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1、钻杆地层测试,提 纲第一节 概述第二节 钻杆地层测试第三节 地层测试优化设计第四节 测试压力卡片的定性解释技术第五节 测试压力资料的定量解释技术第六节 含硫化氢井的地层测试试油工艺,钻杆地层测试,在石油及天然气的勘探过程中，为了对钻井过程中遇到的油气显示层段能尽量做出准确评价，目前除了采用地质综合录井、地球物理测井、岩心分析等基本方法外，还采用电缆地层测试技术和钻杆地层测试技术。后者是一种最终确定油气层性质的方法。它不但具有快速、经济的特点，而且可以从动态角度，直接录取油气藏在生产状态下的参数。,定义：钻杆地层测试又称为钻杆测试，简称地层测试，国外称为DST，是Drill Stem Testi
2、ng的缩写。它是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试，获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数，从而及时准确地对产层做出评价。钻杆地层测试过程：用钻杆或油管将测试工具（包括：压力温度记录仪、封隔器、测试阀等）下入测试层段，让封隔器胶筒膨胀坐封于测试层上部，将其它层段和钻井液与测试层隔离开来，然后由地面控制，将井底测试阀打开，测试层的流体经筛管的孔道和测试阀流入管柱内，直至地面。,第五章 钻杆地层测试,（1）在测试过程中，井底的测试阀由地面进行控制，可以进行多次的开井和关井，开井流动求得产量，关井测压求得压力数据。（2）测试的全过程记录在机械压力计的一张金属卡片上和电子压力计的储存块上，根据
3、压力、温度记录仪和电子压力计记录的压力温度数据，进行评价解释测试层的特性和产能性质。,钻杆测试是以钻柱做地层流体流到地面的导管。钻杆地层测试是获得地层流体样品、估算地层参数和确定地层有无工业生产能力的一次临时性完井。,与传统的试油方式相比，钻杆地层测试具有以下特点：（1）钻井过程中，通过气测、泥浆录井或岩屑录井和测井等资料，一旦发现油气显示就可立即进行钻柱测试，弄清楚地层和流体情况，可及时发现油气层，避免漏掉有希望的层位；（2）获取的测试资料受地层污染影响少，所测得的压力和产量等资料能真实地反映地层情况，及时指导下一步工作；（3）井筒储集影响小，测试时间短，效率高。（在井底开、关井）,可按不同
4、的类型、不同的方式对钻杆测试来进行分类：按类型分可分为裸眼井测试和套管井测试；按测试方式可分为常规测试和跨隔测试；按综合性能可分为射孔测试联作和综合测试联作。,常规测试和跨隔测试常规测试是最简单的一种，封隔器下部只有一个测试层。跨隔（跨越封隔）测试是一口井有多层的情况下对其中的某一层进行测试，因此，必须有两个或两组封隔器将测试层上部和下部都隔开。,裸眼井测试：常规（单封隔器）测试；支承于井底的跨隔测试；选层式跨隔测试；膨胀式常规和跨隔测试。,套管测试常规套管测试；双封隔器跨隔测试；桥塞跨隔测试。,综合测试射孔与测试联作；射孔与跨隔测试联作；测试、酸化、再测试联作；高温、高压非常规管柱测试。,例
5、如，油管输送射孔与地层测试联合作业：用油管或钻杆将测试工具、射孔枪送到井下进行射孔和测试联合作业。射孔是在套管水泥环和地层上造成孔眼，给地层里的油、气、水等造成流向井眼的通道。测试可以获得动态条件下地层和流体的各种特性参数。,测试时，要按测试类型、井眼选择、井深、井温、预计产能等多项因素选择合适的测试工具。目前常用的测试工具有MFE地层测试器、全通径APR测试工具和膨胀式测试工具3种类型。,第一节 概述,一、钻杆地层测试的测试参数 在钻井过程中或完井之后，利用钻杆柱或油管柱将地层测试器下入待测层段，进行地层测试，获得在动态条件下地层流体样品类型、产量、地层压力随测试时间变化曲线、压力衰竭等各种
6、特性资料。对这些资料进行分析、计算，可以得到下列主要参数：,（1）渗透率：这是实测的平均有效渗透率。（2）地层损害程度：由于地层被钻井液、固井液、压井液侵入以及地层部分打开、射孔数目或深度不足、射孔孔眼堵塞等多种因素影响，使井筒附近渗透率降低，产量减小。通过测试可以计算出地层堵塞比和表皮系数。（3）油藏压力：通过关井测压力恢复可外推出原始油藏压力。（4）衰竭：如果在测试过程中发现油藏压力有衰竭现象，可以根据衰竭情况推断这个油藏是否有开采价值，可估计所控制的地质储量。,（5）测试半径：在测试过程中由于压差的作用，地层流体发生物理位移，对一定距离范围内的地层将产生作用，这个距离称为测试半径，也叫调
