TCP与测试工艺解析课件.ppt

TCP与测试工艺,2008年12月,TCP与测试工艺2008年12月,汇报内容,测试原理和方法测试地面流程与设备测试作业程序TCP与APR工具联作测试工艺,汇报内容测试原理和方法,测试：英文名Well Testing。指钻井中途或完井之后，沟通地层到井底的通道，将地层流体诱流到地面，按一定的程序进行测试，搞清地层流体产能、性质、地层压力、温度及动态特征的整个工艺过程。地层测试是广义试井。目的：为油气层评价和科学制定油气田开发方案提供可靠的资料和参数，以进一步加快勘探速度，提高勘探成功率，降低成本，增加效率。,测试是什么？,测试：英文名Well Testing。指钻井中途或完井之后，,直接取得的四项基本资料地层产能地层压力及温度压力恢复曲线地层流体样品,直接取得的四项基本资料,计算取得的资料有效渗透率(K)地层系数(Kh)流动系数(Kh/)井筒储集系数(C),计算取得的资料,可计算的其他参数产层完善程度(表皮系数S、堵塞比DR、污染压降ps)流动效率(FE)采液指数(Jo)研究半径(ri)边界类型及距离(L),可计算的其他参数,现代试井建立在一整套数学、物理和渗流力学模型上。根据基本数学微分方程和压降公式，推导出生产过程中井底压力降落的规律和关井中压力恢复的公式。 阿格厄尔等人确立了图版分析方法，以井筒储积系数C和表皮系数S为参变量，把图版曲线划分为多族，从而在井筒附近地层伤害与不稳定压力曲线的形状间，找到了明确的关系。从不稳定曲线的形状特征，可以明确地和十分有效地确定地层伤害的情况。这就是现代试井核心内容的而重要组成部分。格林加登等人提出压力双对数及导数综合图，压力单对数图等,确立了以图版为中心的资料解释方法。 将实测的井底压力随时间的变化值，按照理论图版的坐标绘制成各种类型的实测曲线，将实测曲线与理论图版进行拟合，求解油藏储层参数。根据反映地层特征的压力导数曲线，不但可以准确地计算地层参数，并能作出地质储集空间非均质性质、边界性质等分析判断，从而作出油藏的初步评价。 现代试井一般包括3个内容： 1）用高精度的井下压力计录取压力数据。现代试井分析的基础是高精度的压力资料； 2）以图版法为中心的一整套资料分析方法； 3）使用先进的试井解释软件。,测试的基本原理,现代试井建立在一整套数学、物理和渗流力学模型上。根据,1、不稳定试井,改变油气水井的工作制度，例如从关井状态下把井打开或把一口生产着的井瞬间关闭，以引起地层中的压力重新分布，同时测量井底压力随时间的变化。（用高精度电子压力计，跟踪全程的井底压力流动压力和关井压力） 根据这一变化，结合该井产量和油气性质等资料，研究测试井和测试层在压力影响范围内的特性参数。这些参数有渗透率K，流动系数Kh/u，地层压力Pr，完井后的表皮系数S，以及内外边界特性等。,测试方法,1、不稳定试井 改变油气水井的工作制度，例如从关井状态,2、稳定试井 逐步改变井的工作制度，系统的测量每一个工作制度下的产量（油、气、水）、含砂量、气油比、井底稳定流动压力、井口油套压力，将录取到的资料绘制成“稳定试井曲线”，通过分析研究，确定井的合理工作制度，推算出油层渗透率、采油指数等参数。,产能曲线,2、稳定试井产能曲线,常规油井测试工作制度,常规油井测试工作制度测试程序油 咀时 间备 注初开,常规气井测试工作制度中高渗井回压测试,回压试井,按设计的顺序调整不同的工作制度，每一个测点下，井口流压稳定后，精确地测量出标准状态下的日产气量和井底流动压力。完成3-4个点后，可关井求压力恢复。,常规气井测试工作制度中高渗井回压测试回压试井 按设计,常规气井井测试工作制度改进的等时试井,改进的等时试井,要求开、关井时间相同，不一定要保证井底压力恢复到初始静压力，但最后压力点必须达到产量和压力相对稳定的条件。