CN104234709A - 一种套管井获取地层真实流体样品的装置 - Google Patents

一种套管井获取地层真实流体样品的装置 Download PDF

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马建国
秦彦斌
胡长岭
党瑞荣
马泳
高小孟
白世明
王铁柱
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Abstract

本发明公开了一种套管井获取地层真实流体样品的装置,包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计、样品管道和转样器,其特点是将仪器的测试室用作泵抽排的抽取室,变连续泵抽排为一次一次的泵抽排,省去了一个复杂的机械单元解决了大多数油气井获取地层真实样品的问题,速度快;对特殊复杂油层,使用电阻率计及高精度压力计,就能够解决井下流体识别问题,使仪器简约,可靠性提高。

Description

一种套管井获取地层真实流体样品的装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种获取套管井地层真实流体样品的装置,尤其是涉及一种用于套管井电缆地层测试的获取地层真实流体样品的装置。
背景技术
[0002] 套管井,即油气生产井,油气井,油井在它生命的早、中、晚期都需要进行地层的动态测试,同时也需要获取地层各分层真实流体样品,这对油气井管理,油气田开发设计、调整,十分重要,然而目前在国内,除去试油阶段,单层生产能够取到井下地层条件下的地层真实流体样品外,可能只有中海油服裸眼井电缆地层测试器能够通过反复泵抽排取到井下地层的地层真实流体样品。
[0003] 上面所说的泵抽排,是指使用仪器内部的泵,将仪器与井筒密封段内的环形空间的井液,或者裸眼井单探测器密封区内的地层泥浆滤液抽入仪器中的容器内,再排放到井筒中的工艺过程,这个工艺反复进行,就叫反复泵抽排。它是摄取地层真实流体样品的必经之路。
[0004] 1989、1990年斯仑贝谢公司获得了“用于测定地层性质的井下仪”(B卩“组装式地层动态测试器” —MDT)的专利(专利号U.S.P4860581;U.S.P4936139;中国专利89107138.5),1990年推出产品,从此电缆地层测试器有了将进入仪器的地层流体中的泥浆滤液抽排到井筒中去的功能,使得仪器能够测取到地层原始流体样品。该仪器的主要特点有:采用了泥浆滤液与地层原始流体间的光学频率识别及电阻率识别相结合的技术(U.S.Ρ4994671λ1994、1995年西方阿特拉斯公司获得了 ‘获得和处理地下原生样品的仪器和方法’(即“储层特性测试仪”一 RCI)的专利(专利号U.S.P 5303775; U.S.P 5377755),发明了双作用不等直径的泵抽活塞,连续地向取样筒直接泵送高于饱和压力的地层流体技术。1999年哈里伯顿公司获得了‘提高了样品采集系统功能的地层测试器’(S卩“储层描述仪” 一 RDT)的专利(专利号U.S.P 5934374),该专利设置电阻/电容计室和核磁共振识别技术以监控流体特性。
[0005] 以上三家公司是世界上最强大的测井服务公司,但是这些技术都用于裸眼井测井,并不适合套管井测井。它们的缺点是由于裸眼井地层受泥浆长期侵泡,泥浆滤液侵入可能很深,有时需抽排十几个小时,因此需要大排出量,必须设置专门的泵抽排系统;裸眼井地层流体复杂,识别也很困难,井下识别技术必然也很复杂;仪器造价很高。
[0006] 2001年美国斯伦贝谢公司和美国天然气研究中心,联合研制出套管井地层动态测试器(CHDT),它的专利号是:U.S.P 5,692,565,1997。为了在套管井中获取地层真样,它必须组合使用组装式地层动态测试器(MDT)的泵抽排装置、井下流体识别装置和多取样单元。而且也只能在7in井筒中使用。
[0007] 我国大多数油井都是5.5in的套管井,所以不能照搬国外技术。而中海油服的电缆地层测试器,也是裸眼井仪器,也不适用,必须研制适合国情的新型的在套管井中获取地层真样的新装置。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种用于套管井电缆地层测试的获取地层真实流体样品的装置。
[0009] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:本发明一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计和样品管道,所述的液压系统通过正向液压管道和反向液压管道与所述的测试室内的测试室活塞连接,所述的压力传感器和流体电阻率计设置在所述的样品管道上,并通过所述的导线孔将其用数据连接线导出,所述的样品管道的前端设有进样孔,所述的取样阀设置在所述的样品管道上。