7、查半径。用这个参数可确定井距大小。（6）边界显示：在测试半径内如有断层或边界存在，可通过压力分析计算出距离，借助于其他资料，还可确定边界异常的类型。,二、国内外发展概况自从1967年伯尔和韦克利研制并获得美国专利世界上第一套地层测试器问世后，地层测试技术获得了长足的发展，各类成系列的先进地层测试器，满足了陆地和海上大斜度井、高产井测试技术的需要。美国开发运用测试技术历史长，发展快，现在仍处于领先地位。,前苏联在石油勘探中，也普遍运用地层测试技术，但先进工具仍从美国引进。在美国从事测试技术研究和设备制造的众多公司中，享有盛誉的是江斯顿(JOHNSTON)、哈里伯顿(HAL-LIBURTON)和贝
8、克莱因斯(BAKER-LYNES)等公司。这些公司的各类成系列、有代表性的先进地层测试器的工作原理相同，而结构各异，各具特色，代表着世界先进水平。,（1）利用钻杆柱或油管柱将地层测试器送入井下待测试层位，操作钻杆柱或油管柱坐封封隔器，使被测试地层与环空钻井液隔离；（2）操作管柱或对环空加压，按测试设计开启和关闭井下测试阀，释放钻井液对地层流体的压力，使地层流体流入管柱内，井下压力计和温度计记录井下压力和温度；（3）按设计要求多次开关测试阀，完成测试作业；（4）测试结束，封隔器解封，提出地层测试器，即可获得所需的地层资料。,相同的工作原理是,我国70年代末引进地层测试技术，现在已成为科学试油系统
9、工程的重要组成部分。应用这项技术进行探井试油，目前已达试油总层数的70%以上，促进了我国试油技术的发展，加快了我国油气勘探开发的进程。综合分析上述各公司多种先进的地层测试器，均可归类为：常规地层测试器、膨胀式地层测试器、压控地层测试器和地面直读式地层测试器四大类型。,1常规地层测试器,常规地层测试器（提放式地层测试器）是指利用管柱重量坐封封隔器，并用管柱操作井下测试阀，开启、关闭测试阀的地层测试器，常用于陆地直井(各种规格套管并和裸眼井)地层测试。国外常规地层测试器主要有Johnston MFE 地层测试器、Halliburton HST 地层测试器、莱因斯六位旋转开关地层测试器等。这些测试器
10、的主要区别在于测试阀结构形式不同，但各部件基本原理相同。,1常规地层测试器,具有代表性的MFE和HST地层测试器其不同体现在：（1）换位机构（2）液压延时机构（3）自由行程（4）取样器,MFE换位机构,它由花键心轴、花键套和J形换位销组成，如图5-3a。花键心轴上沿180的圆周面上跣有换位槽，J形销固定在花键套上，J形销的平头销插入换位槽里。,换位机构图1-花键心轴；2-J形槽；3-滑套活塞；4-滑套；5-J形销,换位槽的换位图，如图5-3 b所示。当上提下放管柱时，花键心轴上下运动，但不能转动；J形销沿换位槽运动，带动花键套转动，但不能上下运动。当花键心轴随钻柱作上下运动时，J形换位销就从一
11、个位置换到换到另一个位置，测试阀也就随之从开到关，从关到开变换位置，达到多次开关井的目的。,换位过程：,下井时，J形销在“A”的位置上，测试阀处于关闭状态。测试管柱下到井底，下放管柱加压，封隔器座封，测试器的花键心轴向下运动，J形换由A点移到B点开井。,关井时上提管柱，换位心轴上行，J形销由B点移到C点；再下放管柱并加压，J形销由C点换向到D点，阀始终处于关闭状态；若再次开井，则上提管柱，J形销由D点换向到A点；再下放管柱并加压，J形销由A点换向到B点开井。如此重复操作，可实现多次开关井。,取样器,MFE带有取样器，样品可作PVT分析；MFE取样机构：取样机构既是取样器，又是双控制测试阀，是全
12、流通式的。所有地层流体在流入钻杆（油管）之前都要流经双控制阀；在流动结束时，双控制阀关闭，把地层流动状态下的地层样品收集在取样腔内；取样腔配有两个放样阀，便于在地面把样品取出来。,应用范围,常规地层测试器主要用于陆地低压、低气油比的直井或井斜角不太大的套管井和裸眼井。由于该类工具是通过上提下放管柱来控制开、关井，“自由点”显示很难判断，特别是在深井或超深井中更难掌握，经常造成开关井判断失误，导致测试失败。该类工具也不适用于高压油气井以及浅地层，特别是浅层气井的测试和联合作业。因为高压油气井，地层压力大，上提管柱开、关井时，地层压力使封隔器上移，上提吨位难以掌握，易提松封隔器，使测试失败。浅井特
