CN101469607B - 应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法，属于石油开发中油层测试的技术领域。目前油田开发中，投捞测配的方法包括换嘴法和水换法。现有方法需要逐层堵测投捞，每层段测一个点，仅能验证分层注水量，不能选嘴和出测试成果。本发明的方法采取预设测点水量，在同一层段或每个测点水量测试中，采取降压法连测几个点，有几个层段测几个层段，一次全部测完，获得分层指示曲线，根据换嘴法和水换法的不同的经验公式，计算选择合适的水嘴，并现场验证合格。实践中本发明的方法使得整个投捞测配过程由复杂、周期长变成简单、时间短，节省了人力物力，提高分层注水合格率，避免人为作假。

Description

应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法

技术领域

本发明涉及一种应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法，是石油开发中油层测试和油层分层注水的一种工艺方法，属于石油开发中油层测试的技术领域。

背景技术

目前油田开发中，一口分注井可以分若干段注水，如一级注两段，二级注三段或三级注四段。级是封隔器数量，段是指分注层段，如图1所示。注水层划分为分均层、限制层和加强层三个性质类别。均层是该层30m³/d(每天30立方米)注水量以下，正负5m³，如配注30m³/d，注水范围是25m³和35m³，当某一地层每天注水量大于30m³/d划分为加强层和限制层。限制层定义是单位厚度的注水量

大于5，加强层

小于5，限制层配注范围是配注量-30％～+10％。加强层配注范围是配注量-10％～+30％。例某层段注100m³/d，若为限制层，则配注范围是70-110m³/d；若为加强层，则配注范围是90-130m³/d。投捞测配分三层意思，投是指往分注井工作筒内投入堵塞器(堵塞器内装有水嘴)。捞是指将堵塞器捞出来，投或捞都是用投捞器完成。测配是指各注水段投入水嘴后，在地面看水表和压力，测试各层段的指示曲线。投捞测配工作包括四项基本内容：检配，即每季度正常检查水嘴和分层配注量是否合格；调水，即根据地质需要，不定期地随时调整层段水量；不合格井整改，即没到检配周期就发现全井不合格，更换水嘴；新分注井及分注水换井的投捞测配。

投捞测配的前三项工作内容，只要注水时调整某些层段的水嘴，就可达到目的，我们定名为换嘴法。而最后一项新分注井及分注水换井的投捞测配是井筒堵死，还未注水，需要一个层一个层的逐层打开投嘴投捞，定名为水换法。

现有的投捞测配工艺中换嘴法的基本步骤包括

①将每个层水嘴捞出，下死嘴子堵死，全井试压，不渗不漏，证实油管无漏失，进行下一步。

②将最低下的层段打开，投入合适水嘴，按照层段性质注水，稳定后测该层单层曲线。

③依次按②的方法步骤将所有配注层段从下至上逐层更换水嘴并稳定后测单层曲线。

④根据层段曲线找出每个层段的水量范围和压力范围，工人操作只能在地面控制，只能有一个范围，这个范围的确定满足所有层段都能按配注要求完成，得到全井水量范围。

⑤跟据曲线出测配成果。

现有的投捞测配工艺中水换法的基本步骤主要有

①试压，10分钟压力下降不超过1MPa，证明管柱不渗不漏，进行下一步。

②将偏II堵塞器捞出，按偏II配注量注水，同时观察套压，如果套压上升随油压变化就说明一级封隔器不密封，如果套压不上升，证明一级封隔器密封，可进行下一步，否则停止投捞测配。

③从下往上捞出堵塞器恢复地层能量，等油压恢复到5.0MPa以上，投入适当的水嘴，尽量把压力提到正常干压的70～100％，满足未打开层段的配注量。

④待压力水量稳定后测该层地面指示曲线，再打开另一个层段，方法同上进行恢复、换嘴、测试等，直到全井完毕。

上述的工艺方法需要逐层堵测投捞，地层能量恢复慢，施工周期长，劳动强度大，由于重复工作多，还易造成卡掉事故，此外井口数据与井下分层数据会有较大差异，而不易发现，形成假象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法，克服以往施工工艺的不足和缺点，节省人力物力，施工测试由复杂、周期长变成简单、时间短，提高分层注水合格率，避免人为作假的可能。以前是每层段测一个点，仅能验证分层注水量是否合适，不能选嘴和出测试成果，现在我们预设测点水量，在同一层段或每个测点水量测试中采取降压法连测几个点，有几个层段测几个层段，一次全部测完，每个层段都有各自的指示曲线。有了这个曲线对目前注水状况就有了真实的了解(启动压力、线性变化、趋势等)。更重要的是为了下步水量调整提供依据，计算合适水嘴，直接更换，所以说三参分层指示曲线是我们新方法的基础和依据，有了它就变得容易。

