CN110017133B - 一种水平井产出剖面测试和堵水方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油天然气开发的技术领域，特别是涉及一种水平井产出剖面测试和堵水方法和装置，其能够对裸眼封隔器滑套分段压裂水平井进行产出剖面测试和找堵水作业；包括测试和堵水管柱以及完井管柱，测试和堵水管柱包括第一油管、安全接头、座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管和封堵单元，完井管柱包括完井套管、管外封隔器、滑套外筒、滑套孔眼、滑套内筒和滑套球座，第一油管、第二油管和第三油管的外径均小于完井管柱的最小内径，座封单元包括中心管和凸起球体，中心管的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径，中心管的顶端和底端均设置有与安全接头、第一油管、第二油管和第三油管相连的接头。

Description

一种水平井产出剖面测试和堵水方法和装置
技术领域
本发明涉及石油天然气开发的技术领域，特别是涉及一种水平井产出剖面测试和堵水方法和装置。
背景技术
水平井裸眼封隔器滑套分段压裂是致密低渗油气藏开发一项先进的完井技术和重要的增产工艺，该项技术利用裸眼封隔器对水平段进行机械封隔和分段，位于相邻裸眼封隔器之间的投球滑套可通过依次投入从小到大的低密度球，逐级打开，为目的层段增产措施的实施提供可靠的进液通道，压后低密度球随着返排液排出，能够实现水平井多段合试合采。目前，水平井裸眼封隔器滑套分段压裂在国内致密低渗油气田应用广泛。
水平井压后各段产出状况的评估以及在生产过程中各段产出状况的监测，对于后续的储层改造设计优化以及生产动态管理至关重要。目前，常规的产剖剖面测试是通过井下牵引器或者电缆拖动测试仪器进行测试，但是要求水平井井筒为全通径。对于裸眼封隔器滑套分段压裂工艺来说，由于井筒内存在级差球座，导致常规的产出铺面测试方法实施难度大。为了解决存在的此项技术难题，非专利文献《水平井分段压裂可钻式投球滑套的研制与应用》(石油机械，2012年，第40卷)中介绍了一种可钻式投球滑套，可以对球座进行钻磨作业后进行产出剖面的测试，但是该项工艺技术不仅需要改变滑套球座的材质，增加完井成本；而且后期球座钻磨施工成本高、施工风险大。
另外，对于边底水油气藏水平井而言，在生产过程中，甚至是压裂初期，往往会伴随着地层出水的现象。如果不及时找到出水层位，进行行之有效的堵水作业，油气井就可能出现水淹，最后导致关井。因此，在边底水油气藏开发过程中，需要利用各种找水措施确定出水层位，对高含水层采取堵水措施，封堵高含水层、开采低含水层，以实现油气稳产的目的。非专利文献《一种新型的水平井智能找堵水技术》(内江科技，2012年，第5期)中介绍了国内外一些较为成熟的找堵水技术，但是现有的找堵水工艺仅仅适用于套管固井完井水平井，对于裸眼封隔器滑套分段压裂的水平井而言，由于井筒内存在级差球座，导致常规的找堵水工艺实施难度大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种能够对裸眼封隔器滑套分段压裂水平井进行产出剖面测试和找堵水作业的水平井产出剖面测试和堵水方法和装置。
本发明的一种水平井产出剖面测试和堵水装置，包括测试和堵水管柱以及完井管柱，测试和堵水管柱包括第一油管、安全接头、座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管和封堵单元，完井管柱包括完井套管、管外封隔器、滑套外筒、滑套孔眼、滑套内筒和滑套球座，第一油管、第二油管和第三油管的外径均小于完井管柱的最小内径，座封单元包括中心管和凸起球体，中心管的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径，中心管的顶端和底端均设置有与安全接头、第一油管、第二油管和第三油管相连的接头，凸起球体安装在一系列设置于中心管外部，凸起球体的外径与完井管柱的滑套球座的内径相匹配，凸起球体可座封在(测试段数+1)段的滑套球座上，封堵单元包括接头和封堵球体，接头的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径，封堵球体为一系列外径与完井管柱滑套球座内径相匹配的球体，封堵球体可座封在测试段滑套球座上。