13、别是浅层气井座封吨位不足，操作时封隔器也易失封。,1常规地层测试器,1985年我国从Johnston公司引进MFE地层测试器制造技术后，宝鸡石油机械厂研制出国产化产品，供给国内各油田应用，满足了油田需要，推动了油田测试技术的进步。目前，国内已广泛使用这类地层测试器。,2膨胀式地层测试器,膨胀式地层测试器已在世界上广泛使用。膨胀式测试工具主要由液压开关、取样器、膨胀泵、滤网接头、上封隔器、组合带孔接头、下封隔器、阻力弹簧器等组成。,图5-5 膨胀式地层测试器组合图,（1）工作原理是在下井过程中，环空钻井液通过膨胀泵的单向阀或收缩拉开状态的释放系统进入上封隔器，经过隔离管柱流入下封隔器，使上下胶筒
14、内外压力平衡。当到达被测试地层后，用钻柱以60-90r/min转速旋转膨胀泵，将环空钻井液同时增压、泵入上下封隔器，使其膨胀坐封。被测试层段与上、下环空隔开后，上提、下放管柱操作液压工具上的测试阀使地层流体流入管柱内进行测试。按测试设计要求可多次开关井。如果需要多层次测试，可将测试管上移或下移到另一被测试层，重复上述操作即可。,（2）膨胀式地层测试器的特点,操作简单，坐封可靠，适用于各种深度的测试。用转盘带动钻柱以6090r/min旋转膨胀泵。膨胀式胶筒坐封长度长，膨胀率大，可适用于砂、泥岩极不规则裸眼井径跨隔测试，并且还适用于青蛙肚皮井眼。操作液压开关工具下放的管柱重量由膨胀泵的膨筒与井壁产
15、生摩擦力来承受，而不需要重型筛管柱支承。可自上而下或自下而上进行多层次测试。,（3）功能,膨胀式测试工具主要是为了解决易垮塌砂泥岩及不规则井径裸眼跨隔测试技术问题。该类工具是一种适应性极强的新型测试工具，具有较好的前景和市场。,3压控地层测试器,压控地层测试器主要是针对海上石油勘探开发对测试技术和装备的需要而研制出来的。海上风大浪涌，钻井船与井口之间在竖直方向存在起伏不停的周期波动，并随着气候条件而变化。平台造价昂贵，移动耗时，费用高，要充分利用平台面积，减少平台或移动钻井船次数，这就需要在平台上钻定向井。,采用常规地层测试器上提下放或旋转管柱操作测试阀，不能适应这种起伏波动以及大斜度斜井地层
16、测试。为了满足海上测试需要，Johnston公司和Halliburton公司开始研制压控测试工具。Johnston公司在80年代先后研制出滑套式PCT 和全通径PCT 两类地层测试器。Halliburton公司也同时研制出全通径APR 压控地层测试器，随后又研制出了第二代全通径LPR 压控地层测试器。压控地层测试器是采用环空加压操作测试阀，因而操作更简便，不但能用于海上地层测试而且还可用于陆地套管井测试。,4地面直读地层测试器,地面直读地层测试器实际上是装在其他地层测试器上的附加装置。它携带高精度电子记录仪，将测试中所测得的地层压力和温度用一根电缆直接传递到地面计算机，通过软件处理后用曲线表示
17、出来，从而使测试中测得的压力和温度数据可直接在地面观察，及时了解井下压力变化(开关井)情况。在测试中，可直接根据返回的井下实际压力恢复曲线进行判断分析，指导测试作业；可以根据实际情况修订预定井下压力恢复情况制定的测试设计，进行有效的操作。因此，开关井准确可靠，测试成功率高。,4地面直读地层测试器,由于这种装置测试投资大、测试精度高(如Johnston晶体压力计，压力范围95MPa，精度士0.035%，分辨率0.0001 MPa)，测试成本高，主要用于探边测试和重点探井测试。Johnston公司研制的SPRO 装置（图5-11）和MUST 系统，属于地面直读式地层测试器。SPRO装置适用于PCT
18、压控地层测试器或MFE常规地层测试器，MUST适用于各类地层测试器。,4地面直读地层测试器,（1）SPRO装置 对于MFE常规地层测试器（98mm、127mm）和PCT压控地层测试器（98mm、120.6mm）：用相应规格的SPRO装置直接连接在测试阀之上，与测试工具一起下入测试层，坐封封隔器后，下入电缆(5.56mm单芯电缆)，使装入SPRO装置中的压力计与地面直读装置衔接，压力计和电缆之间的衔接不受井内导电液体影响。测试时地面直接记录井下开关井的压力和温度。,图5-11 SPRO装置,（2）MUST装置,MUST装置由阀门总成和促动器组成。测试时，阀门总成位于测试阀之上，阀门总成有带操作滑
19、套的开关井活瓣式阀门。活瓣阀门的开关是以电缆的放松和上拉来控制的。这种阀门有127，133.35mm两种规格，它的最小通径是57.2mm，可与任何测试器和液压激发油管传输负压射孔器联合使用。,图5-14 MUST装置图,促动器接于单心电缆(5.56mm)之下，和阀门总成衔接。与促动器相连的高精度电子记录仪连续记录地层压力与温度，并由电缆传至地面。完成测试作业之后，促动器与压力计可以收回。,图5-14 MUST装置图,第二节 钻杆地层测试,1、钻杆地层测试器结构 目前国内外使用的钻杆地层测试器类型很多，结构也不完全相同。概括起来有三种形式：一是利用旋转钻杆（膨胀式地层测试器）进行开关井操作；二是