,常规气井井测试工作制度改进的等时试井改进的等时试井,常规气井井测试工作制度一点法试井,一点法公式是在二项式产能方程基础上, 通过简化并利用统计规律而得到的经验公式，仅知道气井的地层压力和一个单点的稳定测试产量和井底流压即可。当Pwf = 0.1101MPa 时，气井产能定义为其无阻流量。天然气的二项式产能方程为:PR2 - Pwf2 = AQg + BQg2可经过变换得到,但一点法不是一种完善的、可靠的方法，多用在已基本探明区块：一点法提供的往往是瞬间的，不稳定的产能，仅对均质地层结果较好不是一个独立的产能分析方法，变换过程中用到经验值对新地层和新井误差较大,常规气井井测试工作制度一点法试井一点法公式是在二项式产能方,汇报内容,测试原理测试地面流程与设备测试作业程序TCP与APR工具联作测试工艺,汇报内容测试原理,基本测试流程,井口流动头 - 油嘴管汇-(加热器)-(三相分离器)-计量罐-燃烧头,10k,5k,3k,压力级别,基本测试流程井口流动头 - 油嘴管汇-(加热器)-(三,测试流程,测试流程,紧急关断系统在紧急情况如火警、泄漏等可立即关闭井口流动头上的促动阀或流程中的关断阀，达到地面关井，保证地面安全。一般设置三个ESD站：钻台分离器总监办公室,流动头促动阀,促动阀控制管线,促动阀控制台,ESD站,紧急关断系统流动头促动阀促动阀控制管线促动阀控制台ESD站,通径 3 1/16 10 000 psi WP抗H2S 抗拉载荷 : 500 000 lbs at 0 psi350 000 lbs at 10 000 psi 液控安全阀提升短节钢丝绳帽高压软管带护栏可选部分压井管线液控安全阀31/16 15 000 psi WP41/16 10 000 psi WP31/8 5 000 psi WP,促动阀,旋转头,通径 3 1/16 10 000 psi WP促动阀旋转,油嘴管汇标准配置工作压力：3 10 000 psi4 个闸阀1 可调油嘴1 固定油嘴抗H2S带取样和注入孔一个工具箱可选项旁通阀,TCP与测试工艺解析课件,燃料：气或柴油2 MM BTU / hour工作压力:5 000 psi安全设施旁通管汇阻火器燃料气关断可选项10 000 psi WP,间接式加热炉,间接式,三相分离器NACE MR-O1-75 (抗H2S)工作温度 -29121工作能力1440 psi WP 42 x 10可选项警报装置2 气管线（低气油比）,测试三相分离器,三相分离器测试三相分离器,汇报内容,测试原理测试地面流程与设备测试作业程序TCP与APR工具联作测试工艺,汇报内容测试原理,测试准备下测试管柱射孔开关井测试压井起钻封隔测试层,测试作业程序,常规测试作业程序如下：,测试准备测试作业程序常规测试作业程序如下：,1、测试准备就位设备，校验、调试和功能试验电测固井质量，满足射孔井段上下10m固井质量合格对井筒试压20MPa，稳压10分钟。对坐封封隔器井段刮管，清刮管壁替入测试液并循环洗井至满足要求半潜式平台进行打印作业：下入水下测试悬挂器+5”刷漆钻杆，关闭BOP中下闸板，测量BOP闸板印痕距悬挂器的位置，以确定水下采油树的安装位置和抗磨补心到转盘面距离,1、测试准备,2、下测试管柱下枪及井下工具并对工具试压3000psi/10min；下井速度不能超过0.5m/s，要求操作平稳，严禁快放急刹；只能在公扣抹少量丝扣油；分段灌注液垫，如果不灌到井口，由监督确认最后一次液垫灌满，以后不得再灌液垫；安装井口控制头前，调配好管柱长度，打开补偿器，使悬挂器坐在抗磨补心上；在管柱调节时应保证高潮位时