MFE地层测试器
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一、地层测试管柱不同的测试工具,按不同的形式连接,就可以组成不同的测试管柱,以满足不同井的测试要求。
图1是MFE 测试工具常用的测试管柱,自上而下分述如下:1、反循环阀:在测试结束后,用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。
通常用投棒或蹩压的方法把反循环阀打开,使测试管柱内与套管环空连通,然后从环形空间泵压,将测试管柱内的地层流体反循环出地面。
未进行抽汲的非自喷井测试,反循环替出的油水量计量是否准确,直接影响测试资料的可靠2、上压力计:上压力计安装在多流测试器的上部,也叫监漏压力计,主要用于监测测试管柱的漏失情况,记录各次开井流动时的压力变化。
在测试工具下井时和测试时的关井期间,若测试管柱不漏失,上压力计记录的应是一条水平的直线。
3、多流测试器(MFE):是该类测试工具的关键部件,所以也叫MFE,由换位机构、延时机构的取样机构组成。
它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。
测试工具下井时,MFE是关闭的。
终流动结束,在解封后起测试管柱时,取样机构自动关闭,取得地层条件下的流体样品。
4、震击器:当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时,上提管柱施加一定拉力,可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。
5、旁通阀:旁通阀主要有两个作用,一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时,压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过,使测试管柱顺利起下;二是测试结束时,旁通阀打开,使封隔器上下方压力平衡,便于封隔器解封。
6、安全接头:安全接头是一种安全保护装置,在封隔器及其以下工具遇卡后,用震击器也无法解卡时,可反转测试管柱,从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开,把安全接头以上的工具和管柱取出。
7、封隔器:封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。
封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大,也可以通过向筒内充入液体而膨胀,然后与套管或井壁贴紧,起到密封和隔离8、筛管或开槽尾管:是地层流体进入测试管柱内的入口通道。
地层测试技术地层测试(formation testing)是在在钻井或油气井生产过程中,对目的层段层进行的测试求产,地层测试可以测取地层压力数据,采集地层流体样品,从而对地层的压力、有效渗透率、生产率、连通情况、衰竭情况等进行评价,为建立最佳的完井方式、确定下部措施和开发方案提供依据,是进行油田勘探开发的重要技术手段。
其方法一般有:①随钻地层测试:通过钻杆末端的钻杆测试器;②电缆地层测试:利用电缆下入绳索式测试器;此外广义的地层测试还包括常规的试油试气、钻杆地层测试、生产测井、试井等。
钻杆地层测试—DST(drill stem test)是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。
它既可以在已下入套管的井中进行测试,也可在未下入套管的裸眼井中进行测试;既可在钻井完成后进行测试,又可在钻井中途进行测试。
它们座封隔离裸眼井底,解脱泥浆柱压力影响,使地层内的流体进入测试器,进行取样、测压等。
钻杆(中途)测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的影响,可以有效保护储层,是对低压低渗和易污染油气层提高勘探成功率的有效手段之一。
中途测试往往也使油气提前发现,争取了时间,易于安排下步工作。
电缆地层测试是使用电缆下入地层测试器,电缆地层测试仪器又称之为储层描述仪,是目前求取地层有效渗透率和油气生产率最直接有效的测井方法,同一般的钻杆测试相比,它具有简便、快速、经济、可靠的优点,在油田开发中有重要作用。