20、利用改变环形空间压力（压控地层测试器）来控制开关井；三是利用提放钻杆（常规地层测试器）达到开关井的目的。,各种测试工具一般都包括测试阀，压力自动记录装置、旁通凡尔、封隔器等，测试工具上接钻杆。测试时要求封隔器封隔待测地层，隔离井筒泥浆柱的压力，使被测试层段的流体通过测试阀和钻杆到达地面；压力自动记录仪记录测试全过程的压力变化通过测试还可以获得地层条件下的流体样品。,图5-15 钻杆地层测试器结构示意图,2、通常情况下，钻杆地层测试的程序是：（1）测试工具按一定顺序连接在钻杆端部，下入井中。（2）测试工具下放到预定位置，封隔器坐封。如果测试井很深，地层压力很高，需要在管柱内充水，管柱内的充水称为
21、水垫。管柱内水垫的高度确定：控制初开井诱喷压差为150200个大气压。,（3）初开井，打开测试阀门进行初次诱喷。初开井的目的是通过强烈的引流，解除地层堵塞。初开井的时间一般为1030分钟。（4）初关井，关闭测试阀门，使地层压力得以恢复。初关井的时间一般为初开时间的24倍。初关井的目的是为了测得准确的原始地层压力。,经过初开、初关之后，根据诱喷情况，可以重复进行一次或几次开、关井，目的是疏通近井地层的污染和破除井壁堵塞。当流体达到清洁后，即可进行计量求产工作。一般称最后一次开井为终开井。（5）终关井，恢复地层压力。求产测试结束后即可进行终关井。测取地层压力恢复资料，当压力稳定后，就可结束全部测试
22、工作，起出井内测试工具。,3.钻杆地层测试的标准压力记录曲线分析 钻杆地层测试所提供的压力资料包括：初开井和初关井的压力资料，以及终开井求产过程中连续的流动压力资料和终关井的压力恢复资料，这些压力资料是以曲线形式被记录下来的（曲线记录在特制的卡片上）。压力记录曲线是由上部压力记录装置（压力计）记录的。下部压力记录装置记录井筒泥浆压力，这两条压力曲线有对比意义，以判断封隔器坐封成功与否。,实测压力记录曲线受到许多因素的影响，形态变化无穷，但是它以标准曲线为基础，因此我们首先了解和掌握压力记录的标准曲线形式。为了更好的掌握压力记录的标准曲线形式，我们采用将测试工具所处的工作状态和在相应工作状态下记
23、录的压力曲线相对照的方式来叙述。,图5-16：测试工具下入井中，在井筒内自上而下运行，井筒泥浆通过带孔尾管进入测试器，经记录仪从旁通排出。压力记录即箭头所指粗实线段所示部分。随测试工具由浅而深，液柱压力逐渐升高。,图5-17：测试工具到达预定位置，停止运行，井筒泥浆处于相对静止状态，压力记录为箭头所指粗实线所示段，压力为初期泥浆柱静止压力。,图5-18：封隔器达到预定位置后，封隔器坐封，随着封隔器坐封，管柱上的液压旁通阀就随之关闭，隔离了封隔器上、下环形空间的连通。箭头所指压力，反映了封隔器座封时使测试井段内环形空间的泥浆受到压缩，由此而产生的相应压力增值。,图5-19：开启测试阀门，测试目的
24、层段中的流体通过带孔尾管流入测试器，进入管柱。压力记录为粗实线所示之曲线段。一段的压力为流体的初流动压力。,图5-20：关闭（压力双向关闭阀）DCIP阀门，实现初关井，流体在测试器内停止流动。压力迅速上升并逐渐趋于稳定，压力记录为粗实线段所表示的曲线段。一般来说，压力应等于或接近于原始地层压力。,图5-21：打开压力双向关闭阀（DCIP），进行最终开井测试。压力记录为粗实线段所示曲线。压力为终开井液体的流动压力。,图5-22：关闭压力双向关闭阀，实现终关井、恢复地层压力。压力记录为粗实线段所示之曲线。压力一为压力恢复资料，压力为终关井压力，通常情况下这个压力应略低于或等于压力。,图5-23：开
25、起反循环阀门，反循环泥浆。记录反循环周期时间即前头所指。,图5-24：关闭测试阀，打开旁通获取井下流体样品，此时管柱内，封隔器上环形空间的压力达到平衡。线段所示压力记录为最终井筒泥浆柱静止压力。,图5-25：收缩封隔器，上提测试工具，随测试工具上提泥浆柱静压力逐渐下降，最后停止在基线上。全部测试工作结束。,以上是钻杆地层测试中最常见的或者说是最普遍采用的二开二关压力记录的定性解释原理和它的标准曲线。,第三节 地层测试优化设计,测试设计是确保工艺成功和地层地质信息全面准确录取的必要程序，它是依据地层渗流条件和地质取资料目的编制而成。本节重点介绍测试方式、测试压差和测试工作制度主要设计参数的确定方
