交互式试井技术在探井测试中的应用

门雪涛(中法渤海地质服务有限公司，天津 300450)

0 引言

电子压力计是试井过程中不可或缺的重要仪器，其可以获得大量的井下数据为试井解释提供数据基础。电子压力计主要包括直读式和存储式两种类型，其中存储式电子压力计在实际作业中应用更为广泛。在进行试井作业时，将存储式电子压力计随测试管柱下入井中，试井作业结束之后将其取出，通过回放了解井下的温度以及压力信息，并用于试井评价解释。这种方式操作简单方便，只要确保存储式压力计能够在井下正常工作便可以满足试井需求。特别是在关井状态下，可以获得更为完整准确的井中压力、温度等数据信息[1]。但在试井作业过程中，井下工况往往非常复杂，存储式压力计在井下工作状态是否正常以及其获取的数据能否有效满足试井解释需求，要起出测试管柱之后对数据进行回放才能够确认。如果存储式压力计在井下工作时遇到问题，地面工作人员不能及时了解，因此难以第一时间进行处理，导致这种数据获取方式存在一定的盲目性[2]。待管柱起出之后如果获取数值质量不合格，需要重新下测试管柱进行试井，不仅会影响测试效率，还会显著增加试井成本。高庆春[3]指出现阶段我国油气田在进行试井作业时，试井时间通常仅可以满足基本试井解释需求，待双对数曲线平面径向流出现便结束，这导致关井压力恢复时间过短，对试井压力恢复解释质量产生负面影响。汪宏伟等[4]研究表示在对注水井进行试井时，其井口一直处于高压状态，若井口闸门发生泄漏或者配水间分水闸门窜，便可能导致试井失败，如果采用存储式压力计无法在其起出之前对试井失败原因进行准确判断。曹运兴等[5]表示对于低压低渗储层来说，由于其压力扩散速度较慢，在进行试井时适当延长测试时间可以提升试井解释结果的准确性，但是如果采用存储式压力计难以明确应该延长的测试时间。

直读式电子压力计主要为将电缆与压力计相连，然后通过绞车将压力计下入井中，这样压力计在井下所获取的压力以及温度等数据信息便可以通过电缆实时传输到地面，并在计算机上进行实时显示。工作人员通过对数据进行处理分析，便可以了解井下温压系统情况以及压力计工作状态，如果发现压力计存在问题便可以马上进行更换，有效保障数据获取质量。殷世江等[6]表示对于高压高产井来说，在应用直读式电子压力计时建议压力计的传感器采用石英，并且在压力计上附加加重杆，便于其能够顺利下入井中。何银达等[7]指出电缆直读试井工艺具有良好的数据传输效率以及实时性，不足之处为不能进行井底关井作业，只能进行井口关井，这样只能获得井底压力和温度的静态数据。同时受到井筒储集效应影响，获取数据的准确性和可靠性降低，对于低压低渗井来说这种情况更为严重，为了克服该问题需要延长关井时间，但是这样会增加试井成本。

针对上述两种试井工艺存在的问题，本文提出交互式试井技术。该技术不仅可以在地面实时了解井下的压力、温度等信息，还可以在井下关井状态下应用，同时还可以避开井筒储集效应的负面影响，提升数据精度。本文将该技术应用于海上探井测试中，可以及时发现径向流，缩短关井时间，在低压低渗等常规试井工艺难以获取资料的困难井也可以获取准确完整的井下数据。

1 交互式试井工艺原理

试井的主要目的是为了研究油藏渗流特征以及储层地质参数，估算油藏储量规模，明确供油半径等，为油藏油藏调剖方案制定以及注采结构优化调整等提供支持。交互式试井也被称之为电缆直读试井技术，其主要包括地下和地上两部分：地下部分主要为工具载体、电子压力计、测试阀、数据信号发射器和接收器、无线传输装置等；地上部分主要为地面显示控制装置、电缆绞车、计算机等，如图1 和图2 所示。

图1 交互式试井地下部分

图2 交互式试井地面部分

信号发射装置与LPR-N 测试阀连接，在进行试井时随着管柱下入井中。通过LPR-N 测试阀管壁通道连接压力计传压口，这样在关井状态下电子压力计也可以对油藏温度、压力等变化情况进行监测。通过电缆将带有数据信号接收器的直读工具串下入井中，并在合适位置固定，阀下电力压力计便可以获取油藏中的温度和压力数据。然后通过无线传输装置和信号发射器将获取数据实时发送出去，电缆携带的信号接收器接收到信号之后，经过一定的预处理便会将信号通过电缆传输到地面。

