杨税务高温潜山气藏测试射孔联作技术优化

刘述忍 程晓东 赵政嘉 李璐 李金华 陈京原

1.中国石油集团渤海钻探工程有限公司；2.华北油田公司勘探事业部；3.华北油田公司技术监督检验处

河西务潜山带位于冀中坳陷廊固凹陷东部，为北东向断垒潜山带，勘探面积约410 km2，由于奥陶系潜山储层非均质性强，成藏复杂，30多年来潜山勘探一直久攻不克。为了探索冀中坳陷北部非均质碳酸盐岩储层超深层奥陶系潜山的含油气性，寻找油气勘探接替新战场，华北油田于2016年优选河西务潜山带北部的杨税务潜山西高点部署钻探风险探井——安探1x井［1］。该井于2016年7月9日完钻，完钻井深5496 m（垂深5243 m），完钻层位下马家沟组；井深5480 m温度达到177 ℃。上马家沟组中上部5065.2～5203 m作为测试井段，酸压改造施工后，11月8—9日采用Ø16 mm油嘴、Ø60.325 mm孔板放喷求产，日产气40.89×104m3、日产油71.16 m3，油压为 20.01 MPa，获得高产油气流［2］。2017 年，华北油田继续加大勘探力度，深化杨税务潜山地层认识和评价，相继完钻了安探3井和安探2x井，并进行了测试-酸压-试气，均获得了工业油气流。杨税务潜山气藏埋藏深、温度高，对测试技术的可靠性和安全性提出了更高的要求。

目前，我国西部油田超深超高压高温气井钻探数量逐年增多，以MFE+RTTS封隔器和LPRN+RTTS封隔器为主体的测试管柱已不能满足超深超高压高温气井测试施工作业的要求［3-4］。要实现测试管柱既简单又能达到测试目的，近几年在工具选型及管柱结构优化上不断推陈出新，根据井的具体情况集成优化出“两阀一封”、“三阀一封”、“四阀一封”和“五阀一封”等4套适应超深超高压高温气井测试的一体化管柱［5-6］，满足了西部超深超高压高温气井的测试需求。由于西部超深超高压高温气井的地层压力系数高，测试前采用高含固相的高密度压井液压井，测试时间较长，为防止井下管柱长时间测试被埋卡，通常采取在封隔器坐封后将井筒内重浆用无固相压井液替出，然后在无固相压井液中进行测试放喷求产［5，7］。然而，杨税务潜山储层的压力系数低，为了进一步简化测试管柱，需要根据杨税务潜山气藏区域储层特征和井筒条件优化测试管柱，制定合理的测试方案，为录取科学的储层资料提供技术支撑，从而深化勘探地质人员对杨税务潜山储层的认识和评价。

因此，通过杨税务潜山高温气藏测试技术所面临的难点研究，配套集成了适合于该潜山高温气藏的测试管柱，制定了合理的测试工作制度，并对测试施工过程和解释结果进行了分析，有效地解决了杨税务潜山高温气藏测试难题，提高了测试成功率，保证了深层油气藏勘探的顺利进行。

1 杨税务高温潜山气藏测试技术难点

（1）井深大。安探1x井的储层深度为5086.60 m，储层垂深为4927.66 m；安探2x井的储层深度为5366.40 m，储层垂深为5270.46 m；安探3井的储层深度为5421.70 m，储层垂深为5414.62 m。井下管柱在高温条件下处于极限工作环境，测试工具操作难度增大，管柱、配合接头容易挤毁、变形，甚至破损断裂，施工风险极大。另外，测试管柱需要在小井眼内进行测试施工，如安探2x井井身结构为Ø177.80 mm技术套管内悬挂Ø127 mm的油层套管（4610.46～5896.00 m），工具尺寸小，强度低，间隙小，施工时稍有不当就易出现井下埋卡等复杂情况［7-8］。