电缆地层测试目前应用的主要是组件式电缆地层测试器,仪器结构包括电气组件、双探头组件、石英压力计组件、流动控制组件和样品筒组件几部分。
根据用户的需求,可以单独测量地层压力及压力梯度,或者同时采集多个地层流体样品。
MFE(mulitflow evaluator)被称为多流测试器,是斯伦贝谢公司研制的地层测试器,用它可实现钻井中途裸眼井段测试和多层段间的跨隔测试。
MFE测试技术是通过钻杆或油管将专用测试仪器及管串组件传输下到欲测试目的层段,利用封隔器座封实现管柱内腔体与环空的阻隔,使地层流体在人为控制压差的条件下顺利流动进入管柱,从而摸清目的层压力、液性和产能等数据资料。
地层测试过程中常遇问题及解决方法摘要:本文针对大庆油田区块的地理特征,结合多年现场操作经验,针对中浅层井测试工艺中常遇问题及其处理方法进行了简要浅谈。
试油(气)是油气田开发勘探中的重要环节,是寻找油气田、了解地下情况的最直接手段,并为油气田开发提供可靠数据依据。
这就要求试油(气)在录取资料过程中必须准确、可靠,从而对油气藏做出科学的评价。
任何油气井,无论生产阶段,还是勘探阶段,在生产阶段无论是早期、中期、还是晚期,都必须不断地进行各个油气藏的动态测试,以便测取油气藏动态特征参数。
在这里我们把各种进行油气藏动态测试的工艺技术都称为地层测试。
所谓油气藏动态特征参数,主要包括地层静止压力,地层温度,有效渗透率。
表皮系数,地层流体产物及其含量,各种地层流体产物的高温高压的常温下的各种性质参数,地层流体产物的产能等。
如果我们能够适时、就地、准确、齐全地掌握一口井各个油气藏的动态特性参数,加上对其静态资料的掌握,那么我们石油工程的一切后续工序和技术措施都会立于不败之地,就会有高产量,高采收率,高经济效益,否则,我们就会犯各种各样的错误。
由于工作经验有限,本文介绍的井况和解决办法不够详细、准确,欢迎大家指正批评,同时也希望读者把您的宝贵意见反馈给我,我将逐步完善本文,并与广大读者一起分享。
关键词:MFEJohnston 超浅井11 概述1.1 简介试油(气)是指探井钻井中和完井后,为取得油气储层压力、产量、液性等参数,提交要求的整套资料的全部工作过程,是最终确定一个构造或一个圈闭是否有油气藏存在和油气藏是否具备开采价值的依据。
完井试油要根据钻探目的分段、分层试油,但也要防止分层过细,层位过多。
试油针对的四种井别:①区域探井:主要钻探目的是为了解勘探地区的地层层序、岩性厚度以及生油条件,储盖层组合情况,为选定有利生油凹陷及油气聚集有利地带提供资料。
②预探井:其主要的钻探目的是发现油气田,查明油气层位及确定有无工业价值。
MFE地层测试工具MFE地层测试工具(一)1. MFE地层测试工具的特点及适用条件MFE地层测试工具是一种常规测试工具,它通过上提下放管柱实现井底开关井,可用于不同尺寸的套管井和裸眼井的地层测试,具有成本低、操作保养方便、环境适应性强等特点,是目前国内普及率最高的一种测试工具,它有95mm和127mm两种主要规格。
2. MFE地层测试工具的工作原理及施工过程MFE地层测试工具是一套完整的测试工具系统,包括多流测试器、旁通阀和安全密封封隔器等。
MFE地层测试工具的工作原理如图1所示。
测试分四个步骤:图11)下井下井时多流测试器的测试阀关闭,旁通阀打开,安全密封不起作用,封隔器的橡胶筒处于收缩状态。
2)流动测试工具下至井底后,下放管柱加压缩负荷,封隔器胶筒受压膨胀,紧贴井壁起密封作用,旁通阀关闭,多流测试器的液压延时机构受压缩负荷后延时,经过一段时间后管柱出现自由下落现象,测试阀打开,地层流体经筛管和测试阀流入钻杆,进入流动期。
3)关井关井恢复时,上提管柱至指重表读数有某一瞬间不增加时(此点称为自由点),多流测试阀的心轴上行,继续上提管柱至超过自由点8.9~13.35KN的拉力,立即下放管柱至原加压坐封负荷,测试阀关闭,进入关井恢复期,并把流动结束时的地层流体收集在取样器内,流动和关井的次数视测试情况而定,其操作方法与上面相同。
4)起出关井结束后,上提管柱给旁通阀施加拉伸负荷,经过一段时间延时旁通阀打开,平横封隔器上下的压力,安全密封恢复至下井状态,封隔器的胶筒收缩,可以将测试工具安全地起出井眼。
3、MFE地层测试工具各主要部件的结构和原理1)MFE多流测试器多流测试器是整套工具的核心部位。
它由换位机构、延时机构和取样机构三部分组成。
