CN212671752U - 页岩气井环空带压测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种页岩气井环空带压测试装置及系统，属于页岩气开发技术领域。所述装置包括连接件、压力计和泄压管；连接件内部中空，且连接件具有多个连接端；其中，第一连接端与第一控制阀连接，第一控制阀与待测试环空连通；第二连接端与压力计连接；第三连接端与泄压管连接。该装置可以对不同环空进行压力测试，在无需安装放喷管线的情况下，就能够方便快捷地实现页岩气井环空带压测试。

Description

页岩气井环空带压测试装置及系统

技术领域

本申请涉及页岩气开发技术领域，特别涉及一种页岩气井环空带压测试装置及系统。

背景技术

对于页岩气井而言，环空带压是指由于受到管柱连接失效、密封失效或水泥环受损等影响，使得气井内或不同地层的流体在其内的多个环空之中流动的现象。环空带压增大了气井管理和安全生产难度，对气藏高效开发和气井井筒完整性带来了挑战。为了消除环空带压，判断环空内的压力在排出后是否持续带压，需要对环空进行带压测试。

相关技术中，常规油气井通常安装有放喷管线，环空压力诊断测试时可直接将测试装置安装在待测环空压力表的位置，采用压力计、流量计、液面监测仪等设备，对待测试环空进行泄压和压力恢复测试。

然而，页岩气井与常规油气井不同，页岩气井的各个环空通常没有对应安装放喷管线，如果不安装放喷管线而在井口直接进行测试，不仅会威胁到测试人员的人身安全，而且会造成环境的污染；如果安装放喷管线，则易导致测试周期长、费用高。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种页岩气井环空带压测试装置及系统，在不需要安装放喷管线的情况下，可以方便快捷地实现页岩气井环空带压测试。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种页岩气井环空带压测试装置，所述装置包括：连接件、压力计和泄压管；

所述连接件内部中空，且所述连接件具有多个连接端；

其中，第一连接端与第一控制阀连接，所述第一控制阀与待测试环空连通；第二连接端与所述压力计连接；第三连接端与所述泄压管连接。

在一种可能设计中，所述连接件为三通。

在一种可能设计中，所述泄压管为软管，且长度大于25m。

在一种可能设计中，所述装置还包括：第二控制阀；

所述第二控制阀位于所述第一连接端与所述第一控制阀之间。

在一种可能设计中，所述装置还包括：第三控制阀；

所述第三控制阀位于所述第三连接端与所述泄压管之间。

在一种可能设计中，所述第三控制阀为针型阀。

在一种可能设计中，所述连接件为四通。

在一种可能设计中，所述连接件的第四连接端与组分获取机构连接。

在一种可能设计中，所述装置还包括：第四控制阀；

所述第四控制阀位于所述第四连接端与所述组分获取机构之间。

另一方面，本申请实施例提供了一种页岩气井环空带压测试系统，所述系统包括第一控制阀和上述提及的任一项所述的页岩气井环空带压测试装置，其中，所述页岩气井环空带压测试装置位于所述第一控制阀上，所述第一控制阀与待测试环空连通。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

通过将内部中空的连接件的第一连接端与第一控制阀连接，其中第一控制阀与待测试环空连通，使得连接件可以在第一控制阀开启的情况下与待测试环空连通；第二连接端与压力计连接，当连接件与待测试环空连通时，利用压力计可以计量待测试环空的压力变化；第三连接端与泄压管连接，使得从待测试环空释放出的流体在经过连接件后从泄压管排出。该装置可以对不同环空进行压力测试，在无需安装放喷管线的情况下，就能够方便快捷地实现页岩气井环空带压测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种页岩气井环空带压测试装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种页岩气井环空带压测试装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种页岩气井环空带压测试系统的结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1-连接件，101-第一连接端，102-第二连接端，103-第三连接端，104-第四连接端，

2-压力计，

3-泄压管，

4-第一控制阀，

5-待测试环空，

6-第二控制阀，

7-第三控制阀，

8-组分获取机构，

9-第四控制阀

10-油管，

11-油层套管，

12-技术套管，

13-表层套管。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

页岩气是赋存于暗色泥页岩层或高碳泥页岩层中的天然气，它可以生成于有机成因的各个阶段，天然气一部分以游离相态(大约50％)存在于页岩层缝隙、页岩层孔隙即其他储集空间，另一部分以吸附状态(大约50％)存在于干酪根、粘土颗粒及粘土孔隙表面。页岩气是宝贵的资源、优质的能源和化工原料。为了开采页岩气，通常在页岩气赋存丰富的区域钻取页岩气井，对页岩气进行开采。

一般情况下，页岩气井的井筒内设置有油管(在部分页岩气井中也可以不设置油管，需要根据具体情况进行选择性设定)和多个套管，由于相邻的两个套管或套管和油管之间可以构成环空，因而页岩气井内具有多个环空。