井口控制头离转盘面不少于3m校深坐封再次校深,2、下测试管柱,3、射孔射孔前的准备钻台准备井口试压完毕即卸掉压力，放完试压水；数据头安装好压力、温度传感器确保工作正常钻台复查压井和阻流管汇阀门，校验压力表无误甲板准备倒好阻流管汇下游管线的各种阀门，保证流程畅通；井口应急关井装置检查合格；消防降温喷淋系统接通喷水，工作正常；压缩空气供气管线工作正常；通知值班船起锚游戈至平台上风位置待命；开测试阀投棒或加压射孔,3、射孔,TCP引爆监测井口引爆操作完成后，应密切注视迹象以判断射孔枪是否已发射。在井口手扶或耳贴管柱，枪爆时应有明显的震感和声感；检波器或加速度计配合录音机或记录仪监测，此法在半潜式钻井船不易见效；观察环空压力表，由于引爆时射孔弹产生的气体压力和地层压力作用于测试管柱，使封隔器有向上的小距离移动，此移动足以使环空压力有所增加，增压范围约0.3450.689MPa；根据井口流动显示情况也可以观察判断是否引爆。,TCP引爆监测井口引爆操作完成后，应密切注视迹象以,引爆情况不明的处理a.对于机械点火方式，棒在井内时，应进行钢丝作业，下捞棒工具将棒捞起，并在井下作棒击动作，以求再次引爆，此操作完成后，仍不见引爆时应捞棒出井，循环压井液起管串；b.对于环空加压或油管加压引爆或延时引爆的点火，提高压力再次引爆，但环空加压不能接近打开反循环阀的压力。,引爆情况不明的处理,4、开关井测试按照测试设计的工作制度进行求产作业，取资料。,关于求产油咀的选择油层测试油咀选择由于在高于饱和压力下求产，地层处于层流流动状态，采油指数不随生产压差而变化，所以一般只求一个油咀的稳定流量资料即可，选择油咀考虑：使井底流动压力大于油层饱和压力状态下测试；使地层处于不出砂状态下测试；气层测试油咀选择为求得气体流量方程式及无阻流量，一般应测取三个以上油咀的稳定流量资料，选择油咀系列考虑：各个油咀的流动压差充分拉开；最大油咀流动不致引起出砂而影响测试；,流动稳定标准：通常要求稳定时间2小时以上；压力变化：油层1小时内波动不超过0.05MPa； 气层1小时内波动不超过0.03MPa；产量变化：油层1h内波动不超过5； 气层1小时内波动不超过3； 机采井1小时内波动不超过15%。,4、开关井测试关于求产油咀的选择流动稳定标准：通常要求稳定,井下PVT取样工艺1、取样目的纯油层或含水小于5%的油层，压力高于饱和压力条件下取得的，接近油层部位的井下油样，主要用于分析求得原油在地层条件下的物理性质。2、取样工艺通过钢丝作业把2支取样器串联下井，送到接近油层部位，时钟控制，同时取得2支样品，现场无汞转样。两支样品的泡点压力误差不超过3%为合格。如不合格，重取，直到合格为止。取样管串：绳帽+减震器+2支取样器。,井下PVT取样工艺1、取样目的纯油层或含水小于5%的油层,凡有地层流体产出的测试层，都应取得常规分析地层流体样品。取样地点:流体进入分离器正常测试的井层，在分离器取样；非自喷层则在反循环过程中取样，或用井下取样器取样。取样方法：原油或水用常压排放法；天然气用真空瓶灌注法；取样数量：原油：25L；地层水：25L；凝析油：25L；天然气：120L地面PVT样品 凡工业性油气层都应取得PVT地层流体样品。分离器取样条件：终流动(主流动期)井下流动压力、井口压力；油、气、水流量及气油比稳定，井底处于单相流；取样方法：原油或凝析油用驱替盐水法取样，取样速度每瓶控制在1015分钟；天然气用真空瓶罐注法取样，取样速度控制在每瓶510分钟。油气取样必须同时进行；取样数量：原油或凝析油：36001000mL；天然气：320L。工业分析样品 凡是新发现的油气藏均应取得工业分析样品。 