CN104280313A - 油气井工作液抗气侵能力静态测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，包括如下步骤：（a）按照油气井工作液的配方配制工作液；（b）测定工作液初始密度ρ₀；（c）将工作液装入测试装置中；（d）温控装置（7）将模拟井底（6）预热至储层温度；（e）由测试端口（1-4）注入流量为Q_g的气体，开始计时；（f）每隔5min～15min从取样端口（1-3）取样，在初始密度测试条件下测定气侵后工作液密度ρ_i；（g）计算气体流量为Q_g，工作液循环排量为Q_L时密度随气侵时间的递减率K_i，。（h）绘制工作液密度及其递减率随气侵时间的变化曲线。本发明实现了模拟油气井特征及静置压井条件下的油气井工作液抗气侵能力的测定。

Description

油气井工作液抗气侵能力静态测试方法

技术领域

本发明属于石油勘探开发过程中实验研究与测试的技术领域，具体是指一种油气井工作液抗气侵能力静态测试方法。

背景技术

油气井工作液是指在钻井、完井、修井等作业过程中所使用的工作流体。气体侵入油气井工作液会使工作液密度降低，一旦相对密度低于储层压力系数，就容易发生井涌、井喷等井下复杂事故。因此，在选择工作液时，希望工作液本身具有一定的抗气侵能力（即气体侵入工作液后密度基本不会降低，或工作液容易脱气）。目前，油气井工作液的室内研究尚无抗气侵能力的测试方法，工作液抗气侵能力仅能通过现场应用来检验，这会增加作业过程中的安全风险，以及工作液的维护成本和难度。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，从而实现了模拟油气井特征及静置压井条件下的油气井工作液抗气侵能力的测定。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，采用多功能油气井工作液性能测试装置进行测试，所述多功能油气井工作液性能测试装置包括外管、中心管、模拟井底、温控装置、循环过滤装置，中心管设置在外管中，外管的上端设置有密封盖，中心管的上端从密封盖穿出并接有进液端口，密封盖上设置有连通外管与中心管之间环空的出液端口，出液端口、进液端口均与循环过滤装置连接，外管的下部设置有取样端口，所述模拟井底的上端连接在外管的下端，所述温控装置设置在模拟井底外部，模拟井底上设置有测试端口和测量端口，所述出液端口、进液端口、取样端口、测试端口和测量端口上均设有阀门；所述温控装置设置在模拟井底外部；

所述测试方法包括如下步骤：

（a）按照油气井工作液的配方配制工作液；

（b）测定工作液初始密度ρ₀；

（c）将工作液装入测试装置中；

（d）温控装置将模拟井底预热至储层温度；

（e）由测试端口注入流量为Q_g的气体，开始计时；

（f）每隔5min～15 min从取样端口取样，在初始密度测试条件下测定气侵后工作液密度ρ_i；

（g）计算气体流量为Q_g，工作液循环排量为Q_L时密度随气侵时间的递减率K_i，                                               ；

（h）绘制工作液密度及其递减率随气侵时间的变化曲线。

其中，根据油气井孔渗、井斜及完井方式，模拟井底（6）选择与储层孔渗相同或相似的砂环，与井斜匹配的弯接头，并根据完井方式选择模拟井底的组装方式。

其中，所述储层温度若高于95℃，预热过程中需加一定量的回压，预防工作液沸腾或大量挥发。

其中，所述取样测试过程中若温度高于95℃，则选用密闭承压取样器。

其中，所述气体注入流量Q_g范围为1L/min～50L/min。

本发明通过模拟井底的砂环模拟储层孔渗，模拟井底模拟裸眼、优质筛管、筛管+砾石充填等完井方式，弯接头模拟井斜，温控装置调节温度来模拟储层温度，由循环过滤装置循环泵送工作液模拟工作液的流动过程，通过工作液气侵前后的密度对比来表征工作液的抗气侵能力，从而实现在模拟油气井特征及静置压井条件下工作液抗气侵能力的模拟实验研究，增强了工作液的适用性，降低了作业过程中发生井涌、井喷等安全风险的概率，降低了工作液的维护成本及难度。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图１是油气井工作液抗气侵能力静态测试方法的流程示意图。