本发明采用的三参数测试曲线是采用贵州航天部仪器厂的三参测试仪(CLJ-E-300)按照本发明的施工方法测得的。上述仪器直径：φ36mm；长度：1.6m；测温范围：-20℃～125℃；流量：5～300m³/d；工作压力：60Mpa，精度±2％。

本发明的施工工艺方法测试井适用条件：井筒内封隔器必须密封；井斜角≤30°；井筒压力、温度、流量不超过三参仪器规定的标准；不适用水量不稳的井，如单井有增注泵等。

本发明的应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法中包括用于检配、调水和不合格井整改的换嘴法和用于新分注井或分注水换井的水换法，其中对于检配、调水和不合格井整改采用的换嘴法步骤如下：

第一步 设定测点水量

按照全井配注水量的范围，均匀定出三个以上测点水量；

第二步 首个测点水量各分注工作筒的测试

采用第一个测点的水量和相应的井口压力，将三参测试仪下至偏1工作筒上10米处，停留3～5分钟后测试记录压力，依次逐段下放到(如偏2、偏3等)下面的各工作筒上10米处，每个工作筒均停留3～5分钟后测试记录压力；

第三步 测点水量的改变

当在第一测点水量和相应井口压力下，测完最下面一个工作筒处的压力后，改变水量，将水量调整为第二个测点水量，保持与水量相应的井口压力，将三参测试仪上提到偏1工作筒处，停留15分钟；

第四步 保持测点水量和相应井口压力下的测试

保持上一步的测点水量和相应井口压力下，记录偏1工作筒上10米处的压力，三参测试仪依次逐段下放到下面的各工作筒上10米处，每个工作筒处均停留3～5分钟，测试记录压力；

第五步 完成各测点测试

按照第三步和第四步的方法，分别对后续测点水量和相应井口压力下，偏1上10米处至下部各分注井段工作筒上10米处的压力进行测试记录，改变流量后都要将测试仪停留15分钟，待压力和流量稳定再测量，直到测完最后一个测点水量下的各压力值。

第六步 测试结果和处理

经过测试得到分层测试曲线如图2所示，同时依据实测的三参数流量与井口压力，绘制出该井的分层流量指示曲线，如图3所示。

第七步达成分层注水的检配、调水或不合格井整改的目的-水嘴调配

若分层指示曲线满足检配指标要求，则完成此次检配测试，出检配报告。否则，利用分层指示曲线，采用公式

(公式中d₂调后水嘴直径，Q₂调后水量，Q₁原水量，d₁原水嘴直径。公式出自石油工业出版社，《采油测试工》下册2005年1月第一版，第38页)计算出改变或调配的水嘴尺寸。

第八步 水嘴更换和验证

现场更换水嘴；水嘴更换后，次日，再按上述第一步至第五步进行三参测试，验证第七步的措施后，出测试报告。

此外，对于应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法中对新分注井及分注水换井采用水换法，步骤如下：

第一步 试压验封、恢复地层能量

对新分注井和分注水换井，试压验封合格后，依次捞空注水层段的堵塞器，按全井配注量注水，恢复地层能量，达到地层稳定，一般地层油压在4～5个MPa，约恢复4～8天时间；

第二步 设定测点水量

设定测点水量，测点水量不少于3个，第一测点水量按全井配注上限加15％确定，最后一个测点水量按全井配注下限减15％确定，各测点间水量均匀；

第三步 偏1第一测点的测试

保持第一测点水量和井口相应压力，将三参测试仪下放到偏1工作筒上10米处，稳定3～5分钟后，记录偏1的第一点压力；

第四步 偏1第二测点的测试

偏1工作筒上10米处，改用第二测点水量，稳定3～5分钟后，记录第二点压力；

第五步 偏1后续测点的测试

按照上一步的方法，在偏1工作筒上10米处，依次改用后续测点的水量，每次改变后稳定3～5分钟后，记录下相应的测试压力，直至测完各测点水量在偏1工作筒上10米处压力；