取样数量：原油2208L；凝析油2208L；,地面取样内容及要求,凡有地层流体产出的测试层，都应取得常规分析地层流体样品。取样,5、压井起钻a.打开反循环阀，用压井液反循环2倍管串容积； 如果是低产井，原油没有达到地面，则低排量循环取样。b.打开防喷器，上提解封封隔器；c.正循环两周以上，直至气测值小于3%，返出压井液无气泡；d.停泵观察30min，证实井静止后起钻。,5、压井起钻,气层先向地层挤水泥封死，再打一段水泥塞，水泥塞高度应超过射孔井段顶30m以上； 常压低渗油水层，则打水泥塞封闭即可；也可以下桥塞或桥塞+水泥塞封闭； 工业油气层封闭必须要有水泥塞。 油气层最上面一个水泥塞（含桥塞），一要探高度，二要试压到油气层泄漏压力再加3.45兆帕，稳住10分钟合格（在套管强度允许条件下）。,6.封隔测试层,气层先向地层挤水泥封死，再打一段水泥塞，水泥塞高度应,汇报内容,测试原理测试地面流程与设备测试作业程序TCP与APR工具联作测试工艺,汇报内容测试原理,测试常用射孔器材,常规高孔密，大孔径，深穿透射孔弹复合射孔安全机械点火头液压延时点火头玻璃盘接头减震器放射性接头,测试常用射孔器材常规高孔密，大孔径，深穿透射孔弹,复合射孔器,复合射孔专用减震器,复合射孔器复合射孔专用减震器,聚能射孔与高能气体压裂的结合；射孔弹与复合火药对地层进行两次做功；射孔弹对地层进行穿孔，复合火药燃烧产生压力对射孔孔道和地层第二次压裂；利用复合射孔器来实现两次做功；达到改善近井带的渗透性，提高油、气的产量；,复合射孔作用原理,聚能射孔与高能气体压裂的结合；复合射孔作用原理,3 地层液体随裂缝进入井筒,2 复合火药燃烧压力进入地层，解堵、造缝,1 射孔弹爆轰穿孔,复合射孔作用原理,3 地层液体随裂缝进入井筒2 复合火药燃烧压力进入地层，解,射孔管柱的设计要根据地层的压力、岩性、含油气情况、渗透率和井眼套管结构，完井液情况，负压要求，投产要求等情况来设计引爆方式，负压的构成方法，射孔后是否释放射孔枪，以及封隔器类型和是否带安全接头和液压减震器等。还需要设计它们之间的距离并计算出放射性记号与射孔器中最上部第一发弹的距离。,TCP管柱设计要求与原则,射孔管柱的设计要根据地层的压力、岩性、含油气情况、渗,设计射孔管柱是TCP作业成败的关键，在保证安全、可靠和工艺要求的前提下管柱越简单越好。便于引爆射孔器射开油气层，使油气流顺畅流入生产管柱。使生产管柱或者测试管柱与地层之间产生负压。可进行射孔枪释放、点火棒打捞的作业。保证负压的构成。保证校深能顺利进行。保证作业的安全。,TCP管柱设计原则,设计射孔管柱是TCP作业成败的关键，在保证安全、可靠,使用机械点火头时，在射孔枪上端必须装2米以上的空枪。使用机械点火头时，在点火头以上10米不准有通孔、台阶。使用机械点火头时，点火头至玻璃盘接头或者棒击负压阀的 距离必须大于9米。使用机械点火头时必须安装NO-GO环。放射性接头到负压阀接头要有足够的距离，防止GR/CCL仪器校深时通过负压阀，过早打开流通孔。 放射性接头到点火头之间不准有伸缩接头。一般情况下，射孔枪尾部至人工井底的距离要求3米。注：管柱图上放射性接头到顶部第一发射孔弹长度必须丈量 准确，管柱图上必须标明尺寸。,管柱设计注意事项,使用机械点火头时，在射孔枪上端必须装2米以上的空枪。管柱设计,a.下油层套管时在预计的测试层位顶界以上80-90m做一放射性记号；b.测试阀上部做一放射性记号；c.射孔井段上端要留有1.5-3m空枪以保证安全；d.枪管上部要配备为防止液垫沉淀或测试管内壁铁锈沉淀埋点火头的玻璃接头；e.为保证玻璃接头打碎后撞击棒先到达点火头，玻璃接头以下，点火头以上要配一根油管，下井前灌上干净的无固相液体；f.