图2是多功能油气井工作液性能测试装置的结构示意图。

图3是模拟井底的结构示意图。

图4是模拟井底的横截面图。

图5是循环过滤装置的结构示意图。

图6是工作液密度和密度递减率随气侵时间的变化规律曲线。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图2至图5所示，本发明所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，采用多功能油气井工作液性能测试装置，测试装置包括外管3、中心管4、模拟井底6、温控装置7、循环过滤装置8。所述外管3、中心管4均为透明可视的承压管柱，这样便于观察管内流体情况。所述外管3上还设置有高度刻度线，这样便于确定管内的液体量。所述外管3模拟套管，外管3的上端设置有密封盖2，实现外管上部密封。中心管4设置在外管3中，其轴线与外管轴线重合，中心管4的上端从密封盖2中央穿出并接有进液端口1-2，中心管4与密封盖2之间实现承压密封的同时，可上下移动。密封盖2上设置有连通外管3与中心管4之间环空的出液端口1-1，出液端口1-1、进液端口1-2均与循环过滤装置8连接，循环过滤装置8通过管线与端口1-1、1-2连接，提供压力、循环动力，同时实现冲砂工作液的过滤和砂的收集。外管3的下部设置有取样端口1-3，所述模拟井底6的上端通过弯接头5连接在外管3的下端，所述弯接头5的两端口轴线夹角可调，具体的，所述弯接头5可为多个，进行拆换以实现夹角可调，此外，所述弯接头5也可由多组子弯接头对接组成，这样可根据储层段实际井斜选择匹配的弯接头。所述温控装置7设置在模拟井底6外部，用于控制调节模拟井底温度。模拟井底6上设置有测试端口1-4和测量端口1-5，所述出液端口1-1、进液端口1-2、取样端口1-3、测试端口1-4和测量端口1-5上均设有阀门。

如图3和图4所示，所述模拟井底由顶盖6-1、外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6和底盖6-7组成，外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6轴线重合，砂环6-4处于外层管与内部筛管之间，砂环6-4是由石英砂与胶结剂胶结而成，砂环孔渗条件与储层孔渗相同或相近。砾石充填层6-5处于砂环与筛管之间用于充填砾石或砂，充气/液层6-3处于砂环与外层管之间，作用是使砂环外围均匀承压。底盖6-7设于模拟井底底部，用于外层管、砂环和筛管下端的密封，顶盖6-1设于顶部，用于外层管、砂环和筛管上端的密封，顶盖6-1上部固定有连接管，可与弯接头5相连，顶盖中央开有与筛管内径相同的连通孔，使筛管内部与上部连通，根据储层的孔渗条件可模拟制作与储层孔渗相同或相似的砂环，并根据井底的实际情况，选择性的安装筛管或充填砾石。

如图2、5所示，所述循环过滤装置8包括箱体8-2，箱体8-2上设置有供液端口8-5和回液端口8-6，供液端口8-5固定于箱体侧面下部位置。供液端口8-5和回液端口8-6两者之一上设置有循环泵8-1，具体的，循环泵8-1设置在供液端口8-5上。箱体8-2中设置有将供液端口8-5和回液端口8-6隔开的过滤网8-3。所述箱体8-2上设置有充气口8-7和排液口8-8，充气口8-7和排液口8-8上均设有阀门。

抗气侵能力测定时，在静置压井条件下，由测试端口1-4向管内注入设定排量的气，在设定时间间隔内由取样端口1-3取样，测定工作液密度随时间的变化规律，由此来表征工作液的抗气侵能力。

本发明实施例采用的测试装置根据根据A气田储层特征选择孔隙度为22%～26%，渗透率为29md~380md的砂环，根据65°的井斜选择两端口轴线夹角为115°的弯接头，A气田为优质筛管防砂完井，目前已生产约10年，判断筛管外围已被地层砂埋实，故根据图3和图4组装模拟井底，并在砾石充填层充填与储层粒度分布相一致的石英砂，最后按照图2完成测试装置组装，密封盖顶端端口连接管线，并将管线引致地面，设置阀门。