第六步 偏2的测试

将三参测试仪下放仪器到偏2工作筒上10米处，采用第一点测点水量和井口相应压力，稳定3～5分钟后，记录偏2的第一点压力，按照第四和第五步的方法，依次改用后续测点水量，测完各测点水量在偏2工作筒上10米处压力；

第七步 偏2下各工作筒的测试

按照上一步的方法，完成偏2下(如偏3、偏4等)各工作筒的相应测试；此步骤中对相应的工作筒测试时，各工作筒的第一测点的井口压力保持一致；各工作筒上后续相应测点的井口水量保持一致；

第八步 测试结果和处理

经过测试得到分层测试曲线如图4所示，同时依据实测的三参数流量与井口压力，绘制出该井的分层流量指示曲线，如图5所示；

第九步 公式计算，选择水嘴

利用公式P_嘴损＝P_井口-P_管损-P_配，(其中P_井口是人为设定的注水压力；P_管损是井深和流量的关系曲线，即注水时管线沿程的压力损失，查表或管损曲线图得到；P_配是在实测指示曲线上达到的单层配注压力；P_嘴损是注水时，水嘴的压力损失。公式出自《采油工人技术手册》，燃料化学工业出版社，1971年11月第一版，322页，管损曲线图在该书322页，嘴损曲线在该书319至321页)求得嘴损压力，由嘴损压力、层段配注量查嘴损曲线(经验图版)，求得各层需安装的水嘴尺寸；

第十步 水嘴安装和验证

现场安装水嘴；水嘴更换后，次日，再按上述换嘴法的第一步至第五步进行三参测试，验证合格，即符合各层段分注量要求后，出测试报告。

将本发明方法的各步骤进行拆分或合并，或步骤的次序上的变化，对测试结果没有实质性改变的方法，以及与本方法在原理上一致步骤近似的方法，都属于本发明保护的范围。

采用本发明的应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法节省人力物力，施工测试周期缩短了1/3～1/2，工艺过程脉络清楚，数据真实，提高了分层注水合格率。

附图说明

图1是两级三段分注井管柱结构示意图

图1中地表1、偏1工作筒2，一级封隔器3、偏2工作筒4、二级封隔器5、偏3工作筒6、丝堵7、人工井底8、油层9

图2是42-6-1井调水前分层测试曲线

图中，(200m)是指此处流量曲线是200米处的流量台阶、

1(1)是在第一测点水量下，测得的偏1井段的流量台阶、

2(1)是在第一测点水量下，测得的偏2井段的流量台阶、

3(1)是在第一测点水量下，测得的偏3井段的流量台阶、

1(2)是在第二测点水量下，测得的偏1井段的流量台阶、

2(2)是在第二测点水量下，测得的偏2井段的流量台阶、

3(2)是在第二测点水量下，测得的偏3井段的流量台阶、

1(3)是在第三测点水量下，测得的偏1井段的流量台阶、

2(3)是在第三测点水量下，测得的偏2井段的流量台阶、

3(3)是在第三测点水量下，测得的偏3井段的流量台阶。

图3是42-6-1井调水前、后分层指示曲线

图3中，1(a)、1(b)分别是调水前、后偏1层段的指示曲线、2(a)、2(b)分别是调水前、后偏2层段的指示曲线、3(a)、3(b)分别是调水前、后偏3层段的指示曲线、全井(a)、全井(b)分别是调水前、后全井段的指示曲线、2+3(a)、2+3(b)分别是调水前、后偏2与偏3两层段的指示曲线。

图4是42-6-1井调水后分层测试曲线

图5是西37-0井转注前分层测试曲线

图6是西37-0井转注前分层指示曲线

图7是西37-0井转注后分层测试曲线

图8是西37-0井转注后分层指示曲线

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本发明的应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法的过程步骤予以进一步说明。

实施例一，42-6-1井的调水(检配或不合格井整改同样适用)

42-6-1注水井07年7月下旬刚检配完，是两级三段分注井，管柱结构如图1所示。8月27日接到地质队通知该井调水，要求偏1工作筒层段注30m³/d不变，偏2工作筒层段和偏3工作筒层段都由50m³/d调到70m³/d。