[0010] 进一步的,所述的压力传感器是一种石英压力计。
[0011] 进一步的,所述的压力传感器和流体电阻率计所用的数据连接线分别为3条和4条。
[0012] 进一步的,在所述套管内还设置有上封隔器胶筒和下封隔器胶筒。
[0013] 进一步的,还包括转样器,其与所述的取样阀连接,所述的转样器由进样接口、样品室、转样器手柄、活塞、水垫、压力表、泄压管道及泄压阀组成,所述的泄压阀通过泄压管道从上到下依次与所述的压力表、样品室和取样阀连接,所述的样品室上端设置有水垫,中间设置有活塞、下端设置有进样接口。
[0014] “套管井获取地层真实流体样品的装置”是基于套管井的实际环境而提出的,而且也经过了实验室的多次验证,最大优点是将仪器的测试室用作泵抽排的抽取室,它不同于现有的连续泵抽排技术,变连续泵抽排为一次一次的泵抽排,省去了一个复杂的机械单元,包括电机、泵、油箱、液压油、各种控制阀等,简化了仪器结构,降低了成本,却依然能够较好完成反复泵抽排的功能;一般油井只需一、两个小时就能将原有井液排放干净,解决了大多数油气井获取地层真实样品的问题,速度快;对特殊复杂油层,使用电阻率计及高精度压力计,就能够解决井下流体识别问题,使仪器简约,可靠性提高。
附图说明
[0015] 图1:本发明工作原理图。
[0016] 其中,1、液压系统;2、正向液压管道;3、反向液压管道;4、测试室;5、测试室活塞;
6、石英压力计;7、取样阀;8、流体电阻率计;9、样品管道;10、上封隔器胶筒;11、进样孔;12、下封隔器胶筒;13、射孔孔眼;14、套管;15、导线孔;16、进样接口 ;17、样品室;18、转样器手柄;19、活塞;20、水垫;21、压力表;22、开关;23、泄压管道;24、泄压阀。
具体实施方式
[0017] 以下结合附图说明对本发明做进一步说明。
[0018] 如图1所示,本发明一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,包括液压系统1、正向液压管道2、反向液压管道3、测试室4、压力传感器6、取样阀7、导线孔15、流体电阻率计8和样品管道9,所述的液压系统I通过正向液压管道2和反向液压管道3与所述的测试室4内的测试室活塞5连接,所述的压力传感器6和流体电阻率计8设置在所述的样品管道9上,并通过所述的导线孔15将其数据连接线导出,所述的样品管道9的前端设有进样孔11,所述的取样阀7设置在所述的样品管道9上,所述的套管14上设置有射孔孔眼13,在所述套管内还设置有上封阻隔器胶筒10和下封阻隔器胶筒12,所述的转样器由进样接口 16、样品室17、转样器手柄18、活塞19、水垫20、压力表21、泄压管道23及泄压阀24组成,所述的泄压阀24通过泄压管道23从上到下依次与所述的压力表21、样品室17和取样阀7连接,所述的样品室17上端设置有水垫20,中间设置有活塞19、下端设置有进样接口 16,所述的套管14上设置有射孔孔眼13,套管14实际就是油井,地层的油气流体通过射孔孔眼13进入井筒,即套管14内。
[0019] 液压系统1:只要仪器在井下做动作,它就必须设置液压系统。液压系统应包含电机、泵、油箱、各种阀件、液压油、各种管路。
[0020] 测试室4:液压油通过正向、反向液压油通道(2、3)推动测试室活塞5运动,地层流体通过样品管道9进入测试室,然后通过取样阀排入井筒,抽排流体。容积应在250ml以上。
[0021] 压力传感器6:采用石英压力传感器,精确度万分之五,可精确测量地层流体样品温度及压力,发送数字信号。它使用3根导线,和流体电阻率计8的4根导线共同使用导线孔15,通向仪器上方。
[0022] 取样阀7:系统在测试过程中,由液压系统I产生的高压液压油,通过正向液压管道2迫使测试室活塞5上移,匀速建立起250ml测试室,进行测试;测试完成后,由液压系统I产生的高压液压油通过反向液压管道3迫使测试室活塞5下移,测试室中的液体通过取样阀排至井筒或转到转样器当中,取样阀反向不导通,正向有个门限压力,一般定作2MPa,防止样品泄漏。
[0023] 流体电阻率计8:它可以测量流体的电阻率,以判断样品流体的品种,是井筒液体,还是注入水、地层的原油、地层水、地层油水混合物。电阻率实测数字信号由导线及测井电缆直传地面笔记本计算机,直读信号后判断是否继续泵抽排。它使用4根导线,和压力传感器6的3根导线共同使用引线管15,通向仪器上方。
