浅析静压测试在海上油气田的应用

石洪 黄佳

摘 要：介绍了海上油气田静压测试设备的选用方式，梳理了电子压力计的使用注意事项，同时分析了钢丝作业静压测试施工原则及压温数据的合理解析，对如何高效开展海上油气田储层能力监测具有一定的指导借鉴作用。

关键词：海上油气田;静压;电子压力计;钢丝作业

0 引言

在油田开发过程中，静压是油水井在关井后，压力恢复到稳定状态时所测得的油层中部压力，是衡量地层能量的标志。海上油气田井下压力温度录取任务需要依靠钢丝作业来实现，其原理是利用缠绕在试井绞车上的钢丝，通过机械的上下提放对电子压力计进行操作，录取井下压力温度数据。通过井下静压数据及压力梯度测试结构，可以折算出包括油层基准面垂深在内的任一位置地层压力。

对电子压力计等测压设备的正确认知和使用、对静压测试施工流程的掌握和对测试数据的合理提取分析，是一名压力计测试工程师必须具备的专业技能，也是其为石油公司提供高效测试服务的重要手段。

1 测压设备的选用

测压设备主要是指入井的电子压力计，其为高精度的压力温度测井仪器，工作原理是将温压传感器及数据存储记录仪封装在筒状金属外壳内，再通过电池供电来录取井内的温度压力数据[1]。测试结束后，将其从井中取出并与计算机相连，按照预定的控制程序将存储的压力、温度信号进行回放。

1.1    应变式压力计

应变式压力计是一种压阻式传感器，可利用弹性敏感元件和电阻应变计将被测压力转换为相应电阻变化的压力传感器。此类膜片式压力传感器采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，将压力变化情况通过电阻的变化反映给数据存储记录仪的数模转换系统。如果用单晶硅结合可以作为半导体敏感元件的蓝宝石（三氧化二铝），不但可以增加强度，而且具有更好的弹性，同时还能不受温度干扰，因此单晶硅膜片经常被用于制作（耐）高温压力计。

1.2    石英压力计

石英晶体在常压环境下的振荡频率为32 768次/s，而石英压力计的原理就是依据二氧化硅本身的压电效应，利用其本身的振荡频率随外力的改变而改变的特性，来反映外界压力环境的具体情况。石英晶体是频率控制元件，本身具有以频率的方式输出数字的特性，而且其还具有抗干扰性，消除了模/数转换的复杂环节及误差，同时不受噪声影响。因此石英压力计的测量精度高于应变式压力计，但成本较为昂贵。

1.3    两种压力计特性对比

如表1所示，石英压力计在精度、分辨率及漂移情况上具有一定优势，但应变式压力计的蓝宝石耐高温特性更好，使其能够应用于特殊环境。

2 电子压力计的使用注意事项

2.1    电子压力计的三种工作状态[2]

（1）采集状态。通过计算机将压力计数据采集程序编制好后，将电池插接在传感器存储短节上，压力计则进入采集状态。（2）等待状态。当压力计没有采集数据时则进入等待状态（比如两个数据点之间的时间间隔）。所有的压力计都设计为采集完一组数据后自动进入等待状态。（3）通信状态。当压力计、数据盒和计算机连接在一起的时候，进入通信状态。在这种状态下，通过专用的操作软件可以对压力计进行编程、回放数据等操作。

2.2    使用注意事项

（1）在每次测试之前，检查电子压力计的所有“O”型密封圈的完好程度。（2）电子压力计在入井工作前，应该在地面上对其进行模拟检测，并确保合格。记录少许数据并回放到计算机，查看压力计是否处于良好工作状态。（3）电子压力计下井前应使用验电器对电池进行验电。（4）连接压力计电池，准确记录上下压力计电池连接的时间。（5）电子压力计与钢丝工具串之间应通过减震器进行过渡[3]。（6）电子压力计在井下录取温度压力过程中，一般需要将两支压力计进行串接后同时下井，一用一备，同时也便于对比数据。