以页岩气井设置有油管和三个套管(油层套管、技术套管和表层套管)为例，根据多个环空所处的位置不同，可以将环空由内向外依次表示为A环空、B环空和C环空。其中，A环空表示油管和油层套管之间的环空，B环空表示油层套管与技术套管之间的环空(技术套管环空)，C环空表示技术套管和表层套管之间的环空(表层套管环空)。若油层套管上出现漏点，地层中的天然气会通过生产套管进入B环空，引起B环空带压。

目前，页岩气井环空带压现象较为普遍。以国内某页岩气田一期产建投产的气井为例，气井有254口，表层套管环空带压气井有184口，占气井总数的72.44％；技术套管环空带压气井有200口，占气井总数的78.74％。由于页岩气井环空带压增大了气井管理和安全生产的难度，对气藏高效开发和气井井筒完整性带来了挑战，因而为了了解页岩气井环空带压的情况，就需要对页岩气井进行环空带压测试。

相关技术中，环空带压测试主要针对常规油气井，通常采用压力计、流量计、液面监测仪等设备，对待测环空开展泄压和压力恢复测试，并利用测试数据进行带压原因分析。对常规油气井进行环空带压测试的使用前提是在各个环空的井口均安装有放喷管线(通常由油管连接而成)，并且油管常带有封隔器，油管和油层套管之间的环空注有环空保护液。而页岩气井生产管柱不带封隔器，各个环空通常未安装放喷管线。如果采用相关技术对页岩气井进行环空带压测试，需要安装放喷管线，而安装放喷管线易使得测试周期长、费用高；如果不采用相关技术对页岩气井进行环空带压测试，即不安装放喷管线直接在井口进行测试，不仅会威胁到测试人员的人身安全，而且会造成环境的污染。为了解决相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种页岩气井环空带压测试装置。

如图1所示，该页岩气井环空带压测试装置包括：连接件1、压力计2和泄压管3。

其中，连接件1内部中空，且连接件1具有多个连接端；

第一连接端101与第一控制阀4连接，第一控制阀4与待测试环空5连通；第二连接端102与压力计2连接；第三连接端103与泄压管3连接。

需要说明的是，第一控制阀4位于采气树上，为现有结构。一般情况下，第一控制阀4为闸板阀，其与环空套压表连接。

本申请实施例提供的页岩气井环空带压测试装置的工作原理为：

通过将内部中空的连接件1的第一连接端101与第一控制阀4连接，其中第一控制阀4与待测试环空5连通，使得连接件1可以在第一控制阀4开启的情况下与待测试环空5连通；第二连接端102与压力计2连接，当连接件1与待测试环空5连通时，利用压力计2可以计量待测试环空5的压力变化；第三连接端103与泄压管3连接，使得从待测试环空5释放出的流体在经过连接件1后从泄压管3排出。

因此，本申请实施例提供的页岩气井环空带压测试装置可以对不同环空进行压力测试，且在无需安装放喷管线的情况下，就能够方便快捷地实现页岩气井环空带压测试，缩短了测试周期，节约了测试成本。

在一种可能设计中，连接件1为三通，满足连接件1内部中空且有三个连接端的要求，同时，由于三通属于本领域常用的零部件，便于获取。

在一种可能设计中，压力计2为存储式电子压力计，即该压力计可以对测取到的压力值进行存储，便于测试人员获取环空压力随时间的变化情况。

可选地，压力计2包括发送组件(图中未显示)，利用发送组件可以将压力计2实时获取到的压力取值发送给控制系统，该控制系统可以位于监测站内，测试人员无需在现场便可以获取环空压力的实时取值。