本发明的一种水平井产出剖面测试和堵水装置，安全接头的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径。
本发明的一种水平井产出剖面测试和堵水装置，孔眼短节上设置有孔眼，并且孔眼短节的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径。
本发明的一种水平井产出剖面测试和堵水方法，包括以下步骤：
(1)取多组第一油管、第二油管、第三油管、座封单元和封堵单元，待用；
设水平井从A靶点至B靶点共压裂N+1段，依次命名为第i段(i＝1，2，3，……，N，N+1，N＝段数)；
设第i段的滑套球座的内径为di，套管的内径dc，油管的外径为dt，第i段座封单元的凸起球体的外径为Dt-i，第i段封堵单元的封堵球体的外径Dd-i，则：
①第一油管、第二油管和第三油管的外径：dt＜Min{di}(i＝1，2，3，……，N，N＝段数)；
②凸起球体的外径：di＜Dt-i＜di-1(i＝2，3，……，N)；
③封堵球体的外径：d1＜Dd-i＜dc(i＝1)；
di＜Dd-i＜di-1(i＝2，3，……，N)；
并且根据第一油管、第二油管和第三油管的外径dt，优选合适外径的安全接头、孔眼短节以及座封单元的中心管和封堵单元的接头；
(2)组配产出剖面测试或堵水管柱；
组配不同段的产出剖面测试和堵水管柱：
①第1段产出剖面测试或堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头、孔眼短节和第1段封堵单元；或者第1段产出剖面测试或堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头和第1段封堵单元；
②第i段(i＝2、3、……、N)产出剖面测试或堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头、第i-1段座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管和第i段封堵单元，要求第i-1段座封单元与第i段封堵单元之间的油管和孔眼短节的总长度与完井管柱内第i段和第i-1段座封滑套之间的距离相等；
③第N+1段产出剖面测试或堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头和第N段座封单元；
(3)产出剖面测试或堵水作业；
对水平井任意一段进行产出测试或堵水作业：
①第1段产出流体测试或找堵水作业：缓慢下放组配好的第1段测试和堵水管柱，待封堵球体座封在第1段滑套球座上后，通过油管或环空进行产出流体测试，得到第1段各相流体产出量Qj1(j＝o，g，w)；若该段产水严重，通过油管或环空注入堵水剂进行堵水作业；
②第i段(i＝2、3、……、N)产出流体测试或堵水作业：缓慢下放组配好的第i段测试和堵水管柱，待封堵球体和凸起球体同时座封在第i段和第i-1段的滑套球座上后，通过油管进行产出流体测试，得到第i段的各相流体产量Qji(j＝o，g，w；i＝2，3，……，N)；若该段产水严重，通过油管注入堵水剂进行该段堵水作业；
③第N+1段产出流体测试或堵水作业：缓慢下放组配好的第N+1段测试和堵水管柱，待第N段凸球球体座封在第N段滑套球座上后，通过可通过油管进行产出流体测试，得到第N+1段各相流体产出量Qj(N+1)(j＝o，g，w)；若该段产水严重，则可通过油管注入堵水剂进行该段堵水作业。
本发明的有益效果为：提供了一种水平井产出剖面测试和堵水方法和装置，适用于裸眼封隔器滑套分段压裂工艺压后产出剖面测试和堵水作业，所提供的管柱结构简单，现场操作方便，能够在现有裸眼封隔器滑套分段压裂工艺的基础上对水平井任意一段进行产出流体测试和堵水作业，为油气藏水平井压后管理提供科学依据。
附图说明
图1是本发明实施例的水平井测试和堵水管柱结构示意图；
图2是本发明实施例的测试和堵水管柱与完井管柱结构示意图；
图3是本发明实施例的第1段测试和堵水工艺示意图；
图4是本发明实施例的第i段(i＝2、3、……、N)测试和堵水工艺示意图；
