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高压、高温环境下成功的试井操作：案例史
摘要：在油田中，高压/高温井（HP / HT）是井底压力超过10000psi，井底温度超过300ordm;F的井。因此，这些井中的严重油藏环境需要特殊的测试设备，能够维持高压和高温。已经设计了专门的测试流程和设备来降低实现成功评估的风险，并且HP / HT井可以在钻井支撑和无钻井作业以及套管井和裸眼井条件下成功进行测试。本文将比较几年前测试的HP / HT井的一些测试经验，以及一些较新的测试经验，并使用新技术来增加获得评估所需信息的成功。利用这项新技术，可以使用互联网功能将评估期间收集的数据传输到异地位置，使用能够在高温下工作的存储器标尺系统收集更准确的数据，使用各种收集工具收集井下实时数据，改进通过使用推进剂技术提高生产力，并通过使用最先进的费用提高射孔性能。
本文将介绍用于在严重井况下进行试井评价的井下工具系统。还讨论了它如何能够实时获取良好的数据，然后通过互联网传播，以便与更多的个人进行合作。这可以立即做出有关操作或程序变更的决定，并在井场进行实施。
该系统已成功部署在澳大利亚和委内瑞拉的许多试井测试中，并将在本文中进行介绍其中的一些案例历史，作为现在可能在不同条件下实施测试能力的说明
简介
试井 勘探井的勘探和评价阶段以及某些油田的开发阶段，需要应用不同的试井技术，以确定地层是否能够流动，并允许采集或采样在试井过程中产生的流体期。一般而言，试井过程是一个动态过程，必须能够提供有关储层渗透率，地层损害，井底压力和温度以及地层生产力指数的信息。通过应用压力瞬变测试，井开发人员可以获得测试地层的分析和表征。
为了实现试井作业的目标，井下和地面都需要不同的工具和设备。例如，为了隔离待测试的地层必须有临时完井。另外，在大多数情况下，需要使用井下测试仪阀门关闭井下井。
试井程序可以在两种不同的情况下进行，并且根据所选择的情况，将需要不同的工具来实现测试目标。这两种情况是钻井和无钻井作业。
无需操作的操作需要使用记忆仪，表面读出功能，生产测井工具，地面试井设备（有时称为连续油管/射孔作业）和数据采集设施。
最后，表面检测设备（包括分离器，标准储罐，储罐，输送泵和数据传输功能）需要在地面上符合良好控制要求和数据收集要求。
在HP / HT井条件下进行测试 目前，需要在严重的深度，温度和压力条件下进行评估的井数量在世界范围内并不是很大; 然而，在某些领域，这种类型的应用是常见的，并且在确定这些条件时，必须实施应对行业挑战的必要技术。对这种前景的评估需要非常谨慎的规划，因为在HP / HT条件下运行所需的所有工具和设备必须特别考虑运行限制。这些环境中的任何设备故障都会严重影响试井结果。
当储层压力超过10,000 psi和300ordm;F时进行良好的评估，这项工作被认为是HP/HT评估。为了使评估高压/高温条件的问题更加复杂，井筒的深度以及诸如H2S和CO2等气体的存在也会影响评估结果。
评估技术
裸眼评估 全球范围内用于评估油井的第一项技术是在裸眼条件下进行的; 即裸眼钻杆测试。 裸眼井工具提供了使用几种关闭和流动顺序来评估井的选项。 澄清多个序列受到严重井况的限制是重要的，并且裸眼测试不能长时间进行。 因此，裸眼钻杆测试只能被视为评估地层生产潜力的快速方法。
这种技术最关键的方面之一是在地层评估过程中适当的封隔器密封。 测试阀与封隔器一起使用，以执行所需的关闭和流动顺序。
套管孔评估 下一个开发的技术是用于套管井评估。 引入套管井技术的主要驱动因素是减少或消除与裸眼井条件有关的风险，延长试井的持续时间，增加可采集的数据量，扩大调查半径，最后， 解决行业安全标准的变化。
目前，该行业中最常用的工具是环空压力启动和控制，但在某些环境中可以使用相互工具。
环空压力激活工具最重要的特点是在安装封隔器之后不再需要管道操作，从而使测试操作更容易和更安全
关闭分庭评估 环境要求的最新变化迫使开发更多的测试方法。 最近的工具创新包括提供减少或避免地面流体操纵的“绿色工具”。 目前，测试工具已经有了新的发展，可满足这一要求，并提供石油操作人员所需的所有油藏信息。 这导致了开发一种能够满足良好测试环境要求并提供油藏和采样信息的先进系统。
HP / HT井测试设备
井下工具 第一个需要的工具是带有同心旁路的吊钩壁可回收封隔器。 当工具下降到孔中时，J槽将旁路保持打开并控制封隔器的设置。 封隔器安装好后，由油管压力启动的平衡活塞可防止旁路开启。