3 静压测试施工原则

对于海上油气田，以电泵侧挂的Y型生产管柱为例，其静压测试步骤为：（1）落实井下生产滑套的开启状态，在测压前要保证已关井72 h;（2）钢丝作业打捞堵塞器，保证钢丝压力测试通道的建立;（3）通井至测试位置，落实管柱通畅性，保证钢丝试井期间工具仪器的正常下入;（4）按照测试要求保证所有测试层位的生产滑套为开启状态;（5）钢丝工具串携带电子压力计下至油层中部位置，停点30 min，向上每隔100 m停点20 min，共计5个压力梯度位置，井口位置停点10 min并记录井口压力;（6）投Y堵，恢复原井状态，起泵生产。

关井指的是关断油井与地面设备的所有联系，即完全关闭油管翼阀及套管翼阀，而不是仅仅停泵。若采用分层静压测试，则需要钢丝作业开关滑套来回换层，层与层之间稳定24 h后进行静压测试[4]。

4 压温数据分析

图1、图2分别是一次下井的两支电子压力计的压温测试曲线图，图1为上部压力计的测试数据，图2为下部压力计的测试数据。黑线代表压力曲线，灰线代表温度曲线，可以看出两支压力计的数据重复性较好。

4.1    压力数据分析

对于图1所示的上部压力计的黑色压力数据曲线：

A段为一条直线，代表压力计连接电池后下井前感受的大气压力;B段，代表压力计在防喷管内时，打开采油树清蜡阀门，井液进入防喷管后，压力计感受到井液压力的变化趋势;C段，代表井液充满防喷管后，压力计停点10 min感受到的稳定压力;D段，代表压力计入井至油层中部期间所感受到的井內压力变化情况;E段，代表压力计在油层中部位置停点30 min所测量到的地层压力;F段，代表每上提100 m并停点20 min所测量的4个压力梯度，由于关井72 h以后，仪器才下入到油层中部进行梯度测试，因此井下压力场较稳定，测出的梯度曲线较为平直;G段，代表压力梯度测试结束后，压力计上提至井口位置所测试到的井内压力变化情况;H段，代表在井口位置停点10 min测试的井口压力;I段，代表采油树清蜡阀门关闭后，防喷系统压力放空过程中，压力计所记录的井口防喷管内压力变化情况;J段，代表压力计从防喷管内取出后所感受的大气压力。

4.2    温度数据分析

对于图2所示的下部压力计的灰色温度数据曲线：

A段，代表压力计连接电池后下井前感受的空气温度;B段，代表压力计在防喷管内时，打开采油树清蜡阀门，井液进入防喷管并停点10 min，压力计感受到井液压力的变化趋势;C段，代表压力计入井至油层中部期间所感受到的井内温度变化情况;D段，代表压力计在油层中部位置停点30 min所测量到的温度压力;E段，代表每上提100 m并停点20 min所测量的4个温度梯度;F段，代表温压梯度测试结束后，压力计上提至井口位置所测试到的井内温度变化情况;G段，代表压力计在井口位置停点10 min并关闭采油树清蜡阀门，防喷系统压力放空过程中，压力计所记录的井口防喷管内温度变化情况;H段，代表压力计从防喷管内取出后到电池拔除前所感受的空气温度。

5 结语

（1）试井压力计的选择，取决于测试精度的要求、现场施工环境及综合施工成本。（2）电子压力计的使用是否正确及静压测试的原则是否合理，直接决定着井下数据录取的准确性。（3）对电子压力计所记录压力温度数据的有效识别是压力计工程师及试井解释工程师的基础技能。

[参考文献]

[1] 李丽娜.井下存储式电子压力计[J].油气田地面工程，2014，33（9）：116-117.

[2] 贾丹枫.高温电子压力计在庆深气田的应用及问题分析[J].油气井测试，2008，17（5）：46-47.

[3] 陈永，卢久涛，吴国冬，等.井下电子压力计减振装置[J].油气田地面工程，2012，31（7）：92.

[4] 聂贵岭，张亚利，杨奎，等.油井压力测试技术在安塞油田杏河区的应用[J].江汉石油职工大学学报，2011，24（3）：41-43.

收稿日期：2020-11-18

作者简介：石洪（1983—），男，四川人，工程师，主要从事海上油气田增产增注技术工作。