图5是本发明实施例的第N+1段测试和堵水工艺示意图；
附图中标记：1、第一油管；2、安全接头；3、座封单元；4、第二油管；5、孔眼短节；6、第三油管；7、封堵单元；8、中心管；9、凸起球体；10、接头；11、封堵球体；12、完井套管；13、管外封隔器；14、滑套外筒；15、滑套孔眼；16、滑套内筒；17、滑套球座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1所示为本发明实施例的测试管柱结构示意图，如图1所示，测试和堵水管柱主要由第一油管1、安全接头2、座封单元3、第二油管4、孔眼短节5、第三油管6和封堵单元7组成。座封单元3带有中心管8和凸起球体9，封堵单元7带有接头10和封堵球体11；
图2所示为本发明实施例的测试和堵水管柱与完井管柱结构示意图，如图2所示，完井管柱由完井套管12、管外封隔器13、滑套外筒14、滑套孔眼15、滑套内筒16、滑套球座17组成。第一油管1、第二油管4和第三油管6外径为dt，座封单元3上凸起球体9外径为Dt-i，封堵单元7上封堵球体11外径为Dd-i，完井套管12内径为dc，滑套球座17内径为di；
假设水平井从A靶点至B靶点共压裂N+1段，依次命名为第i段(i＝1，2，3，……，N，N+1，N＝段数)，则测试和堵水管柱要求：
①油管外径：dt＜Min{di}(i＝1，2，3，……，N，N＝段数)；
②凸起球体外径：di＜Dt-i＜di-1(i＝2，3，……，N)；
③封堵球体外径：d1＜Dd-i＜dc(i＝1)；di＜Dd-i＜di-1(i＝2，3，……，N)。
另外，根据油管外径dt，优选合适外径的安全接头、孔眼短节以及座封单元的中心管和封堵单元的接头；
图3为本发明实施例的第1段测试和堵水工艺示意图，如图3所示，测试和堵水管柱(自上而下)由第一油管1、安全接头2、孔眼短节5(亦可不参与装配)和第1段封堵单元7组成。在测试过程中，缓慢下放组配好的第1段测试和找堵水管柱，待封堵球体11座封在第1段滑套球座17上后，可通过第一油管1(管柱带孔眼短节5同时关闭环空)或环空(管柱无孔眼短节5或关闭第一油管1)进行产出流体测试，得到第1段各相流体产出量Qj1(j＝o，g，w)；若该段产水严重，则可通过第一油管1或环空注入堵水剂进行堵水作业；
图4所示为发明实施例的第i段(i＝2、3、……、N)测试和堵水工艺示意图，如图4所示，测试管柱(自上而下)由第一油管1、安全接头2、第i-1段座封单元3、第二油管4、孔眼短节5、第三油管6和第i段封堵单元7组成，其中第二油管4、孔眼短节5、第三油管6和第i段封堵单元7的总长度与完井管柱内第i段与第i-1段座封滑套之间的距离相等。测试过程中，缓慢下放组配好的第i段测试和找堵水管柱，待封堵球体11和凸起球体9同时座封在第i段和第i-1段的滑套球座上后，即可通过第一油管1进行产出流体测试，得到第i段的各相流体产量Qji(j＝o，g，w；i＝2，3，……，N)；若该段产水严重，则可通过油管注入堵水剂进行该段堵水作业；
图5本发明实施例的第N+1段测试和堵水工艺示意图，如图5所示，测试和堵水管柱(自上而下)由第一油管1、安全接头2和第N段座封单元3组成。测试过程中，缓慢下放组配好的第N+1段测试和找堵水管柱，待第N段凸球球体9座封在第N段滑套球座17上后，通过可通过第一油管1进行产出流体测试，得到第N+1段各相流体产出量Qj(N+1)(j＝o，g，w)；若该段产水严重，则可通过第一油管1注入堵水剂进行该段堵水作业。
根据上述方法，可以测试任意一段各相流体产量Qji(j＝o，g，w；i＝1，2，3，……，N，N+1)，并根据需要可进行任意一段的堵水作业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水平井产出剖面测试和堵水方法，其特征在于，所述方法应用了水平井产出剖面测试和堵水装置，所述水平井产出剖面测试和堵水装置包括测试和堵水管柱以及完井管柱，测试和堵水管柱包括第一油管、安全接头、座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管和封堵单元，第一油管、安全接头、座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