26、法。,第三节 地层测试优化设计,一、测试方式选择 地层测试是唯一了解地层动态（流动）特性的一种手段，具体了解地层的不同特性可采用不同的测试方式。,1了解单井地层特性（1）压力恢复：油井开井生产一段时间后，突然关井，测量关井后井底关井压力随时间的变化。（2）压力降落：油井以定流量生产，随着井底压力的不断降低，记录井底流动压力随时间的变化。,（1）干扰测试：主要目的是确定井间的连通性，A井（激动井）给出一个信号，观察B井的压力反应，并记录B井的压力变化信息，分析、判断A、B两井是否处在同一水动力系统中。（2）脉冲测试：A井（激动井）产量以多个脉冲的形式改变，记录B井（观察井）的压力变化信息。一般说
27、来，围绕着地质目的的实现，可优化选择不同的测试方式及测试工艺，以适应勘探开发中不同类型井测试的需要。,2确定两井或区域间连通的地层特性,二、测试压差的选择,地层测试压差是指测试初始流动压差。从求取地层产能方面考虑，测试压差越大越有利于地层流体产出和诱喷，但压差过大不仅可能诱发地层大量出砂，而且可能导致工具刺漏或其它工程事故发生，所以工艺上常采用加测试液垫的方式控制测试压差，液垫的性质可以为水、泥浆等。测试压差值的大小通过调整液垫高度进行控制。,1测试压差计算方法,实践证明：射孔负压差计算方法在测试压差选值计算中具良好的应用效果，不仅满足DST+PCT联作工艺中射孔测试负压差计算，而且它适用于常
28、规测试压差的选值计算。,三、测试工作制度的选择,测试工作制度选择：首先应根据测试井类型和测试地质目的确定开、关井工作制度；然后根据开关井工作制度，依据地层渗流条件设计相应的开、关井时间。,1开、关井工作制度的选择原则,1）中途裸眼测试，由于井眼稳定条件差，从安全角度考虑一般测试周期不超过8 h，多以求取产能、液性、地层压力和井筒完善状况为主要测试目的，故多采用一开一关工作制度。,2）措施效果评价测试需根据增产措施类型和评价测试目的选择测试工作制度，但对压裂改造井仍需考虑防砂和出砂问题。,2）完井套管测试，不受井筒条件限制，可根据测试地质目的进行长时间和多次开关井工作制度，目前多采用二开二关工作
29、制度。对于非自喷井为进一步落实地层流体液性，往往可配合人工助排作业（如三开或二开抽汲排液）；对于出砂严重的地层仍应选用一开一关工作制度，以免多次开、关井出现沉砂现象，影响井下工具性能。,2测试开、关井时间的确定,测试开、关井时间的确定是测试设计的主要组成部分，也是设计的关键性参数。对于自喷井而言，开井时间越长，“压降漏斗”波及范围越大，反映的储层地质信息越全面，成果越可靠。非自喷井由于受自然流动举升条件和测试管柱容积的限制，不具备过长时间开井稳定流动条件，开井时间过长将出现流动自然停止现象（自然关井）或导致关井压力恢复资料失真、丢失。因此，非自喷井测试设计中第二次开井时间的合理设计是开、关井时
30、间设计的关键环节。,（1）非自喷井开井时间计算方法 根据非自喷井开井时间对测试资料录取影响因素分析，在设计基础参数分析和产能预测分析基础上，推荐下列计算公式用于开井时间的计算，公式中参数的物理意义如图5-25a所示。,图5-25a 常规DST测试示意图,（2）不同渗流条件下开、关井时间确定原则1）开井时间，见表5-1。,2）关井时间推荐值，见表5-2。,中途裸眼测试一般在允许最大测试时间内（8h），建议开井时间不少于3h，以保证地层真实产能和液性资料的获取。增产措施效果评价测试设计开井时间要大于2880min（2天），以保证压裂或酸化措施有效范围内地层压降的充分形成，为关井压力恢复过程充分揭示
31、储层渗流特性创造条件。此类井的关井时间应通过理论模拟方式进行确定，通常关井时间需大于开井时间的3倍。,3）特殊类型井测试开关井时间确定原则：,第四节 测试压力卡片的定性解释技术,目前，钻杆地层测试所得到的压力卡片已经实现电子及计算机处理，从压力卡片的阅读、分段处理、数据处理、曲线编绘、参数计算及资料储存，都由电子计算机按照所编程序来实现。由于油气田、油气井情况的差异，影响因素的不同，测试条件不同，对卡片的影响也是不同的。因此在资料的处理和应用过程中，必须结合油气井所处的地质条件和其他因素（包括其它资料）来综合考虑，这样才能使压力卡片的资料解释结论比较接近于地层的实际情况，才能对勘探开发提供比较
