牛小希

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

0 引 言

水平井開發(fā)技術(shù)在大慶油田已經(jīng)開始規(guī)模應(yīng)用，并在大慶外圍油田開發(fā)中見到良好的開發(fā)效果[1-2]。近幾年，利用水平井進(jìn)行注水開發(fā)已經(jīng)在油田開發(fā)中得到應(yīng)用[3-4]。由于水平井井身結(jié)構(gòu)和井內(nèi)注入流體的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜性,導(dǎo)致水平井的注入剖面測(cè)井技術(shù)與傳統(tǒng)的直井測(cè)試技術(shù)相比有著顯著的不同。直井可以直接依靠?jī)x器自身重量或帶加重桿起下，而水平井必須借助外力把儀器送到目的層位，適用于直井流量測(cè)量的技術(shù)不能滿足水平注水井的需要，因此，水平注水井剖面測(cè)試的難點(diǎn)主要是解決儀器在水平段的輸送問題和水平條件下的流量測(cè)量問題。垂直井注入剖面測(cè)井技術(shù)主要有同位素吸水剖面、渦輪流量計(jì)、脈沖中子氧活化測(cè)井儀和電磁流量計(jì)[5]。其中，電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于垂直井注入剖面測(cè)井，具有測(cè)量精度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)[6]。本文利用電磁流量計(jì)開展了不同傾斜角度條件下的模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，電磁流量計(jì)測(cè)量水流量不受井眼角度影響，可以用于水平管流的流量測(cè)量。因此，利用電磁流量計(jì)研制了水平井注入剖面測(cè)井儀器。水平井生產(chǎn)測(cè)井工藝主要有油管輸送工藝、連續(xù)管輸送工藝、硬電纜輸送工藝和牽引器輸送工藝[7-10]。本文采用牽引器研究并試驗(yàn)了適用于水平井籠統(tǒng)注入井的測(cè)井工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)井儀與牽引器的配接，形成了適合水平注水井的注入剖面測(cè)井技術(shù)，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并獲得成功，為水平井注入剖面的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了有效的技術(shù)手段。

1 水平井注入剖面測(cè)井組合儀

水平井注入剖面測(cè)井組合儀是針對(duì)水平井籠統(tǒng)注水井注入剖面測(cè)井專門研制的，儀器結(jié)構(gòu)如圖1所示。井下儀器主要包括通用短節(jié)(遙測(cè)、溫度、壓力和CCL)、電磁流量計(jì)和滾輪式扶正器。測(cè)量參數(shù)包括流量、溫度、壓力、自然伽馬和深度。流量計(jì)采用的是非集流電磁流量計(jì)和集流型電磁流量計(jì)，對(duì)于注入量較大的井采用非集流電磁流量計(jì)，注入量較小的井采用集流型電磁流量計(jì)[11]，測(cè)量方式采用定點(diǎn)測(cè)量。儀器采用遙測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)同時(shí)測(cè)量和傳輸，儀器外徑38 mm，耐壓80 MPa，耐溫150 ℃，流量測(cè)量范圍為1～800 m3/d，測(cè)量精度±5%。

圖1 水平井注入剖面測(cè)井組合儀結(jié)構(gòu)示意圖

2 不同角度情況下的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

為了考察井眼斜度變化對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量流量的影響，開展了非集流電磁流量計(jì)在不同斜度情況下的流量測(cè)量模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)在大慶油田多相流實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，儀器外徑38 mm，模擬井筒內(nèi)徑為124 mm，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)是水，傾斜角度分別為0°、40°、80°和90°(水平)，流量范圍為5～850 m3/d。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在儀器居中條件下，井眼斜度變化對(duì)電磁流量計(jì)的儀表常數(shù)沒有影響，滿量程誤差不大于4%，因此可以應(yīng)用電磁流量計(jì)進(jìn)行水平井注水剖面測(cè)量。不同角度情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同角度情況下的流量標(biāo)定結(jié)果