管以及封堵单元顺序连接，完井管柱包括完井套管、管外封隔器、滑套外筒、滑套孔眼、滑套内筒和滑套球座，滑套外筒两端均连接有完井套管，管外封隔器套设在完井套管的外侧，滑套外筒的中部设置有滑套孔眼，滑套内筒安装在滑套外筒的内部，滑套球座安装在滑套内筒的内部，第一油管、第二油管和第三油管的外径均小于完井管柱的最小内径，座封单元包括中心管和凸起球体，中心管的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径，中心管的顶端和底端均设置有与安全接头和第二油管相连的接头，凸起球体沿中心管轴向设置于中心管外部，凸起球体的外径与完井管柱的滑套球座的内径相匹配，凸起球体座封在测试段数+1段的滑套球座上，封堵单元包括接头和封堵球体，接头的外径小于或等于第三油管的外径，封堵球体为外径与完井管柱滑套球座内径相匹配的球体，封堵球体座封在测试段滑套球座上；
安全接头的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径；
孔眼短节上设置有孔眼，并且孔眼短节的外径小于或等于第一油管、第二油管和第三油管的外径；
所述方法包括以下步骤：
(1)取多组第一油管、第二油管、第三油管、座封单元和封堵单元，待用；
设水平井从A靶点至B靶点共压裂N+1段，依次命名为第i段，i＝1，2，3，……，N，N+1；N＝段数；
设第i段的滑套球座的内径为di，套管的内径dc，第一油管、第二油管以及第三油管的外径均为dt，第i段座封单元的凸起球体的外径为Dt-i，第i段封堵单元的封堵球体的外径Dd-i，则：
①第一油管、第二油管和第三油管的外径：dt＜Min{di}，i＝1，2，3，……，N；N＝段数；
②凸起球体的外径：di＜Dt-i＜di-1，i＝2，3，……，N；
③封堵球体的外径：d1＜Dd-i＜dc，i＝1；
di＜Dd-i＜di-1，i＝2，3，……，N；
并且根据第一油管、第二油管和第三油管的外径dt，优选合适外径的安全接头、孔眼短节以及座封单元的中心管和封堵单元的接头；
(2)组配产出剖面测试和堵水管柱；
组配不同段的产出剖面测试和堵水管柱：
①第1段产出剖面测试和堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头、孔眼短节和第1段封堵单元；或者第1段产出剖面测试和堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头和第1段封堵单元；
②第i段，i＝2、3、……、N，产出剖面测试和堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头、第i-1段座封单元、第二油管、孔眼短节、第三油管和第i段封堵单元，要求第i-1段座封单元与第i段封堵单元之间的油管和孔眼短节的总长度与完井管柱内第i段和第i-1段座封滑套之间的距离相等；
③第N+1段产出剖面测试和堵水管柱组配顺序依次为：第一油管、安全接头和第N段座封单元；
(3)产出剖面测试和堵水作业；
对水平井任意一段进行产出测试和堵水作业：
①第1段产出流体测试和堵水作业：缓慢下放组配好的第1段测试和堵水管柱，待封堵球体座封在第1段滑套球座上后，通过油管或环空进行产出流体测试，得到第1段各相流体产出量Qj1，j＝o，g，w；若该段产水严重，通过油管或环空注入堵水剂进行堵水作业；
②第i段，i＝2、3、……、N，产出流体测试和堵水作业：缓慢下放组配好的第i段测试和堵水管柱，待封堵球体和凸起球体同时座封在第i段和第i-1段的滑套球座上后，通过油管进行产出流体测试，得到第i段的各相流体产量Qji，j＝o，g，w；i＝2，3，……，N；若该段产水严重，通过油管注入堵水剂进行该段堵水作业；
③第N+1段产出流体测试和堵水作业：缓慢下放组配好的第N+1段测试和堵水管柱，待第N段凸球球体座封在第N段滑套球座上后，通过油管进行产出流体测试，得到第N+1段各相流体产出量Qj(N+1)，j＝o，g，w；若该段产水严重，则通过油管注入堵水剂进行该段堵水作业。
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