为减小射孔枪爆炸时所引起的震动，玻璃接头以上连接1-2根油管后再连接减震器；g.通管除锈，保证测试管串内壁干净，顺利引爆。,测试管串要求,a.下油层套管时在预计的测试层位顶界以上80-90m做一放射,负压值的确定负压设计原则a.对于渗透性好的疏松岩层，负压值不宜大，以避免流动初期出砂，但也要保证顺利诱流；b.对于渗透性差的致密岩层，负压要大，以促使顺利诱流，但要保证套管和测试工具、管串的安全，不致遭到破坏。,负压值的确定,负压值的确定a、最小负压值的确定（致密和疏松地层） 油层 m=24.13/k 0.37 气层 m=17.24/k 0.17 式中：m MPa、k 10-3 m2。b、最大负压值的确定 油层 x=24.82-20t 气层 x=32.75-25t或 油层 x=16.13b-27.58 气层 x=20b-32.40 式中：t声速测井曲线上、下围岩t平均值，S； b放射性测井曲线地层体积密度，gcm3。 选用值的确定求出最小负压和最大负压后，先计算两者的中值，然后再根据压井液滤液侵人深浅、岩性特点及经验来确定选用值。,负压值的确定,作业流程管柱下井时，测试阀处于关闭状态。管柱下井校深、定位后，座封封隔器。开阀，井口投棒，棒撞碎玻璃盘接头内的玻璃盘后继续下落，并撞击安全机械点火头起爆射孔枪。射孔后，地层产物经玻璃盘接头的生产筛孔流入到封隔器以上的油管内，进行测试作业。当出现投棒后，未能正常起爆射孔枪的情况时，可不捞棒提管柱。从油管加压，压力经玻璃盘接头的生产筛孔作用到尾部压力延时点火头上，起爆射孔枪。该管柱是目前应用最多的射孔测试联作管柱。,投棒测试管柱,作业流程投棒测试管柱,作业流程管柱下井校深、定位后，座封封隔器。井口加压，压力经带孔筛管分别作用在枪头压力延时点火头和枪尾压力延时点火头上，并起爆射孔枪。射孔后，地层产物经带孔筛管流入到封隔器以上的油管内。如需丢枪作业，则从井口用电缆下入移位器工具，实现机械丢枪。或井口投球，然后加压，实现压力丢枪。如果需要掏空造负压，本射孔方式不能采用。,管柱内正加压点火测试管柱,注：目前要求管柱只能有一个压力延时点火头,作业流程管柱内正加压点火测试管柱注：目前要求管柱只能有一个压,作业流程管柱下井时，测试阀处于关闭状态。管柱下井校深、定位后，座封封隔器，开阀，井口从环空加压，环空压力从旁通接头处经传压中心管转换成封隔器以下的油管压力，并作用在压力延时点火头上，压力延时点火头动作后起爆射孔枪。射孔后，地层产物经筛管接头流入到封隔器以上的油管内，进行测试作业。由于APR工具我们常用有三个压力级别，环空加压只在简化管柱后使用，06年使用过一次，满足了效果。,环空压力点火测试管柱,环空压力点火测试管柱,常用TCP测试联作工艺,目前常用的射孔与测试工具联作的工艺如下：,统计06年到08年测试作业29层次，只有2口井2个层次是裸眼测试，其他都是套管内射孔联作测试。 除去工具和其他因素，射孔目前在测试作业上一次成功率100%。 由于射流泵和电潜泵不能取全资料，湛江分公司尚未采用，在此仅介绍前两项射孔联作工艺。,常用TCP测试联作工艺1、复合TCP+APR+螺杆泵2、TC,1、复合TCP+APR+螺杆泵,1、复合TCP+APR+螺杆泵,优点：独占井口时间少，设备简单占地少，排量可调范围大，适用范围广，尤其是高粘度，含砂，稠油井随管柱下入定子后，可随时按需作业。而且本身费用低廉。 复合射孔将射孔和高能气体压裂联合作业,具有穿入深度大、产生的裂隙多、近井地带的渗流面积大大增加。应用：2007年到2008年湛江使用8个层次，基本都取得合格的资料，并取得较好的效果。