[0024] 双封隔器:包括上、下封隔器胶筒(10、12),耐温150°C。由液压系统I产生的高压液压油,通过正向液压管道2迫使胶筒膨胀紧贴套管14,座封压力15MPa以上确保环空密封,不受井液柱的影响,座封时地层流体和仪器与套管之间的环形空间的流体进入测试室,完成分层测试;解封时,正向液压管道2的液压油卸压,返回油箱,通过反向液压管道3的液压油加压,迫使胶筒复位,脱开套管14。
[0025] 转样器:转样器由进样接口 16、样品室17、活塞19、水垫20、压力表21、开关22、泄压管道23及泄压阀24等部件组成。将转样器接到取样阀孔处,调节泄压阀压力值,通过反向液压管道3的高压将样品转入转样器,推动活塞,转样器中的水通过泄压阀被挤出转样器,而转入的样品却能保证一定压力(例如3MPa)并储存。(见附图1)。
[0026] 详细工作原理
1、液压油沿正向液压管道2作用到双封隔器胶筒10、12,使双封隔器座封在套管14
上;
2、然后液压油沿正向液压管道2推动测试室活塞5正向移动,使匀速地建立起测试室4,环空及地层流体样品在地层压力推动下由仪器进液口 11,进入并装满测试室4而后完成测试;
3、液压油沿反向液压通道3推动测试室活塞5反向移动,使测试室4装满的环空及地层流体样品在液压压力推动下,通过取样阀7将流体排放到双封隔器上方的井筒中;
4、重复步骤2,3,共18次以上,即可将上下封隔器胶筒之间,套管与仪器之间的环形空间的井液抽排得只含5%以内。这个过程常称泵抽排,一般的井,这时环空的流体可以说已是地层真实流体样品。18次是室内试验结果;
5、再次重复步骤2,将地层真实流体样品装满测试室4,保存下来;
6、不进行排放样品到井筒的步骤,而是进行仪器解封步骤,即将液压油沿反向液压油通道3作用到上、下封隔器胶筒10、12上,同时让正向液压管道2中的液压油卸压,直接返回油箱,使上下封隔器胶筒解封;
7、仪器上提至井口,重复步骤I,让仪器座封在井口便于操作的位置;
8、参见附图1,井口转样。仪器座封后,在取样阀口安装好特制的转样器,调节泄压阀24压力值,通过反向液压油流通道3的高压将测试室4内样品转入转样器,推动活塞19,转样器中的水垫20通过泄压阀24、泄压管道23被挤出转样器,而转入的样品却能保证一定压力(例如3MPa)并储存;
9、卸下能够密封保压的转样器,它可以做到不漏失流体样品,包括气体样品,还可以保持住转样时的容器压力。然后让仪器双封隔器解封,分段拆开仪器,清理油污,装车离开井场;
10、特殊情况下,例如低渗透率油层、低压油层、被井筒流体倒灌油层,可能油层内流体状况很复杂,即使将环空井液抽排得只含5%以内,仍然见不到地层真实流体,我们就要进行更多次的抽排,这时就需要使用在样品管线中安置的流体电阻率计8来识别。事先要测井液、注入水、地层水、地层原油、油水混合液的电阻率值,然后用抽排过程中实测的电阻率值比对、判断目前的样品是否已经是地层的真实样品,例如原油、或地层水。如果是原油、或地层水电阻率值,而且电阻率曲线平稳后,也说明摄取到地层真实流体样品了,即可将样品保存在测试室4中。这时不进行第3步,而将双封隔器解封,即让仪器液压油沿反向液压管道3作用到双封隔器,使双封隔器解封,仪器脱开井壁,悬垂在井筒中。

Claims (5)

1.一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,包括液压系统、正向液压管道、反向液压管道、测试室、压力传感器、取样阀、导线孔、流体电阻率计和样品管道,所述的液压系统通过正向液压管道和反向液压管道与所述的测试室内的测试室活塞连接,所述的压力传感器和流体电阻率计设置在所述的样品管道上,并通过所述的导线孔将其数据连接线导出,所述的样品管道的前端设有进样孔,所述的取样阀设置在所述的样品管道上。
2.根据权利要求1所述的一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,所述的压力传感器是一种石英压力计。
3.根据权利要求1或2所述的一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,所述的压力传感器和流体电阻率计所用的数据连接线分别为3条和4条。
4.根据权利要求3所述的一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,在所述装置内还设置有上封隔器胶筒下封隔器胶筒。
5.根据权利要求4所述的一种套管井获取地层真实流体样品的装置,其特征是,还包括转样器,其与所述的取样阀连接,所述的转样器由进样接口、样品室、转样器手柄、活塞、水垫、压力表、泄压管道及泄压阀组成,所述的泄压阀通过泄压管道从上到下依次与所述的压力表、样品室和取样阀连接,所述的样品室上端设置有水垫,中间设置有活塞、下端设置有取样接口。
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