测试作业之井筒完整性标准

张绍槐

西安石油大学

在钻井完井作业中要进行测井，在预探井和评价井的井筒测试期间尤其要重视井筒完整性。测试作业包括用测试管柱和地层测试工具进行测试和取样，以及用测录井装置进行电缆测试。 其目的是通过测录井工作来了解该井地质剖面、岩性识别、油气层流体性质、压力、温度、产能等，有时还需要通过试井作业检测地层表皮因数等，根据取样分析结果和测录井资料决定下一步作业是进行完井交接，还是射孔或压裂酸化作业后再进行测试，或者是否需要加深或侧钻作业等。本文旨在用井筒屏障组件来建立符合标准的井筒屏障并附加若干要求来保证在过平衡、平衡、欠平衡各种条件下的测试作业处于安全状态。

1 井筒屏障图解

对每口测试作业井的井筒屏障组件应该准备到位并做出图解。本文选择了海洋井测试作业的井筒屏障图解（图1～图4），陆地井可简化某些部件。

图1 测试-过平衡环空流体的循环和建立不间断压力系统Fig. 1 The circulation of fluid in testing-overbalance annulus and the establishment of continuous pressure system

图2 测试-欠平衡环空流体的循环和建立不间断压力系统Fig. 2 The circulation of fluid in testing-underbalance annulus and the establishment of continuous pressure system

图3 测试-下入测试管柱并将其卸开Fig. 3 Testing-run and break out the testing string

图4 在井筒测试时起出和下入电测电缆以及变换电测装备Fig. 4 Trip out and in electric logging conducting wire and change electric logging wire equipment during well testing

2 井筒屏障验收要求

2.1 基本要求

（1）能够用防喷器封隔密封测试管柱。对海洋钻井作业还能够在测试作业时从防喷器的全闭闸板/剪切闸板以下隔开测试管柱。

（2）能够密封下入的管柱/油管并密封井筒。

（3）能够借助于地面测试井口装置和注液泵或高压（水泥车）泵，用循环压井液进行压井，同时使用本井装备的拷克管汇以及液/气分离器进行压井作业。

（4）能够全程用测试管柱建立循环通道。

2.2 附加验收要求

表1为测试作业时附加的屏障组件验收要求。

表1 附加的屏障组件验收要求Table 1 Additional acceptance requirements on barrier components

3 井控程序

表2给出了几种复杂情况下应采用的井控程序。在井筒测试期间，井队长、司钻应该全程在平台上，同时钻井测试工具或/和海水面以下的测试树（SSTT）等装备应该置于平台上以备用。

表2 测试作业中井控程序Table 2 Well control procedure in the process of testing operation

每个井队每次起钻后实训：（1）按计划和应急释放海面以下测试树的要求对每一步操作进行训练；（2）海底以上的主要漏失测压测试（在井筒计划中所包括的决策树内容）。

4 井筒屏障设计准则

测试作业的方法、程序和设备的选择应该依据安全因素和风险情况由环境、作业效率及成本效益等来确定。应确定并解释说明限定界限和井筒屏障的测试作业程序。

4.1 井筒压力设计依据

（1）最大孔隙压力；

（2）对过油管射孔枪点火的最大压力；

（3）最大的下推挤注液体的压力（关闭的管柱压力 +7 MPa）。

4.2 载荷设计依据

测试管柱的所有部件都应能够承受实际载荷检验。需要计算轴向和三轴向载荷并检测校核作用在油管管柱和测试管柱部件的强度。需要了解测试管柱内压力、外挤力和拉伸的额定值等级，并能够识别其薄弱部位。

表3是测试作业时应该考虑的实际载荷。要求井筒管柱及其组成部件能够承受所有计划的载荷与应力和/或预期的载荷与应力，包括在井控情况下可能诱发的载荷与应力。最小系数应按NORSOK D-010 V4 及验收表要求设计［1］。

表3 测试作业的载荷设计要求Table 3 Load type of testing operation

4.3 测试准备工作和测前会议内容

（1）井筒测试设计提纲；

（2）预期的压力、温度和流量/流速；

（3）预期的作业时间；

（4）应急措施，包括自动系统和手动系统的应急关闭计划；

（5）风险分析结果，包括对井下和地面设备的材料选择应该考虑H2S存在的可能性；

（6）井筒测试关井（停止作业）系统及其功能；

（7）钻机应急关闭系统的说明；

（8）组织的和职责的解释说明；

（9）强调专门的安全禁令（吸烟、焊接、研磨、使用无遮挡框架和在无措施区域的活动）；

（10）手动的关井和应急开关按纽位置；

（11）防火设备的位置；

（12）排放和油溅等注意事项。

4.4 特殊测试作业要求

4.4.1 水合物防治 在测试管柱中和地面的关键部位使用添加了化学剂的注入液，用于防治和消除水合物。环空流体的选择应该考虑在油管测试或顶替碳氢化合物到海面以下测试树（SSTT）附近时水合物生成的风险。

4.4.2 用过平衡环空流体进行井筒测试 应该在用欠平衡井筒流体顶替过平衡井筒流体之前进行生产尾管、尾管挂和尾管鞋的入流测试。测试方法如下：

（1）考虑到入流测试阀的安全极限值，在入流测试时用小于封隔器流体承压能力的流体压力进行测试；

（2）入流测试时应考虑到热效应；

（3）油层套管应用封隔器、流体进行压力测试，依此设计井筒压力；

（4）井筒封隔器应该从低到最大压差10%进行压力测试；

（5）用于顶替的压井液应在罐中备好待用，压井液备量为全井筒体积的50%。

4.4.3 深水井测试 应该评估由于在深水中的冷却效应而产生的作业风险（水合物、结蜡和沥青）。选择环空流体应考虑流体的热传导和它们在井口装置的深度位置形成最大流动温度的能力。

4.4.4 释放海面以下测试树 在浮式船上进行测试作业（按计划内和应急作业时），应该释放海面以下的测试树（SSTT）和钻井隔水导管。

如果需要释放测试管柱且时间允许的话（有计划安排的），应采用下列方法：

（1）关闭井下测试阀，打开循环阀并循环压井液进入管柱（仅在环空过平衡压力情况下）；

（2）下压管柱或下放管柱部件进入油气层；

（3）关闭井下测试阀和海面以下的测试树（SSTT）。入流测试之前先释放测试树。

如果时间不允许的话，应启用应急脱开程序。应急释放程序应有文件规定并有总结。应该评估海洋隔水导管的释放对环境造成的影响。

5 结论

（1）在预探井和评价井中要根据测试作业取得的资料确定油气层流体性质、压力、温度、产能等，从而决定该井下一步是否可以进行完井作业以及完井作业要不要进行压裂、酸化，还是该井要继续加深或侧钻等，所以测试作业在整个生命周期中是很重要的一个环节。

（2）测试作业涉及多种测试方法、测试管柱结构，测试时可以采用过平衡压力、平衡压力或者欠平衡压力不同压力循环系统，并涉及井控活动、防止水合物形成等复杂情况，所以测试作业的设计与实施必须符合井筒完整性标准。

附表1 屏障组件：就地地层验收表［1］Accompanying table 1 Acceptance table of in-situ formation

附表2 屏障组件：测试管柱验收表Accompanying table 2 Acceptance table of well test string