3 水平井注入剖面測(cè)井工藝

水平井注水井注入剖面測(cè)井工藝原理如圖3所示。在垂直井段，儀器在重力作用下可以通過注入管柱下入到井內(nèi)，注入管柱下端須裝有喇叭口，且喇叭口應(yīng)在造斜點(diǎn)以上，保證測(cè)井完成后儀器順利起出，不發(fā)生卡儀器問題。儀器通過喇叭口以后在重力作用下繼續(xù)向下移動(dòng)，當(dāng)儀器不能靠重力下移時(shí)，啟動(dòng)牽引器，利用牽引器將儀器推送到井底，上提電纜過程中進(jìn)行測(cè)井。

圖3 注入剖面測(cè)井工藝原理示意圖

牽引器采用的是Sondex公司的牽引器[12],如圖4所示。儀器外徑54 mm，長(zhǎng)度7.4 m，牽引力273 kg，耐壓103 MPa，耐溫150 ℃，牽引速度540 m/h。牽引器連接于電纜頭和測(cè)井儀器之間。在水平段和造斜段儀器不能靠自重下放，利用牽引器可以將儀器推送到測(cè)井目的層段。井下牽引器由兩組呈90°交叉分布的驅(qū)動(dòng)臂和扶正器組成。在進(jìn)行井下儀器牽引時(shí)，首先打開牽引器驅(qū)動(dòng)臂，使驅(qū)動(dòng)臂端部的驅(qū)動(dòng)輪支撐到套管壁并保持足夠的正壓力，然后驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的推送。井下儀器牽引過程可在地面進(jìn)行人工控制，通過控制命令和調(diào)整供電電壓可控制井下牽引速度和方向。該牽引器提供了多種井下測(cè)量參數(shù)，包括電纜頭電壓和張力、牽引速度、接箍深度等數(shù)據(jù)，所有這些沿井身測(cè)量到的參數(shù)均可在地面顯示出來，使施工具有安全性和可操作性。當(dāng)斷開電源時(shí), 驅(qū)動(dòng)臂在外力作用下可收回，保證儀器安全取出。

圖4 井下牽引器結(jié)構(gòu)示意圖

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析

2017年9月在大慶油田采油八廠肇X-平X水平井注水井中首次進(jìn)行了水平井注入剖面測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該井斜深2 055.42 m，水平段長(zhǎng)度為568.46 m，試驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^注入剖面測(cè)井了解該井各層段的注水情況，同時(shí)對(duì)水平井測(cè)井工藝、儀器的適用性、井下牽引器及井口輔助裝置等設(shè)備的工作有效性和可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，在密閉條件下錄取到了該井的注入剖面測(cè)井資料，進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量，重復(fù)測(cè)量結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi),測(cè)井成果見表1。該井施工壓力6.0 MPa，注入量45.4 m3/d，有7個(gè)射孔層，分8個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量，2個(gè)層有吸入顯示，其中，P13(1)(1 734～1 767 m)層絕對(duì)吸入量4.5 m3/d，相對(duì)吸入量為9.91 %， P13(1)(1 899～1 943 m)層絕對(duì)吸入量40.9 m3/d，相對(duì)吸入量為90.09%，測(cè)井成果見表1。通過與甲方的交流，再結(jié)合該井的動(dòng)靜態(tài)資料及周圍井的工作狀況，采油廠的地質(zhì)人員認(rèn)為本次測(cè)井結(jié)果能比較準(zhǔn)確地反映該井的注入情況。

表1 肇X-平X電磁流量計(jì)注入剖面測(cè)井解釋成果表

5 結(jié) 論

1)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，在儀器居中條件下，單相水流隨著井眼斜度變化對(duì)電磁流量計(jì)的儀表常數(shù)沒有影響，即井眼斜度變化對(duì)電磁流量計(jì)的流量測(cè)量結(jié)果沒有明顯影響，電磁流量計(jì)能夠滿足水平注水井注入剖面測(cè)井要求。

2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，本文所研究的測(cè)井工藝和測(cè)井儀器能夠滿足水平井籠統(tǒng)注水井注入剖面的測(cè)井要求，目前現(xiàn)場(chǎng)已投入小規(guī)模應(yīng)用，為水平井開發(fā)提供了有效的注入剖面監(jiān)測(cè)手段。