工方式,压裂层位、井段、岩性,管柱类型、规格及下深,最大、最小、平均泵压、破裂压力,最大、最小、平均排量,压裂液名称、用量(前置液、携砂液、顶替液、平衡液),支撑剂的名称、粒径、加砂量、砂比,压裂施工曲线、停泵后关井扩压井口压力下降曲线。
8、压后冲砂:
录取项目:
起止时间、冲砂方式(正、反),冲砂井段及进尺、冲砂液名称、性质、用量、漏失量,泵压、排量、冲出砂量。
二、酸化
1、概念:
酸化就是通过井眼向地层中注入一种或几种酸液,利用酸液与地层中岩石中的矿物和粘土成分发生化学反应,溶蚀井筒附近的堵塞物质和地层中的某些组分,扩大储层中的连通孔隙或天然裂缝,恢复和提高地层原有的渗透率,增加孔隙、裂缝的导流能力,从而达到增加油气产量的目的。
2、酸化类型:
目前主要有盐酸酸化、土酸酸化、硝酸粉末酸化。
(1)盐酸酸化:
适用于有裂缝或溶洞的碳酸盐岩和碳酸盐含量较高的砂岩地层。
主要是与方解石、白云石反应,生成水溶性氯化物,放出二氧化碳,并将二者从地层中排出。
盐酸酸化原理:
2HCl+CaCO3CaCl2+CO2+H2O
CaMg(CO3)2+4HClCaCl2+MgCl2+2CO2+2H2O
(2)、土酸酸化:
适用于泥质含量较高的砂岩和泥岩地层。
土酸是盐酸和氢氟酸组成的混合酸,盐酸用来溶解地层中碳酸盐类胶结物和部分铁质、铝质成分,氢氟酸可以溶解地层中的硅酸盐矿物和粘土矿物。
土酸酸化原理:
4HF+SiO2SiF4+2H2O
6HF+SiO2H2SiF6+2H2O
16HF+CaAl2Si2O8CaF2+2AlF8+2SiF4+8H2O
由于土酸中的氢氟酸首先与砂岩地层中的碳酸盐岩反应,生成氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)沉淀,发生堵塞,反应式为:
2CaCO3+4HF2CaF2+2CO8+2H2O
CaMg(CO3)2+4HFCaF2+MgF2+2CO8+2H2O
为防止该不利反应的发生,一般在土酸处理前,先用盐酸进行预处理。
(3)、硝酸粉末酸化:
特殊岩性酸化,适用范围广。
特别适用于泥浆污染较严重和自然伤害严重的地层。
3、酸化选井选层原则:
①优先选择地层物性好且存在严重污染堵塞的井层;
②裂缝、微裂缝发育的碳酸盐地层,可进行酸化;
③对于多产层井,应选择分层酸化,并先处理低渗透层;
④对于解堵酸化不彻底的井层,可重复酸化,但酸量、酸浓度应比前一次高;
⑤对于井下套管变形、管外窜槽井,不宜酸化;
⑥对于轻度污染的低渗砂岩地层、高压低渗透层、稠油低渗层,一般不宜酸化。
4、录取资料项目:
酸化起止时间、酸液配方,各类酸液及添加剂的名称、用量、浓度,泵压、排量,替挤酸方式、挤入量,顶替液名称、用量及性质,油管完成深度。
5、要求:
酸化施工前后均应加深油管至油层以下彻底洗井;酸化施工后要即使排酸,注酸8小时之内应加深油管洗井,并进行第一次排酸,以后排酸应连续进行,并以排出液量及氯根变化检查排酸程度。
第三部分:
油井的完井和射孔:
一、油井的完井
完井方式:
指油井的目的层与井底的连通方式、井身结构及完井工艺。
完井方法总要求:
1、使油气层与井底能有效地连通起来;
2、妥善地封隔油气层,防止层间干扰,便于分层开采;
3、克服井壁坍塌和油层出砂的影响,保证油井长期正常开采;
4、能为今后修井与增产措施提供方便;
5、工艺简单,完成速度快,成本低。
目前一般有四种完井方式:
裸眼完井、射孔完井、衬管和尾管完井、砾石填充完井。
裸眼完井:
适用于灰岩、花岗岩、变质岩及较坚硬的致密地层。