可选地，在对页岩气井环空带压测试时，可以在泄压后，利用压力计记录24小时环空压力的恢复情况，为确定环空带压的原因提供判断依据。

在一种可能设计中，泄压管3为软管，且长度大于25m。选择软管作为泄压管3，使得测试人员携带方便。通过将泄压管3的长度设置为大于25m，以确保井口的安全。

需要说明的是，为了防止流体泄漏，保护测试人员的人身安全，泄压管3与第三连接端103之间需要固定牢固，确保密封性好。

可选地，泄压管3的材质为抗硫材质。当流体中含有H₂S时，如果泄压管3不抗硫，则会造成泄压管3的损坏，同时，流体流出会威胁到测试人员的人身安全。

在一种可能设计中，如图1所示，本申请实施例提供的页岩气井环空带压测试装置还包括：第二控制阀6。

其中，第二控制阀6位于第一连接端101与第一控制阀4之间。

通过设置第二控制阀6，可以控制待测试环空5内的流体进入到连接件1的内部。

可选地，第二控制阀6为旋塞阀。

在一种可能设计中，如图1所示，本申请实施例提供的页岩气井环空带压测试装置还包括：第三控制阀7。

其中，第三控制阀7位于第三连接端103与泄压管3之间。

通过设置第三控制阀7，可以控制环空放压速度。

可以理解的是，在测试进行前，第三控制阀7处于关闭状态。

可选地，第三控制阀7为针型阀。

在一种可能设计中，如图2所示，连接件1为四通，也就是说，除了第一连接端101、第二连接端102和第三连接端103之外，连接件1还包括第四连接端104。

可选地，连接件1的第四连接端104与组分获取机构8连接。

通过设置组分获取机构8，可以对从待测试环空5中流出的流体的组分进行获取。举例来说，当流体为气体时，可以对气体进行采集并确定气体的组分。

可选地，组分获取机构8至少包括甲烷检测仪、二氧化碳检测仪和硫化氢分析仪。

可以理解的是，组分获取机构8中的设备数量可以根据实际需要进行增加或减少。

在一种可能设计中，如图2所示，本申请实施例提供的页岩气井环空带压测试装置还包括：第四控制阀9。

其中，第四控制阀9位于第四连接端104与组分获取机构8之间。

当需要对待测试环空5中的流体进行组分确定时，打开第四控制阀9，利用组分获取机构8对流体进行采集，以实现对流体组分的确定；而当不需要对待测试环空5中的流体进行组分确定时，关闭第四控制阀9，此时组分获取机构8处于未工作状态。

如图3所示，本申请实施例还提供了一种页岩气井环空带压测试系统，该系统包括第一控制阀4和上述提及的页岩气井环空带压测试装置。

其中，页岩气井环空带压测试装置位于第一控制阀4上，第一控制阀4与待测试环空5连通。

对于页岩气井环空带压装置的结构以及在上述实施例里进行了详细地描述说明，在此不再赘述。

在一种可能示例中，对某页岩气井的技术套管环空进行环空带压测试时，可以以图3所示的结构为例，其中，10表示的是油管，11表示的是油层套管，12表示的是技术套管，13表示的表层套管，按照以下步骤进行：

(1)装置的安装

检查并确认第一控制阀4和第二控制阀6处于关闭状态；

将第一控制阀4、第二控制阀6以及连接件1的第一连接端101依次相连，第二连接端102与压力计2相连，第三连接端103、第三控制阀7和泄压管3依次相连，第四连接端104、第四控制阀9和组分获取机构8依次相连；

将泄压管3远离第三控制阀7的一端置于采气树至少25m以外。

(2)环空带压测试

检查并确认第一控制阀4和第二控制阀6处于关闭状态；

打开第一控制阀4、第二控制阀6以及第三控制阀7，开启压力计2，使得待测试环空5开始泄压，压力计2开始测取压力取值，其中，可以通过调节第三控制阀7控制泄压速度；

观察压力计2，待泄压完成后，关闭第三控制阀7，并保持第一控制阀4和第二控制阀6处于开启状态，利用压力计2记录24小时待测试环空5的压力恢复情况；

其中，在泄压过程中，可以控制第四控制阀9开启，利用组分获取机构8获取流体进行组分的确定；可以通过压力计2，得到压力随时间的变化曲线。进一步地，测试人员可以利用对流体组分的确定以及压力随时间的变化曲线，对环空带压的原因以及气体来源进行进一步地确定。

在本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述装置包括：连接件(1)、压力计(2)和泄压管(3)；

所述连接件(1)内部中空，且所述连接件(1)具有多个连接端；

其中，第一连接端(101)与第一控制阀(4)连接，所述第一控制阀(4)与待测试环空(5)连通；第二连接端(102)与所述压力计(2)连接；第三连接端(103)与所述泄压管(3)连接。

2.根据权利要求1所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述连接件(1)为三通。

3.根据权利要求1所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述泄压管(3)为软管，且长度大于25m。

4.根据权利要求1所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述装置还包括：第二控制阀(6)；

所述第二控制阀(6)位于所述第一连接端(101)与所述第一控制阀(4)之间。

5.根据权利要求1所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述装置还包括：第三控制阀(7)；

所述第三控制阀(7)位于所述第三连接端(103)与所述泄压管(3)之间。

6.根据权利要求5所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述第三控制阀(7)为针型阀。

7.根据权利要求1所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述连接件(1)为四通。

8.根据权利要求7所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述连接件(1)的第四连接端(104)与组分获取机构(8)连接。

9.根据权利要求8所述的页岩气井环空带压测试装置，其特征在于，所述装置还包括：第四控制阀(9)；

所述第四控制阀(9)位于所述第四连接端(104)与所述组分获取机构(8)之间。

10.一种页岩气井环空带压测试系统，其特征在于，所述系统包括第一控制阀(4)和权利要求1-9任一项所述的页岩气井环空带压测试装置，其中，所述页岩气井环空带压测试装置位于所述第一控制阀(4)上，所述第一控制阀(4)与待测试环空(5)连通。

Images