交互式试井技术通过试井工具与井下测试工具之间的协同配合，以及井下无线信号传输模式，可以在井下阀开关状态下实现地面试井数据直接读取。交互式试井工具保留了常规全通径测试工具酸化、压裂以及射孔等联合功能，同时在地面可以实现对井下数据的实时采集和监测。此外，该技术对传统试井工具难以或者无法实现的低压低渗井、高压油气井以及井况较差的裸眼井等均可以实现试井数据的地面直读。

2 技术特点分析

交互式试井技术可以通过两种方式来获取井中温度、压力等数据：一是在地面对井中温度压力数据进行直接读取；二是采用交互方式来获取井中温度压力数据。这两种方式具有明显的特点：地面直读方式是通过电缆将电子压力计下入井中实现对井中温度和压力参数的观测，这种方式的优点为在交互式试井技术出现问题时，能够对井中温度压力等数据继续进行测量，为放喷求产科学选择油嘴提供依据。这种方式的不足为在进行试井时无法获得测试阀以下深度的温度压力数据。交互方式是对地面直读方式的有效补充，两者相互结合，能够克服地面直读方式的不足，又可以保障井内观测数据的连续获取。

3 实际应用

本文将交互式试井技术应用于我国海上某预探井的试井作业，该井所在海域水深为26.6 m，通过自升式钻井平台开展试井作业。测试层位深度为2 850～2 865 m，为含砾细砂岩储层，孔隙度为22.0%，泥质含量为5.5%，含水饱和度为43.8%，测井解释结果为油层，具有良好的物性。

采用四开四关的测试程序对该层位进行DST 测试，在二开、三开和四开时均获得一个工作制度下的产能，DST 测试总时间为50.6 h，包括开井时间32.3 h和关井时间18.3 h，共产原油322.4 m3。

3.1 求产工作制度

在对海上油气井进行DST 测试时，工作制度选取需要考虑如下方面：

(1)井底流动需要达到稳定状态，通常要求求产稳定时间不能低于4 h。对于油层来说1 h 内压力变化幅度不能超过0.1 MPa，产量变化幅度不能超过10%；对于气层来说1 h 内压力变化幅度不能超过0.07 MPa，产量变化幅度不能超过5%。

一、围绕国家重大战略做好物流业的保障。要推进制造业强国的战略，围绕乡村战略，构建农业农村物流体系，围绕京津冀协同发展、长江经济带和粤港澳大湾区的战略，围绕社会物流保障体系，构建符合“一带一路”建设需要的物流保障网络，积极融入全球供应链体系。

(2)对生产压差和压降进行有效控制，避免地层出水出砂。

(3)在满足上述条件下，尽量调大油嘴放喷求产，有助于获得地层最大供给能力[8]。

对该井进行DST 测试，开井期间可以通过交互式试井技术实时获得井中的温度、压力等参数，然后基于井口压力、实时产量变化情况以及含水含砂监测情况，结合压差压降，便可以选择合理的求产工作制度。

在进行二开时，在井中下入交互式试井工具，对井底的温压变化情况进行实时监测。待原油流出井口之后，综合考虑井口压力、实时产量变化情况以及含水含砂监测情况，从小到大逐渐调大油嘴。待油嘴达到11.11 mm 时，井下以及地面产能均趋于稳定。通过计算可知，压降区间范围为6.2%～6.5%，相对较小。在该工作制度下求产，获得日产油331 m3，日产气5.25×104m3。

三开井作业程序与二开井保持一致。在油嘴达到12.70 mm 时，井下以及地面产能均趋于稳定。通过计算可知，压降区间范围为7.8%～8.3%，相对较小。在该工作制度下求产，获得日产油423 m3，日产气6.04×104m3。

基于上述二开井和三开井计算得到的压降均偏小，在进行四开井时继续调大油嘴，并在该过程中对出水出砂情况进行实时监测。在四开时选取15.88 mm油嘴进行放喷求产，通过计算可知，压降区间范围为10.4%～11.7%。在该工作制度下求产，获得日产油562 m3，日产气8.80×104m3。

3.2 关井时间控制

基于测试操作技术手册，如果在关井期间井底压力没有发生变化，那么应控制关井时间超过开井流动时间的两倍。在刚开始关井时，下入交互式试井工具，对井下温度、压力数据进行监测，并对获取的数据进行现场解释。如果出现双对数曲线的形式可以表明当前关井恢复所处的阶段，为判断关井恢复是否到位提供依据。