,1、复合TCP+APR+螺杆泵联作测试,优点：独占井口时间少，设备简单占地少，排量可调范围大，适用范,1、复合TCP+APR+螺杆泵,螺杆泵主要设备性能参数如下：,1、复合TCP+APR+螺杆泵 螺杆泵主要设备,复合TCP+APR+螺杆泵联作测试管柱,APR工具,复合射孔枪：机械，压力点火各一,螺杆泵定子,减震器组：纵向，横向各一,复合TCP+APR+螺杆泵联作测试管柱APR工具复合射孔枪：,1、复合TCP+APR+螺杆泵,该工艺的主要缺点：由于螺杆泵内的NO-GO环只有48.5mm，是一个缩径点，射孔方式受到影响，不能直接投棒，在设计和现场时都要注意。复合射孔产生的瞬间压力很高，为防止震坏压力计和封隔器，一般使用三组减震器和5-6根油管，压力计离油层较远。不适用于超过30度的斜井不适用于高气油比井受扬程限制，只能下入1000米左右，造负压值不能准确控制抽油杆存在断脱等风险求取稳定产量用时较长 目前不能在半潜式作业,1、复合TCP+APR+螺杆泵该工艺的主要缺点：,2、TCP+APR+酸化+气举,2、TCP+APR+酸化+气举,2、TCP+APR+酸化+气举,酸化作业是解除地层污染，溶解地层粘土矿物，扩大孔隙喉部，提高地层的渗透率，改善油气储层性能、提高油气产量应用最广泛的一种措施。 TCP+APR+酸化+气举的工艺可以实现只下一趟管柱完成射孔、酸化及返排，求产作业，避免多次起下钻，减少多次压井带来的污染，从而解堵增效，减少求产时间。 2007年WZ11-8-1井酸化后通过气举阀气举测试。 2008年WC9-2S-1井酸化后通过小直径管气举测试。,2、TCP+APR+酸化+气举 酸化作业是解除,气举主要设备性能参数如下：,回定式气举阀参数,地面开启压力:9MPa，最小注气量1.7X104m3 /d,最大输出排量1.442.16万方/天，最高工作压力2635MPa，纯度95%,膜式制氮机,2、TCP+APR+酸化+气举,气举主要设备性能参数如下：阀垂深温度温度系数,最大下入深度： 3500 m 小直径管规格： 9.5251.244000 m 注入头最大提升力： 25-30 kN 最 大 注 入 力： 10 kN 最大提升速度： 40 m/min 最大注气排量： 400 m3/h 井口密封压力： 25 MPa 环境温度： 2065 连续工作时间： 12 h 橇装装置规格： 装机功率 55 Kw 尺寸（长宽高） 3.82.22.3 m 质量 6 t,小直径连续油管技术参数,最大下入深度： 350,2、TCP+APR+酸化+气举,2、TCP+APR+酸化+气举,TCP+APR+酸化+气举联作测试管柱,气举阀，三级降低启动压力,因从环空气举，不能使用APR测试工具，如造负压，不能使用环空加压方式射孔,射孔枪,TCP+APR+酸化+气举联作测试管柱气举阀，三级降低启动压,TCP+APR+酸化+气举半潜式平台联作测试管柱,水下测试树,APR测试工具,射孔枪,使用SLB pure射孔器材，投棒点火,TCP+APR+酸化+气举半潜式平台联作测试管柱水下测试树A,WC9-2S-1酸化作业压力曲线,WC9-2S-1酸化作业压力曲线,WC9-2S-1酸化作业现场,WC9-2S-1酸化作业现场,WC 9-2S-1井小直径连续油管气举作业,测试树,特殊吊卡,连续油管BOP,注入器,小钩,液压绞车,钢丝绳,WC 9-2S-1井小直径连续油管气举作业测试树特殊吊卡连续,该工艺的主要缺点：作业设备和材料非常多，对场地要求很高作业残酸处理比较麻烦具有气举作业的优缺点当地层致密,不能挤入时,酸化作业不能继续返排残酸如果不及时,将有可能造成二次污染，对现场操作要求较高对工具和钻具有一定的腐蚀风险,该工艺的主要缺点：,请各位领导和专家提出宝贵意见谢谢！,请各位领导和专家提出宝贵意见,