（2）温度高。如果采用固相完井液，完井液成分容易老化而埋卡封隔器，因此高温环境对井筒液体性能的影响极大；工具的橡胶密封件在高温条件下易发生脆化甚至碳化，强度大大减弱，密封性能降低。高温环境还容易造成电子压力计失灵、工具材料性能退化、改变封隔器等工具受力造成测试阀误动作等［9］。

（3）射孔跨距长。杨税务高温潜山气藏所钻的安探1x井、安探2x井和安探3井的射孔跨距分别为91.4 m、158 m和73.4 m。在测试射孔联作工艺中，夹层一般采用夹层枪而不使用油管和增压装置，所以夹层枪跨度长，火药敏感性差，大跨距射孔容易出现“断点”。火工品和射孔器材必须进行优化选配以满足该区域储层高温条件下射孔作业的需要。

2 杨税务潜山高温气藏测试工艺优化

2.1 测试射孔联作管柱优化

高温井测试一般都要采用测试射孔联作方式，即一趟管柱完成射孔和测试作业［10］。测试射孔管柱一方面要能够实现测试管柱的基本功能，另一方面要简单可行以降低潜在风险。因此，需要科学配置管柱组成，尽可能地减少工具数量和操作次数，保证高温井施工的成功率。

根据以上考虑，由于杨税务潜山高温气藏的压力系统为正常压力系统，诱喷方式不需要替液，直接掏空即可，因此集成配套了适用于杨税务潜山高温气藏的负压测试阀射孔联作管柱，采用一开一关一开放喷工作制度。管柱从上到下包括油管+校深短节+油管+加强型RDS循环阀+加强型负压测试阀+加强型RD循环阀+油管+电子压力计托筒+机械压力机托筒+液压旁通+RTTS安全接头+传压接头+RTTS封隔器+扶正器+减震器+筛管密封接头+油管+压差延时点火头+射孔枪，负压测试阀射孔管柱简称“三阀一封”，结构见图1。

图1 负压测试阀射孔联作管柱示意图Fig. 1 Schematic combined string of negative test valve and perforation

RDS循环阀、负压测试阀和RD循环阀均带有破裂盘结构［11-12］，通过设置不同破裂压力的破裂盘依次操作负压测试阀、RDS循环阀和RD循环阀，完成开井、关井和循环的功能。首先，环空打低压，负压测试阀的破裂盘破裂，心轴带动操作臂开启球阀，完成开井，同时射孔枪延时起爆，完成射孔；开井至设定时间或根据井口泡泡头显示情况，从环空打一个中等压力，RDS循环阀的破裂盘破裂，下端球阀关闭完成关井动作，同时上端循环孔打开，油套连通；完成关井恢复后，如果地层有产出，用高密度压井液压井，根据设定压力和压井液密度计算出环空需要的操作压力，打压后RD循环阀的破裂盘破裂，循环孔打开，RDS球阀以下的油套连通，可以循环压井，然后解封，如果地层没有产出，可直接解封。

2.2 射孔器材优选

目前，国内射孔弹常用作火工品的材料有HMX、HNS、PYX［13］。这几种材料在不同温度下的耐温时效性如图2所示。从图2可以看出，只有HNS和PYX两种材料能够满足杨税务高温潜山气藏储层射孔要求。考虑经济效益，优选出火工品材料为HNS。以HNS为火工品材料的超高温深穿透射孔弹主要有四川射孔弹厂的DP36HNS25-9和川南692厂的DP36HNS25-1，两者的射孔穿深分别为560 m和641 m，选择DP36HNS25-1用作目标区块测试射孔联作施工射孔弹。

图2 不同温度下各种材料的耐温时效性Fig. 2 High-temperature aging of various materials at different temperatures

3 应用实例

2016—2017年采用负压测试阀射孔联作工艺对安探1x井、安探2x井和安探3井进行了施工，工艺均成功，而且录取的储层测试资料齐全、准确。以安探2x井为例对施工过程及测试结果进行分析。