该井二开时间为7.5 h，基于上述分析二关井时间不能低于15.0 h。在二关井5.0 h 后基于关井恢复压力数据绘制双对数曲线，如图3 所示，可以看到井中压力逐渐趋于稳定。为了确保地层压力恢复到位，继续关井4.0 h，观察双对数曲线的变化情况，此时测井解释为径向流直线段，已经具备了测试关井恢复要求，因此结束关井，该关井时间比技术手册理论关井时间节约6.0 h。

图3 二关井5.0 h后基于关井恢复压力数据绘制的双对数曲线

3.3 求产期间压降对比

对存储式电力压力计数据进行回放，可以得到求产时最终的压降数据结果。二开井时油嘴为11.11 mm，交互式和存储式求产压降分别为6.4 MPa 和6.6 MPa，误差为3%；三开井时油嘴为12.70 mm，交互式和存储式求产压降分别为8.09 MPa 和8.48 MPa，误差为4.6%；四开井时油嘴为15.88 mm，交互式和存储式求产压降分别为11.15 MPa 和11.78 MPa，误差为5.4%。对比结果显示，基于交互式直读方法得到的压降值与存储式方法得到的数值差异较小，误差在5.5% 内，结果表明交互式试井方式具有较高的精度和较好的适用性。

3.4 关井恢复解释对比

对存储压力计回放得到的记录数据进行处理分析，得到二关井期间的双对数曲线图，如图4 所示。对比图3 和图4 可知，基于交互式试井数据和存储压力计回放数据解释的双对数曲线均出现了较为明显的径向流段，并且两者出现时间基本一致，这也表明了交互式试井技术的准确性。

图4 基于存储压力计数据得到的双对数曲线图

基于交互式试井数据和存储压力计回放数据进行解释，均采用均质油藏+1 条断层(定压边界)解释模型，其中交互式试井解释渗透率为148 mD，表皮系数为3.17，原始地层压力为27.94 MPa，认为井筒存在一定污染，后期有变好趋势；存储压力计回放数据解释渗透率为157 mD，表皮系数为4.28，原始地层压力为28.07 MPa，认为井筒存在一定污染，后期物性变好。可见，基于交互式试井数据和存储压力计回放数据试井解释结果基本一致。两种方式在进行试井解释时由于数据完整性不同，故两者在表皮系数解释方面存在一定的差异。整体来说两种方式计算得到的压降数据相差很小，表明交互式试井技术具有较高的准确性和可靠性。

3.5 经济性分析

交互式试井可以显著缩短测试周期，明显提升经济效益。本文统计了近几年采用交互式试井技术的6 口自喷井开关时间，结果显示这6 口井的平均二关井时间为5.8 h，相比理论平均二关井时间26.1 h 缩短了20.3 h，这可以有效降低钻井船占用时间，有效提升了试井工作效率。

此外，研究涉及的6 口自喷井近三年来累计测试31 层，共计节约作业时间近630 h，从节约钻井船占用时间的角度进行折算，累计节约占用钻井船时间约26.2 d。近三年探井测试日均费用约为179 万元，以此为标准计算其经济性，结果显示交互式测井技术的应用共为公司节省作业费用约4 682.4 万元，年均节省作业费用1 560.8 万元，大幅降低了探井测试作业成本，经济效益显著，具有较好的应用价值和推广意义。

4 结论和认识

传统探井测试中应用的存储式试井方式需要在测试管柱起出后回放数据，才能获取压力计工作状态以及判断存储数据是否满足地质油藏需求。该方式施工难度较低，但是难以及时发现和处理问题，增加了探井测试作业的周期以及成本费用。交互式试井技术通过无线传输的方式将接收器信号传输到地面系统，使得实时压力监测成为现实。该技术的应用能够更好地辅助测试工作决策并降低测试作业成本。通过研究，主要得到如下结论和认识：

(1)交互式试井技术在开井期间能够实时获取井下的温压数据，为科学选择工作制度提供可靠依据；

(2)交互式试井技术在关井条件下也可以对井下温度、压力变化情况进行实时监测，明显改善数据信息获取的时效性，对储层快速解释评价具有重要意义；

(3)交互式试井技术与存储压力计试井在解释结果方面具有良好的一致性，两者在试井时相互校验，可以显著提升测试资料的可靠性和准确性，同时可以避免重复施工；

(4) 交互式试井技术可以显著缩短探井试井时间，具有良好的经济性。