(1)换位机构:换位机构由花键心轴、花键套和J形销组成,如图2所示。
花键心轴上沿180°的圆周面铣有换位槽,J形销固定在花键套上,J形销的平头销插入换位槽里。
MFE测试工具与工艺1、用途MFE(Multi—Flow Evaluator)底层测试器是一种常规地层测试工具,有95mm(3-3/4”)和127(5”)两种,用于不同尺寸的套管井和裸眼井的底层测试。
2、结构原理MFE底层测试器是一套完整的测试工具系统,包括多流测试器、旁通阀和安全密封封隔器等。
A、下井时多流测试器测试阀关闭,旁通阀打开,安全密封不起作用,封隔器胶筒处于收缩状态;B、流动测试测试工具下至井底后,下方钻柱加压至预定负荷,封隔器胶筒受压膨胀密封环形空间,旁通阀关闭,在换位机构作用下,多流测试器测试阀延时后打开,钻具自由下落25.4mm,这是主阀的开井显示,地层流体经筛管和测试阀进入钻杆内,压力计记录流动压力变化、直至预定设计时间。
C、关井测压上提管柱至“自由点”悬重(即上提管柱时指重表上悬重不再增加的那个悬重读数),并比“自由点”悬重多提8900—13400N的拉力,然后下方管柱加压至原坐封负荷,在换位机构作用下,测试阀关闭,进行关井测压,压力计记录恢复压力。
重复B、C操作,可进行多次流动和关井。
上提换位操作时,旁通阀因向上延时作用保持关闭,安全密封受压差影响对封隔器起液压锁紧作用,封隔器保持密封。
D、起出关井结束后,上提管柱施加拉力,经延时后,旁通阀打开平衡封隔器上下的压力,安全密封因无压差作用,失去锁紧,封隔器胶筒收缩、测试阀仍然关闭,即可解封起出。
3、系统各部件结构功能a、多流测试器(主阀)多流测试器是MFE的关键部件,由换位机构、延时机构和取样器三部分组成b、裸眼旁通阀旁通阀有两个作用:一是起下钻遇到缩径井段时,泥浆从管柱内部经旁通阀通过,从而减少起下钻阻力和抽汲力。
二是测试结束时,平衡封隔器胶筒上下方的压力。
裸眼旁通阀的结构:由主旁通阀、副旁通阀和计量阀组成。
其延时机构正好与多流测试器相反,上提拉伸延时,下方加压不延时。
一般施加89000N的拉力,延时1—4min,拉开旁通阀。
MFE地层测试器
一、特点
MFE地层测试器是一套完整的井下开关工具,整套测试工具借助于钻杆的上、下运动操作和控制井下工具的各种阀,具有操作方便、动作灵活可靠,地面显示清晰的特点。
测试时在地面可以比较容易地观察和判断井下工具所处的位置,并能获得任意次开井流动和关井测压期。
MFE地层测试器是大庆油田最早使用的地层测试工具,有127mm(5″)工具,适应于裸眼井测试和168mm(6 5/8″)以上的套管井测试;有108mm(4 1/4″)工具,适应于140mm(5 1/2″)以上的套管井和裸眼井测试;95mm(3 3/4″)工具,适应于140mm(5 1/2″)以上的套管井测试;79mm(3 1/8″)工具,适应于114mm(4 1/2″)小直径套管井测试。
但在使用中存在换位机构易损、心轴易堵、高产井截流、封隔器易泄压等问题。
二、结构
MFE测试器主要由换位机构、延时机构、取样机构三大部分组成。
1、换位机构
包括花键心轴、花键套、J型销、止推垫圈。
花键心轴与上部油管相连,受地面控制,只能上、下运动,不能转动。
J型销与花键套钉为一体并插入换位槽内,当花键心轴上、下运动时,拔动花键套转动,但不能上下移动。
J型销从一个位置换到另一个位置,下方测试阀也从一个位置换到另一个位置(上下位置改变),达到开井和关井的目的。
止推垫圈充分保障了花键套的轴向旋转。
如图1-1-1:
(1)下井时,J型销通常在A位置,测试处于关闭状态;
(2)下置预定位置加压坐封后,换位槽下行,延时几分钟后,管柱自由下落,测试处于开井状态,J型销此时处于在B位置;
(3)慢慢上提管住,换位槽上行,出现自由行程,J型销移置C处,测试处于关闭状态;
(4)下放管住,换位槽下行,J型销移置D处,测试处于关闭状态;
(5)慢慢上提管住,换位槽上行,出现自由行程,J型销移置A处,测试处于关闭状态;
图1-1-1 MFE测试器换位机构及开关井过程运行图
2、延时机构
延时机构由阀、阀座、外筒、液压油等组成。
上边小,下边大(如图1-1-2)当心轴下行时,阀紧贴阀座密封,下油室的油只能从阀与外筒之间徽小缝隙慢慢流到上油室,起到液压延时的作用。
当延时阀下行一定距离,即到达外筒较大内径处,憋压延时失效,油从阀外围无阻地流动,工具产生25mm自由下落的开井显示,这一显示在地面的指重表柱上也能看到。