每个工具组件包括一个J型槽机构，机械滑移，封隔器元件，液压滑动和旁路。 液压压紧机构中使用的圆形活塞状卡瓦可防止工具被泵入孔中。当工具从孔中移出时，旁路允许流体绕过工具底部。 这种设计消除了封隔器底部周围环流过程中意外打开传统旁路的可能性。
如果封隔器元件无意中暂时密封，如同封隔器穿过外壳中的干扰点，封隔器周围的循环不会中断。由于该工具在整个测试操作过程中将处理的温度和压力条件，选择合适的橡胶元件非常关键。
有时候，极端压力条件（超过封隔器两端10,000 psi的压差）使得有必要使用永久封隔器而不是可回收封隔器。
第二个工具是测试仪阀，它是一个全开环空压力操作工具。施加压力后，工具可以锁定打开，然后随时恢复正常。球阀的操作与酸化和压裂等操作的压力变化无关。这为测试仪阀门提供了更高的兼容性和灵活性，可与其他工具串在一起。目前，测试阀采用了先进的材料和工艺，并提供了独特的金属对金属密封，以实现出色的切割能力。对于HP / HT环境，阀门必须经过400°F和15,000 psi的全面认证测试，包括16,500-psi爆裂和崩溃测试。此外，该阀门使操作员能够将测试仪阀门下方的循环最低点翻转/循环，这有利于良好的杀菌操作，并且可以在打开位置进入或离开孔，从而增强安全性和最大限度地发挥良好控制选择。
最后，循环阀是测试管柱的关键部分;这是一个环空压力操作的可密封的循环阀，它重复循环到预定的环空压力，然后在整个操作过程中释放。
循环阀由氮气段，油系统，循环阀和球阀组成。氮气部分含有平衡静压和环空压力的氮气。工具中的氮气量取决于良好的静水压（泥浆重量和深度）和井下温度。必须知道这些信息才能准备正确部署工具。
用于循环目的的备份工具通常也作为测试串的一部分运行。由于该工具用于备份，因此该工具仅适用于一个循环，因为它没有多重循环功能。
需要注意的是，在HP / HT环境中，为了尽量减少设备故障的可能性，需要将井下工具串缩减为简单的测试串。
井下测量仪 这些是测试字符串中最关键的部分，因为任何测试评估的主要目标都是数据收集。虽然这些工具可能正常工作，但如果计量记录器出现故障，测试程序的目标就无法实现。
在使用井下传感器的井测试操作期间收集的信息包括压力和温度以及获取数据的时间。为了保证 - 特别是在HP / HT环境中。因此，有时需要至少运行4到6个规格的记录仪。除了确保收集足够的数据之外，使用多个计量器还可以比较从不同计量器获得的信息，以便进行质量控制。
这种操作涉及的操作成本使得有必要使用近年来开发的最有效的量规技术。因此，强烈建议使用温度和压力额定值最高的石英压力表。选择需要考虑所需的存储容量和数据质量，分辨率以及仪表的稳定性，因为这些因素对正确处理和分析收集到的信息很重要。
目前的技术包括工作温度高达401ordm;F BHT和压力20,000 psi的压力表。有时候，建议使用电子测量仪备份，然后在测试线中包含机械测量仪。这些仪表可以工作到450ordm;F和19,000 psi。
遥测数据采集系统 最近开发的使用无线遥测技术最新进展的声学遥测数据采集系统现已上市。该系统可以在钻杆测试操作期间为用户提供对实时井下数据的访问。该工具能够在高达330°F的温度下工作。目前用于获取井下压力/温度信息的最广泛使用的方法需要电子记忆记录仪（EMR）或表面读出（SRO）仪表。 EMR的固有缺点是，在测试完成并且仪表处于表面的情况下，无法确定：
(1)仪表是否正常工作
(2)仪表已收集所需数据
(3)收集的数据足够高质量来执行必要的分析。
因此，通常需要运行多个EMR以确保收集足够的数据以满足测试目标。此外，由于上述EMR列出的困难，通常需要使用长于必要流量的保守工作设计和建立期来实现试井目标。
为了提供一种能够克服传统EMR的缺点的替代方案，可以使用表面读出系统。
由于能够为油藏工程师提供实时的井下数据和信息，位于测试仪阀门上方的声学遥测系统便于决策制定，因此提供了强大的协作和决策制定工具。该系统还显示了其能够在使用管道输送的射孔设备运行时实时检测地面上的枪支爆炸。该系统的另一个显着特点是它可以与PVT流体采样器双向通信。这使系统具有“命令和控制”功能。
穿孔技术 穿孔是评估过程的关键部分。众所周知，射孔提供了将储层与井眼正确连通或连接所需的方法。在穿孔过程中，有些事件会影响比其他人获得的结果更多的结果。妥善处理和克服地层损害的影响，提高油井产能，确保高效的油气回收。