7月28日上午，采取本发明的换嘴法测试，42-6-1井换嘴前三参分层测试曲线，如图2，测试三个测点，并增加了井口200m一个点停5分钟。井口200m这个点是验证油管有无漏失，从200m到偏1工作筒上部这个点水量都是全井水量不能有较大变化，如果相差大就证明这段油管有漏失的可能，该点测试称为验漏。在测试曲线中，第二测点水量测试，是从偏3层段向上逐层测试到偏1层段，如图2中3(2)、2(2)、1(2)流量曲线台阶所示，通过调水前分层指示曲线分析，如图3所示，该井从7月下旬检配到8月下旬调水之间，基本保持的原配注注水，调水要动2个层段的水嘴，通过综合分析，认为调偏1段和偏3段较为合适。从指示曲线看，如果将调水后压力定在8MPa偏1段水量偏高，偏2段水量正好不用动，偏III段欠注，对调配和管理有好处，决定缩偏1段、扩偏3水嘴。通过查图3调水前三参分层指示曲线，在8.0MPa时偏I可注38m³/d，偏II注64m³/d，偏III注54m³/d。计算偏1段、偏3段水嘴如下：

偏1段： $d_2=\sqrt{\frac{Q_2}{Q_1}}.d_1=\sqrt{\frac{30}{38}}*2.1=1.9$

偏3段： $d_2=\sqrt{\frac{Q_2}{Q_1}}.d_1=\sqrt{\frac{70}{54}}*2.8=3.2$

偏1段调整后的水嘴是1.9mm，偏3段调整后的水嘴是3.2mm，偏II原3.5mm不动。7月28日分两次前后更换了偏I和偏III水嘴，稳定2天后，7月30日测42-6-1井换嘴后三参分层测试曲线，如图4和图3中调水后三参分层指示曲线进行验证。调水成功，直接出成果资料上交。如表1，42-6-1井调水前后综合数据表。

表1 42-6-1井调水前后综合数据表

该井完成调水施工，共用4天时间，比以往节约2-4天的时间。

实施例二，西37-0井，油井转分注井(适用于水换井和新分注井)

西37-0是口油井直接转分注井，管柱结构为二级三段注水，按照本发明方法中的水换法各步骤，首先按全井配注注水，恢复地层能量6天，油压达到4.8MPa，地层稳定，采用三点测试水量，按照水换法步骤第一至第七步，测分注前分层测试曲线，如图5所示；依据实测数据绘制分注前三参分层指示曲线，如图6所示，由于该井偏2工作筒层段停注，故在图5上不同水量变化，只有两段曲线，在分层指示曲线上表现为，全井和偏3段的分层指示曲线，二者相减得到偏1段分层指示曲线，通过分层指示曲线得出全井压力范围6.77-7.93MPa，水量范围52-68m³，根据分层压力范围和水量范围利用公式P_嘴损＝P_井口-P_管损-P_配和管损曲线、嘴损曲线图版，计算选出合适水嘴尺寸，见表2，西37-0井转注井综合数据表

表2，西37-0井转注井综合数据表

计算后，将水嘴全部投入，转天测三参分层测试曲线如7所示和绘制三参分层指示曲线，如图8所示，证实合格，即可出转注井测试报告。该方法实施转注井测试施工比原方法快了一周时间。

上述各实施例中，对于三个以上的测点(如选用4个或5个以上测点水量)，在绘制三参数分层指示曲线时，单层段的指示曲线同样是在一条直线上，只是绘图更繁杂，计算量更大些而已。以二级三段为例，选4个测点时，在测试曲线上，对应全井的流量曲线(偏1工作筒上10米处)的台阶是1(1)、1(2)、1(3)1(4)，偏2+3的流量曲线(偏2工作筒上10米处)台阶是2(1)、2(2)、2(3)、2(4)，偏3(偏3工作筒上10米处)的流量曲线台阶是3(1)、3(2)、3(3)、3(4)，然后用全井曲线迭加相减去偏2+3的流量曲线就是偏1曲线，偏2+3流量曲线迭加减去偏3的流量曲线就是偏2的曲线。

本发明克服以往施工工艺的不足和缺点，以前是每层段测一个点，仅能验证分层注水量是否合适，不能选嘴和出测试成果。本发明在每个层段或每个测点测试中采取降压法连测几个点，有几个层段测几个层段，一次全部测完，每个层段都有各自的指示曲线，为水量调整、计算水嘴提供了依据，整个投捞测配过程由复杂、周期长变成简单、时间短，节省了人力物力，提高分层注水合格率，避免人为作假。

Claims (1)