安探2x井位于河北省廊坊市广阳区北旺乡大枣林村西南140 m，是冀中坳陷廊固凹陷河西务构造带杨税务潜山构造安探1东潜山南高点的一口预探井。该井2016年12月16日开钻，2017年4月30日完钻，完钻层位寒武系，完钻井深5899.00 m，最大井斜深度5825.00 m，最大井斜23.5°，方位角354°。本次试油井段为上马家沟组（O2s）和下马家沟组（O2x），射孔井段 5287.40～5445.40 m，射孔跨距 158 m，实射厚度45.20 m。完钻后Ø177.80 mm技术套管下入深度10.10～4873.00 m，Ø127.00 mm油层套管下入深度4610.46～5896.00 m。测试目的是求取储层液性、产能、压力及相关地层参数。采用一开一关一开放喷的工作制度，RTTS封隔器坐封位置为5235.78 m，压井液为清水，密度1.0 g/cm3，测试前加清水液垫2686.53 m，容积6.38 m3。测试管柱组成见图1。施工程序如表1所示。

表1 安探2x井负压测试阀射孔联作施工程序Table 1 Construction procedure of combined operation of negative pressure test valve and perforation in Well Antan 2x

图3表示的是安探2x井测试时间-压力历史展开图。电子压力计回放出的数据真实地记录了井底压力的动态变化，获得了清晰、完整的压力曲线，其形态反映出封隔器密封良好，测试开井、关井操作准确无误，测试工艺成功。

根据9月21日12:00—20:00放喷数据折产，油嘴直径6 mm，油压7.92～8.33 MPa，孔板直径19.05 mm，分离器压力 2.17～1.70 MPa，产油 3.67 m3，折日产油11.01 m3，日产气31180 m3。依据石油天然气行业标准SY/T 6293—2008《勘探试油工作规范》相应条款，结合测试期间放喷定产情况和试油定性标准，该层测试结论为凝析气层。

图3 安探2x井测试时间-压力历史展开图Fig. 3 Expanded view of test time-pressure historу of Well Antan 2x

关井外推压力55.90 MPa作为原始地层压力，测点深度5215.37 m，测点垂深5131.05 m，由于产出为气，测试层较厚，未进行梯度测试，借用安探1x井0.555 MPa/100 m压力梯度折到储层中部5366.40 m（垂深5270.46 m）压力56.67 MPa，压力系数为1.10（供参考），属正常地层压力系统。本井测点温度178.3 ℃。对一次关井数据进行双对数-导数曲线分析，从图4可以看出，导数曲线在井储阶段后出现了明显的裂缝特征，后期出现“凹”字形态，为双重孔隙油藏特征，由此选用变井储+裂缝+双孔油藏模型定量拟合，求得气相有效渗透率0.011 mD，表皮因数-3.01，弹性储能比0.022，无量纲窜流系数7.67×10-5，测试结果反映储层渗透性较低，近井筒地带存在轻微污染。

图4 安探2x井的关井双对数曲线Fig. 4 Log-log plot of Well Antan 2x during shutdown

4 结论

（1）针对杨税务潜山高温气藏井深大、井底温度高的测试技术难点，优化了负压测试阀射孔联作管柱，该管柱的测试阀主要由负压测试阀、RDS循环阀和RD循环阀组成。

（2）根据火工品的耐温性能和射孔弹的穿深数据，优选了川南692厂的超高温深穿透射孔弹DP36HNS25-1用作杨税务高温潜山气藏测试射孔联作施工射孔弹。

（3）杨税务潜山高温气藏3口井的应用结果表明，负压测试阀射孔联作管柱和超高温深穿透射孔弹能够满足杨税务高温潜山气藏测试射孔联作施工的要求，提高了测试层资料录取的正确性和完整性，具有较好的应用推广前景。

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