32、实用和有意义的资料。,第四节 测试压力卡片的定性解释技术,一、压力卡片的定性分析在对卡片进行解释计算之前，先要进行初步的定性分析，以确定卡片的具体实用价值，也就是说先确定工具性能是否良好，工作条件是否合理，操作技术是否合格，然后才能确定卡片是否反映地层特性。一张压力卡片必须满足下三个条件，才能提供解释和分析用，这三个条件是：,（1）压力基线是直的和清楚的；（2）所记录的初始和最终液柱压力与用泥浆密度和深度求出的压力是一致的；（3）所记录的流动压力恢复曲线是平滑的。,（1）由于井深或避免回压降底过低，在钻杆里加水垫或气垫，见图5-26；,5-26 钻杆地层测试压力曲线图,下面给出一些例子来说明各
33、种因素的影响。,（2）由于裸眼井段不规则，在起下过程中工具有些粘卡，并由于带孔尾管不畅通引起流动压力波动，见图5-27；,5-27钻杆地层测试压力曲线图,（3）在气井用水垫测试，开始流动压力上升到A点，水被举出地面，流动压力下降，天然气产量逐渐增大，B点关井，压力上升，见图5-28；,5-28 钻杆地层测试压力曲线图,（4）测试工具或带孔尾管被岩屑堵塞，当这些堵塞物通过工具或尾管后，曲线A点开始变圆滑，如图5-29；,5-29 钻杆地层测试压力曲线图,（5）由于封隔器坐封在破碎或井径不规则段，封隔器周围可能有些微漏，在流动后期或恢复早期曲线成S型，如图5-30；,从上面所举的例子可以看出、压力
34、卡片必须经过分析才能使用。例子中的原因仅仅是可能产生的。实际工作中必须结合井的情况和操作条件，综合加以分析，才能做出较为准确的判断。,5-30 钻杆地层测试压力曲线图,实例分析自学,例1：图5-31动态：初流动时间、一开始产量就很微弱；终开井期间，流量仍然是很微弱的。回收：46m淡水解释：渗透性能差。储集层的性能不好，排出量很小；初关井时间不充分，原始地层压力远远没有达到稳定，最终关井压力也是同样；管柱在上提过程中，受到阻挡。,例2：图5-32动态：初开井有强烈的气流排出，在排出流量过程中，气流一直很强烈，随后逐渐减弱，35分钟以后已经非常微弱了。回收：134m天然气加泥浆的乳浊液，518m天
35、然气加油和泥浆，700m咸水。解释：渗透能力非常好。测试很成功，产层诱喷的很好；为了使封隔器密封，坐封三次；初关井和终关井压力均达到稳定；压力为稳定的原始地层压力。,例3：图5-33动态：初流动时气流相当好，3分钟见到天然气，排量很小，但是稳定。回收：200m混有泥浆的水和含有天然气的油，日产天然气2700方。解释：中等渗透性能；中等排出量；初关井压力和终关井压力几乎都是稳定的。,例4：图5-34动态：初流动的开始产势相当好，在整个开发期间都有相当好的气流。回收：214m的水和带油花的泥浆水。解释：渗透能力差；地层压力没有达到稳定；上提测试工具时，封隔器与管壁相摩擦。,第五节 测试压力资料的定
36、量解释技术,根据钻柱地层测试资料计算地层参数的基本方法可分为两大类：常规分析和图版拟合分析。借助计算机的资料解释也是利用上述二种方法。常规方法大都采用霍纳法分析，根据半对数分析图中直线性质计算地层参数；图版拟合分析是使用各种样板曲线图版进行手工或计算机拟合，从测试资料与图版曲线的拟合值计算地层参数。,压力恢复时的Horner曲线和MDH曲线示意图,图5-16 存在直线断层的半对数Horner曲线,二、图版拟合方法,曲线拟合的手工解释方法是将实际测得的数据在透明的坐标纸上作曲线图，然后与各种标准曲线图版进行匹配拟合，根据匹配拟合点进行地层参数计算。图版说明，以及实测曲线与图版匹配拟合方法可参见现
37、代试井的相关内容。,第六节 含硫化氢井的地层测试试油工艺,硫化氢（H2S）对人体具有致命的毒害，对钢材设备亦有相当严重的腐蚀作用。因此，在含H2S井试油测试时，一旦出现H2S，就必须采取相应的对策。目前，H2S的利用和开发还没有成熟的技术，在装备配套上难以解决H2S的防腐问题，对人身安全的防护也不能提供有效的保证。依靠现有技术条件和装备在含H2S井试油时应掌握如下原则：,（1）试含H2S的油层而不试H2S气层；（2）测试工艺能有效地控制H2S；（3）对低含量的H2S井可进行试油；（4）对高含量的H2S井必须采取有效措施后才能进行试油。,依靠现有技术条件和装备在含H2S井试油时应掌握如下原则：,