如图1所示，本发明所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，具体包括如下步骤：

（a）按照B气田油气井工作液的配方配制约0.3m³的工作液；

（b）测定工作液初始密度ρ₀；

（c）将工作液装入循环过滤装置，并由该装置将工作液泵送到测试装置2.5m刻度处；

（d）关闭密封盖上端口的管线阀门，将测试装置预热至A气田储层温度80℃；

（e）打开端口1-1，由测试端口1-4注入流量为10L/min的气体，开始计时；

（f）每隔10min从取样端口取样（取样过程中选用密闭承压取样器），在初始密度的测试条件下测定气侵后工作液密度ρ_i；

（g）计算气侵流量为10L/min，工作液循环排量为15L/min时密度随气侵时间的递减率K_i；。

（h）绘制工作液密度及其递减率随气侵时间的变化曲线。

下表为A气田工作液在10L/min的气侵流量下，模拟油气井特征及工作液静置条件测定的工作液抗气侵能力数据：

    根据上表绘制密度和密度递减率随气侵时间的变化规律曲线，如图6所示。由图6可知，气体初始侵入时，工作液密度递减较快，随着气体侵入时间的延长，密度递减变慢，当气体侵入时间达80min时，密度基本稳定在0.959g/cm³左右，此时工作液密度递减率为8.84%时，工作液密度受气体侵入的影响较大，因而，作业时应加强工作液的维护。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，其特征在于：采用多功能油气井工作液性能测试装置进行测试，所述多功能油气井工作液性能测试装置包括外管（3）、中心管（4）、模拟井底（6）、温控装置（7）、循环过滤装置（8），中心管（4）设置在外管（3）中，外管（3）的上端设置有密封盖（2），中心管（4）的上端从密封盖（2）穿出并接有进液端口（1-2），密封盖（2）上设置有连通外管（3）与中心管（4）之间环空的出液端口（1-1），出液端口（1-1）、进液端口（1-2）均与循环过滤装置（8）连接，外管（3）的下部设置有取样端口（1-3），所述模拟井底（6）的上端通过弯接头（5）连接在外管（3）的下端，所述模拟井底（6）由外至内依次为外层管（6-2）、充气/液层（6-3）、砂环（6-4）、砾石充填层（6-5）、筛管（6-6），模拟井底（6）的上端和下端分别设置有用于密封的顶盖（6-1）和底盖（6-7），所述顶盖（6-1）上开设有与筛管（6-6）内部连通的连通孔，连通孔与外管（3）连通，模拟井底（6）上设置有测试端口（1-4）和测量端口（1-5），所述出液端口（1-1）、进液端口（1-2）、取样端口（1-3）、测试端口（1-4）和测量端口（1-5）上均设有阀门；所述温控装置（7）设置在模拟井底（6）外部；

所述测试方法包括如下步骤：

（a）按照油气井工作液的配方配制工作液；

（b）测定工作液初始密度ρ₀；

（c）将工作液装入测试装置中；

（d）温控装置（7）将模拟井底（6）预热至储层温度；

（e）由测试端口（1-4）注入流量为Q_g的气体，开始计时；

（f）每隔5min～15 min从取样端口（1-3）取样，在初始密度测试条件下测定气侵后工作液密度ρ_i；

（g）计算气体流量为Q_g，工作液循环排量为Q_L时密度随气侵时间的递减率K_i，                                               ；

（h）绘制工作液密度及其递减率随气侵时间的变化曲线。

2.根据权利要求1所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，其特征在于：根据油气井孔渗、井斜及完井方式，模拟井底（6）选择与储层孔渗相同或相似的砂环，与井斜匹配的弯接头，并根据完井方式选择模拟井底的组装方式。

3.根据权利要求1所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，其特征在于：所述储层温度若高于95℃，预热过程中需加一定量的回压，预防工作液沸腾或大量挥发。

4.根据权利要求1所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，其特征在于：所述取样测试过程中若温度高于95℃，则选用密闭承压取样器。

5.根据权利要求1所述的油气井工作液抗气侵能力静态测试方法，其特征在于：所述气体注入流量Q_g范围为1L/min～50L/min。