1.一种应用三参数测试曲线进行分层投捞测配的注水工艺方法，包括用于检配、调水和不合格井整改的换嘴法和用于新分注井、分注水换井的水换法，其特征在于

一、换嘴法采用如下步骤：

第一步 设定测点水量

按照全井配注水量的范围，均匀定出三个以上测点水量；

第二步 首个测点水量各分注工作筒的测试

采用第一个测点的水量和相应的井口压力，将三参测试仪下至偏1工作筒上10米处，停留3～5分钟后测试记录压力，依次逐段下放到下面的各工作筒上10米处，每个工作筒均停留3～5分钟后测试记录压力；

第三步 测点水量的改变

当在第一测点水量和相应井口压力下，测完最下面一个工作筒处的压力后，改变水量，将水量调整为第二个测点水量，保持与水量相应的井口压力，将三参测试仪上提到偏1工作筒处，停留15分钟；

第四步 保持测点水量和相应井口压力下的测试

保持上一步的测点水量和相应井口压力下，记录偏1工作筒上10米处的压力，三参测试仪依次逐段下放到下面的各工作筒上10米处，每个工作筒处均停留3～5分钟，测试记录压力；

第五步 完成各测点测试

按照上述第三步和第四步的方法，分别对后续测点水量和相应井口压力下，偏1上10米处至下部各分注井段工作筒上10米处的压力进行测试记录，改变流量后都要将测试仪停留15分钟，待压力和流量稳定再测量，直到测完最后一个测点水量下的各压力值；

第六步 测试结果和处理

测试得到分层测试曲线，依据实测的三参数流量与井口压力，绘制出该井的分层流量指示曲线；

第七步 达成分层注水的检配、调水或不合格井整改的目的-水嘴调配

若分层指示曲线满足检配指标要求，则完成此次检配测试，出检配报告；否则，利用分层指示曲线，采用公式 

计算出改变或调配的水嘴尺寸，其中d₂是调后水嘴直径，Q₂是调后水量，Q₁是原水量，d₁是原水嘴直径；

第八步 水嘴更换和验证

现场更换水嘴；水嘴更换后，次日，再按上述第一步至第五步进行三参测试，验证第七步的措施合格后，出测试报告； 

二、水换法采用如下步骤：

第一步 试压验封、恢复地层能量

对新分注井和分注水换井，试压验封合格后，依次捞空注水层段的堵塞器，按全井配注量注水，恢复地层能量，达到地层稳定；

第二步 设定测点水量

设定测点水量，测点水量不少于3个，第一测点水量按全井配注上限加15％确定，最后一个测点水量按全井配注下限减15％确定，各测点间水量均匀；

第三步 偏1第一测点的测试

保持第一测点水量和井口相应压力，将三参测试仪下放到偏1工作筒上10米处，稳定3～5分钟后，记录偏1的第一点压力；

第四步 偏1第二测点的测试

偏1工作筒上10米处，改用第二测点水量，稳定3～5分钟后，记录第二点压力；

第五步 偏1后续测点的测试

按照上一步的方法，在偏1工作筒上10米处，依次改用后续测点的水量，每次改变后稳定3～5分钟后，记录下相应的测试压力，直至测完各测点水量在偏1工作筒上10米处压力；

第六步 偏2的测试

将三参测试仪下放仪器到偏2工作筒上10米处，采用第一点测点水量和井口相应压力，稳定3～5分钟后，记录偏2的第一点压力，按照第四和第五步的方法，依次改用后续测点水量，测完各测点水量在偏2工作筒上10米处压力；

第七步 偏2下各工作筒的测试

按照上一步的方法，完成偏2下各工作筒的相应测试；此步骤中对相应的工作筒测试时，各工作筒的第一测点的井口压力保持一致；各工作筒上后续相应测点的井口水量保持一致；

第八步 测试结果和处理

测试得到分层测试曲线，同时依据实测的三参数流量与井口压力，绘制出该井的分层流量指示曲线；

第九步 公式计算，选择水嘴

利用公式P_嘴损＝P_井口-P_管损-P_配，求得嘴损压力，由嘴损压力、层段配注量查嘴损曲线，求得各层需安装的水嘴尺寸，其中P_井口是人为设定的注水压力；P_管损 是注水时管线沿程的压力损失；P_配是实测指示曲线上达到的单层配注压力；P_嘴损是注水时，水嘴的压力损失；

第十步 水嘴安装和验证

现场安装水嘴；水嘴更换后，次日，按上述换嘴法的第一步至第五步进行三参测试，验证合格，即符合各层段分注量要求后，出测试报告。 

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