工程/射孔解决方案将包括选择最佳喷枪尺寸，spf，充气类型（最先进的超深穿透充电），充电相位，首选取向，欠平衡或超平衡压力（推进剂技术）程度，运输方法（包括油管输送和连续油管/油管输送射孔技术），以准确预测生产力指数。重要的是要记住，优化完成是一个持续改进的过程。
该行业的趋势需要一个具有分析工具的流程来设计能够优化良好流入性能的射孔系统。该过程将允许以储层为中心的解决方案量化不同形状的装药，喷枪类型，输送方法等的影响，并显示最佳射孔选择的益处。
超深层渗透收费的应用为完井作业带来了好处，包括提高生产力，因为它们可以：
bull;拍摄过去的地层损害
bull;相交更多的天然裂缝
bull;增加有效的井眼半径
bull;降低穿孔的压降。
减少压力下降所带来的好处是延迟了规模，石蜡和沥青质的堆积，这反过来又延缓了修井和风险的需要。
一般来说，射孔系统的制造质量已经得到改善，具有更严格的标准偏差，为业界提供了出色的性能和一致的射孔费用。
由于长时间暴露在极端井底温度条件下，因此也需要高温炸药。
欠平衡条件 最近的调查已经证明了欠平衡技术在井筒作业中的重要性和关键作用。这种方法的主要目标是最大限度地减少或消除射孔形成的损害。当井筒压力低于地层压力时，会出现欠平衡条件。在这些调查中还发现，当施加高欠平衡压力时流动效率增加。目前，有一套完整的图形，公式，程序和信息可用于应用欠平衡技术的人员量化和确定所需的欠平衡条件。现在还有流量实验室，可以模拟井况并评估应用欠平衡程序对井产能的影响。
欠平衡技术用于高渗透率，高孔隙度和高强度砂岩和碳酸盐地层。
极端的过度平衡条件 一些应用将最先进的超深渗透装药与推进剂技术结合使用，以便通过井眼附近的破坏并有效地与未损坏的岩石进行通信。
推进剂刺激技术使用固体推进剂来刺激和增强井的生产。推进剂是一种氧化剂和燃料的组合，当被点燃时，其快速燃烧并产生大量的高压可燃气体。需要由点火源提供的高温和高压组合来启动燃烧。通用的激活机制要求推进剂在完成间隔内定位并发射。当推进剂燃烧时，它在地层上产生的压力负荷低于岩石的压缩屈服强度。推进剂燃烧压力增加岩石基质中累积的应变能量，直到井筒周围的周向应力超过岩石的强度。此时发生压裂。随着推进剂逐渐燃烧前缘的持续气体产生，裂缝体积增加。烧伤持续时间平均12毫秒。
此外，推进剂燃烧气体还可用于反冲近井眼损害。 该工艺通常具有高膨胀比，快速膨胀 - 毫秒，并且在2500psi下提供80 bbl/ min /ft的穿孔注射量。
在硬岩条件下实施推进剂技术以提高应用中的井产能在经济上和技术上是可行的，并且能够与未受影响的地层适当沟通。
由于极端特征和条件，该操作需要进行广泛的分析和准备。
实时操作 实时操作（RTO）监控系统可用于将所获得的测试数据和事件发送给参与测试操作的所有人员。表面数据采集系统在分离的不同阶段收集压力，温度和流量计读数。地面读出（SRO）数据和遥测数据采集系统用于获取井底压力和温度数据。油藏工程师使用这些数据对测试地层进行实时压力瞬态分析。所有地面和地下井测试数据都通过卫星通信系统从井场捕获并传输到位于运营商或服务公司的服务中心。这使得数据可以分布在受保护的内部网和互联网网站上。最先进的系统使用了一种新的基于网络的应用程序，使得授权用户可以从任何可用互联网的地方访问实时绘图，表格，显示，分析和ASCII数据下载.
系统功能最终使操作员和服务公司能够满足所有测试目标，因为系统允许在收集数据的毫秒内完全访问数据。这为工程师提供所需的信息，以便在需要时立即作出运营决策。
表面测试设备 为了处理井产生的流体，需要临时生产设施来控制井，分离和测量产生的流体，并且如果需要安全可靠地采集样品。 所需的表面设备将取决于是否是海上作业或陆地作业，生产特征和预期处理的样本量。
在大多数情况下，测试分离器以及加热方法（如果预计会形成水合物）以及需要提供扩口能力的歧管，计量罐和方法。 在过去的几年中，也注意到使用多相流量计。
HP / HT试井评估的标准实践
测试评估 如前所述，试井用于确定重要的储层参数，包括储层极限，渗透率以及是否需要采集储层流体样本。通常，使用井下关闭阀，并且使用阻流管汇将井控制在地面。不同的流量和关井时间允许实现诸如收集井底压力和温度参数的测试目标。
测试规划和设计 考虑到HP / HT环境下的工作需要相当大的投资，为了降低在HP / HT环境中执行测试时涉及的风险，需要实施精心策划的设计流程。通常，井底条件要求工具符合现有技术的限制。为了避免在测试操作中
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