分为:
先期裸眼完井:
钻达油气层顶部,下套管固井,再用小钻头钻开油气层,完井;后期裸眼完井:
用同一尺寸的钻头钻过油气层,再把套管下至油气层顶部。
射孔完井:
钻穿油气层,下套管固井,然后下入射孔器,将套管、水泥环直至油气层射开,为油气流入井筒打开通道。
该方法有利于分层开采、注水及增产措施。
目前采用最多。
衬管完井:
与先期裸眼完井相近,是在钻达油气层之前,下套管固井,换小钻头钻开油气层,然后下衬管(筛管或割缝套管),用封隔器固定在套管上,并把套管与衬管间隙堵塞。
尾管完井:
小直径的套管悬挂在上部较大直径的套管上,其余同射孔完井法。
目前辽河一般有177.8挂127.0,244.5挂137.5。
砾石充填完井方法:
人为地在井筒(裸眼或衬管)内充填一定尺寸的砾石,起防砂和保护生产层的目的。
二、射孔:
概念:
射孔是把专门的井下射孔器下放至油层套管内预定的深度,引爆射孔弹爆炸后产生的高能粒子流射穿套管、管外水泥环,并穿进地层一定深度,打开油气层与井筒的通道。
射孔一般分为电缆输送射孔和油管输送射孔两种方式。
(一)电缆输送射孔:
用电缆将射孔器下放到井筒内对套管进行射孔。
适用于已探明的低压油气井的射孔,一般要求井内压井液液柱压力不小于预测地层压力。
电缆射孔分为:
1、过油管射孔:
优点:
①、清水代替泥浆或无固相等高密度压井液,减少了射孔正压差,对地层伤害小;
②、有枪身射孔时,可使全井射孔处在平衡压力下射孔;
③、无枪身射孔时,可配合气举、抽汲等进行全井负压射孔。
缺点:
①、枪身受油管限制,功率小,穿透性差;
②、射孔枪长度受防喷盒限制,需多次下入;
③、不能满足高孔密要求。
2、电缆套管射孔:
优点:
适用性强,施工成功率高,工艺成熟,成本低。
缺点:
高压井难以控制井喷,需压井;不易实现负压射孔;采用有枪身射孔时,不能一次进行长井段射孔。
(二)油管输送式射孔
将射孔器连接在油管(或钻杆)底部下放到井内预定深度对套管进行射孔。
适用于高压油气井、大井段射孔及复杂井况井(水平井、大斜度井、稠油井等)。
该射孔方式一般有三种引爆方式:
机械式(投棒引爆)、压力激发式(油管加压)、环空压差式(套管反蹩压)
优点:
①、采用各种有枪身的射孔器,实现高密度、深穿透、大孔径、多相位射孔;
②、可实现全井最大程度的负压射孔;
③、一次下井可同时射开较长的井段;
④、可在大斜度井、定向井及电缆无法下入的稠油、含硫化氢等复杂疑难油气井进行射孔;
⑤、可用于具有自喷能力的油气井,防喷能力好;
⑥、可用于多种测试工具组合进行射孔-测试联合作业;
⑦、目前新发展的射孔—测试—水力射流泵三联作工艺,一次完成射孔、测试、排液等工作。
缺点:
费用高,工艺复杂。
射孔新发展:
①、复合射孔;
②、张开式过油管射孔;
③、密闭射孔;
④、超正压射孔。
射孔枪系列:
目前辽河油田主要射孔枪型为:
89枪(89弹或102弹)、102枪(102弹或127弹)、127枪(127弹)。
另外还有近一两年试用的89枪延缝射孔。
51枪和73枪现已基本淘汰。
发展方向:
深穿透、低污染、低成本、高效率。
主要参考资料及文献:
1、胜利油田试油作业技术培训教材《试油作业技术》
2、石油天然气总公司试油监督培训教材及记录
3、石油工业出版社《中国油气井测试资料解释范例》
4、石油工业出版社《试井手册》
5、行标《常规试油资料录取规范》、《勘探试油工作规范》
《油气井地层测试资料录取规范》
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