38、近年来，通过在华北赵州桥地区几口井的试油实践，在现有装备和技术条件下，针对含H2S的特点，除常规试油的要求外，适合含H2S井试油的工艺技术主要有下述几个方面：,由于钻井完井时所测中子伽马曲线受泥浆滤液等影响往往偏低，所以，试油施工前重测中子伽马曲线，能比较客观地反映地层情况，用这条曲线同完井时所测的中子伽马曲线进行对比，如H+含量曲线幅度比原有曲线幅度值高，则表明原解释的水层、油层有可能是气层或含气层，依此判断出气层位置，然后再综合其它参数确定是否含有H2S，并估计H2S的含量。,1中子伽马测井,2油管传输射孔与地层测试联作,（1）油管输送射孔的原理 油管输送射孔的基本原理是把每一口井所要射开
39、的油气层的射孔器全部串连在一起接在油管的尾端，形成一个硬连接的管串下入井中；通过在油管内测量放射性曲线或磁定位曲线，校深并对准射孔层位；可采用多种引爆方式引爆射孔器。为实现负压射孔，在引爆前，使射孔井段液柱压力低于地层压力，以保护好射开的油气层。,（2）油管输送射孔的特点,油管输送射孔的射孔枪身大小仅受套管内径限制，因而，可采用各种有枪身射孔器，可以使用性能最好的深穿透射孔弹或大孔径射孔弹和实现较高孔密，以获得较高的产能。可以实现较高的负压值射孔，保护油气层，提高产能。射孔器下到射孔层位后，可通过掏空、使用轻质压井液等手段，使地层压力与井眼压力间形成负压（井底压力地层压力），一个可控制的瞬时反
40、冲作用对射孔孔眼进行冲洗，从而提高油气井的产能或注水井效率。,一次下井可以同时射开较长的井段或多个层段的地层，十分经济。可以进行电缆射孔难以施工的高斜度井、水平井、稠油井及复杂井的射孔作业。是在安装好井口采油树和放喷管线的条件下射孔的，对于高压油气井射孔，安全可靠，可防止井喷。可与地层测试联作，在对目的层射孔的同时进行地层测试。以缩短试油周期，准确录取地层资料，有良好的经济效益。大斜井、水平井以及有害气体井，油管输送射孔最适用。,特点总结：油管传输射孔具有深穿透、高孔密、多相位、负压射开油层的特点；可满足较复杂地层条件下的射孔，如斜井、稠油等；是在安装好井口采油树和放喷管线的条件下射孔的，对于
41、高压油气井及含H2S井尤为安全可靠。,（3）联合作业的基本原理,A：用油管将射孔枪、筛管、封隔器、压力记录仪和测试阀下入测试层段，使射孔枪对准目的层，让封隔器膨胀座封于测试层上部，将其它层段和环空压井液与测试层隔离开，然后由地面控制阀将测试阀打开；B：射孔井段井筒通过筛管、测试阀与油管连通，并与地层之间建立了负压差；C：用环套内加压方式引爆射孔枪，地层内的流体立即通过筛管的孔道和测试阀流入油管内，直到地面。,目前MFE测试器使用的较为普遍，工具也成系列，所以常采用油管传输射孔与MFE测试器进行地层测试联作。射孔前，油管内的液垫是为防止负压差太大损害测试层和测试工具而加的。为了详细记录测试层压力
42、的变化，配备高精度的井下压力记录仪。井底测试阀是由地面控制的可以多次开关的阀，开井，流体流动求得产量；关井，求压力恢复数据。,（4）联合作业的优点,采用油管传输射孔与MFE测试器进行地层测试联作，在地层压力较高及地下液体情况不明的情况下进行试油（优点）：可取得地层的压力、产量及液性等数据；可以实现一次下井完成射孔和测试工作，减少可能出现的H2S对工具、设备和人员伤害机会，既可保证施工安全，又可反映地层流体情况，达到测试目的；可在地面采用H2S检测仪等仪器对井内液体情况进行检测。如H2S的含量高，不适合目前试油条件时，用此工艺可进行地下开、关井，采取压井等施工措施。,在含H2S井测试时选择油管传
43、输射孔与MFE测试器配合。在测试工艺上，为确保安全施工，尽量减少地层H2S对工具设备及人身的伤害机会，应选择一开一关测试制度，适当延长一开时间，尽可能在一开时测出H2S的含量。关井时间根据开井时间、显示情况和能取得各种地层参数来考虑。,（5）联合测试工艺,压差的选择原则是能有效激动地层、解除所试层的近井地带的污染。具体的选择应根据地层的岩性、埋深、预测的压力、井况等因素来考虑。液垫的选择：为弄清地下流体情况，可不用泥浆做液垫（鉴于H2S易爆的特点也不能考虑气体作液垫）。根据H2S腐蚀原理，可考虑采用pH10的碱水做液垫，这样既能取得纯净的地层流体，又能防止H2S对工具及管材的腐蚀。在测试管柱上
44、，采用断销式反循环和泵压式反循环双套循环阀，确保循环通道畅通。,测试中应根据出现的不同情况采取不同的措施：1）放喷测试：开井后，如井内流体能喷至地面且适合测试条件，则经四通通过分离器进行油、气、水分离和计量，气体在火把处燃烧，测试完毕压井；如未流出地面，按规定测试完毕，起管柱见液面，打开循环阀进行循环压井。2）测试时地面检测H2S含量，如小于国家规定的10mg/m3安全标准则正常测试；如高于10mg/m3低于30mg/m3（安全浓度临界值）则考虑取完重要资料后关井；如含量过高，不适合测试条件，则取样后关井，打开循环阀压井或不进行关井操作，直接正挤压井。,3）如取出的样品为泥浆或其它滤液等无代表
45、性的地层流体，则需调整开井流动时间、液垫高度等，进行重复测试。测试过程，注意观察显示头气泡显示和环空液面变化情况，做好防喷和抢关井工作。由于温度在95以上时，H2S对金属的腐蚀作用将大大降低。因此，深井测试时可不考虑工具在井下的腐蚀影响。但测试完毕后，应彻底洗井清除H2S以避免在上提管柱时，因温度降低造成工具管材的腐蚀。,3地面流程及压井（自学）地面装备配套的原则：可在进行地层测试时随时实现关井、压井、放喷测试以及地面除硫，因此，应采用防硫井口、防硫分离器等。（l）地面流程连接施工前将地面流程连接好，套管两侧各接一条硬管线。一条接至大罐循环和洗压井出口，条接至压井液罐与泵车相连接，作反压井和环
46、空加压点火起爆使用。在油管出口（测试控制头）处装一高压四通，接好三条硬管线，第一条连接井口防硫闸门，可接高压活动管线（便于测试），旁接测试显示头；第二条接到泥浆罐处并与水泥车相连接，作为正压井及洗井管线；第三条管线接防硫分离器，分离器外接两条方向相反的出气管线。,（2）压井方式 当开井后检测含有H2S，需压井时则根据现场情况分两种压井方式压井。1）关闭防硫闸门，然后关闭测试器，打开防硫闸门确定测试器是否已关闭，投棒或憋压打开反循环阀，进行正压井。返出物出口经中和罐除去压井液中的H2S，这种方法可保留取样器内高压物性样品。2）发现H2S后，不关闭防硫闸门和测试器，直接通过正压井管线及流程，将油管
47、内的液体直接挤入地层，不返出地面，在确认压住后再关测试器，打开反循环阀。这种方法不能取得高压物性样品。,（3）起下管柱过程中的压井措施射孔前，井口装好防硫防喷器，在井口准备好油管挂和连接短节及闸门，放置在井口附近。起下钻过程中保持液面在井口，随时向井筒内灌压井液。在起下管柱过程中如发现井口外溢或井喷，应采取措施：一是关闭封井器，油管挂+提升短节+闸门（或旋塞）与井内油管连接，打开封井器，将油管挂坐于大四通内，然后进行压井；二是迅速关闭封井器，油管上连接闸门（或旋塞），进行压井。,二、对油管的要求,在失重腐蚀的同时，金属表面的水分子中产生大量氢原子。这些氢原子中的一部分就渗入到金属内部，在有缺陷
48、的地方（如蚀坑）聚集起来，结合成氢分子。氢分子所占的空间为氢原子的20倍，这使金属内部形成过大的内压，即金属内部产生很大的内应力。如金属是软钢（20号以下的低碳钢），质地就会变硬，高强度的钢就会变脆出现破裂。一般来讲，较硬的钢材易受硫化物应力腐蚀。,（2）应力现象（亦称氢脆）,对许多碳素钢和低合金钢，经硫化物应力腐蚀实践表明，其破裂的敏感性主要取决于钢材的金相组织，通过对钢的合理的热处理，可以得到一种呈均匀球形分布的索氏体金相组织，这种金相组织钢有较良好的抗硫性能。日本住友株式会社金属公司利用了这一原理，在严格控制温度和环境条件下对钢材管的内外面进行热处理，并控制其硬度而生产出了SM-90S、
49、SM-90SS油管，具有抗H2S应力和破裂性能，其性能数据见表5-5。,2防硫措施,表5-5 SM-90S，SM-90SS油管性能数据表,3使用防硫油管注意事项 在实践中，含H2S井试油时使用防硫油管要注意：l）钢材的表面状况对破裂有很大影响，受损伤的表面如腐蚀、机械伤害等。受伤处容易造成应力集中，应力集中点往往是断裂的裂源。因此，在下管柱过程中不能使用管钳、液压钳等，以防造成机械损伤，只能使用锚头绳紧扣。,2）保护内涂层，限制在管内进行钢丝、电缆作业或其它方法投送工具，如必须进行作业时，要限制其速度小于30 m/min。3）使用一段时间后须对油管进行探伤检查。4）由于防硫油管需考虑氢脆的危害
50、，故材质较软，应特别注意防粘扣。目前还不能很好地解决防粘扣问题。建议采取下列措施：每口井采用双套油管，测试施工用防硫油管，通井、封堵、注灰等用普通油管。5）控制使用环境，使用优质压井液或完井液。保持压井液pH值10，这样可以中和可能出现的H2S，同时加入除硫剂。,三、对压井液的要求,H2S气体对钢材设备可以造成极大的腐蚀破坏，影响H2S气体对金属的腐蚀因素除温度和金属自身性能（金相组织及硬度）外，特别是溶液的酸碱性环境更是其主要因素，这里所说环境是指钢材所处溶液。在试油工作中，为了控制井筒环境减轻氢脆腐蚀，经多次分析研究，采用了化学除硫、优化压井液的方法。因为不是回收硫磺，也不是大面积地清除H