心轴上行时,阀离开阀座,上油室的油将无阻地从阀内经与心轴外径之较大空间流向下油室,不起延时作用。
图1-1-2 MFE测试器延时机构示意图图1-1-3 MFE测试器取样机构示意图
3、取样机构
如图1-1-3,由取样器外筒、取样心轴、上下密封套及两组O型和V型圈组成取样器或称测试阀。
开井时,取样心轴与密封套不密封,地层流体可以自由通过,关井时,取样心轴与密封套密封,地层流体不能通过,阀关闭,同时圈闭一定体积的流体。
三、技术参数
测试器组装长度3850mm,外径95mm,内径19mm;工作压差70MPa,抗拉强度976kN;取样器容积1200mL;芯轴行程;适用于套管、裸眼井测试。
四、常用管柱结构
图1-1-4 MFE测试常规、跨隔测试管柱结构示意图
如图1-1-4,MFE跨隔测试管柱由上至下为:油管—反循环阀—油管— MFE 测试器—液压锁紧接头—安全接头—剪销封隔器—重型筛管—油管—电子压力计托筒—盲接头—卡瓦封隔器—电子压力计托筒。
1、油管:用于输送仪器仪表至测试层段;
2、反循环阀:用于沟通油套进行循环洗压井;
3、油管:用于获取测试末期有代表性的样品;
4、MFE测试器:用于井下开关井;
5、液压锁紧接头:用于测试器开关井换位和保持封隔器座封;
6、波纹安全接头:用于在卡钻时倒脱;
7、剪销封隔器:用于跨隔测试中封隔油套环空;
8、重型筛管:用于调距,生产进液滤沙;
9、压力计托筒:用于携带压力计下井,记录井下压力变化曲线;
10、盲接头:用于堵塞下封层与测试层通道;
11、卡瓦封隔器:用于选层,封隔目的层和目的下部已试层;
12、开槽尾管:用来传压滤沙;
13、压力计托筒:用来监测下封隔器密封情况。
五、测试步骤
1、工具下井
下井时,测试器阀门是关闭的,阀以上管柱内是空的(不计测试垫)。
液压锁紧接头开始工作,保护测试阀门不会中途打开。
封隔器换位凸耳处于短槽内,保持封隔器通旁打开,胶筒收缩,卡瓦收缩。
2、封隔器坐封
测试工具下到目的层后,上提管柱留出足够的方余,正转管柱3-5圈,封隔器换位凸耳由短槽进入长槽,下放管柱,封隔器卡瓦张开锚向井壁,旁通自然关闭,胶筒胀开密封井壁
3、开井流动
封隔器坐封后,即可承受上方管柱的重量,并加于测试器,经一段延时,管柱突然下落,测试阀打开,地层液体经筛管和测试器流入油管内,实现开井流动测试。
4、关井测压
上提管柱,并注意“自由点”的出现,即上提管柱时指重表上悬重瞬间不再增加的那个悬重读数,略超过这个读数时,刹车下放管柱至原坐封负荷,在测试器换位机构控制作用下,测试阀关闭,实现关井测压过程,压力计记录压力恢复曲线。
重复上述过程,可进行多次流动和关井。
上提管柱要测试器换位,由液压锁紧接头的作用,封隔器一般仍然坐封。
5、起出管柱
测试结束后,上提管柱一定拉力,封隔器旁通打开,压力平衡,胶筒收回,测试阀处于关闭状态,可以顺利起出井下工具。
六、液压锁紧接头
液压锁紧接头上端与测试器相接。
如图1-1-5,在起下油管时,由于液柱压力的作用(F 顶)把心轴往上推,上顶测试器取样心轴,使测试阀保持关闭,不会中途开井。
在上提管柱进行换位操作时心轴受向上的液柱压力而向上运动,而外筒和下接头同时受向下的液柱压力(F锁)使封隔器保持密封。
图1-1-5 液压锁紧接头结构示意图图1-1-6 安全接头结构示意图
七、安全接头
波纹安全接头(如图1-1-6)用于钻柱、测试管柱、打捞柱或冲洗井管柱中,一旦管柱
被卡,可以倒开,把损失降为最低或便于采取其它措施。
其操作方法为:
1、左旋钻柱二、三圈(使左旋扭矩确实传递至安全接头处,浅井一圈)。
2、在保持左旋扭矩的同时,下放钻柱对安全接头施加冲压。
3、提起钻柱至“中和点”或少留压力。
如果负荷小于安全接头的配合粗牙螺纹有承受负荷的可能,从而导致卡住螺纹,难以脱开;大于,则可能脱开时损坏其配合肩。
4、左旋管柱卸安全接头。
八、MFE测试器的开关井操作
1、计算方余和估算“自由点”
(1)计算方余要准确,尽量达到抽汲要求和开关井的操作需要;方余的高度最后一根下井油管接箍上平面至井口上平面之间的距离。
下面为井深小于2000m的经验公式:
H=井段深(m)/1000+
(2)“自由点”的确认与计算,所谓“自由点”是指在上提测试管柱进行开关井操作时瞬间出现在指重表上的“悬重”读数。
理论自由点计算公式为Q自=W上-W测-F锁+BL浮
Q自-上提测试管柱至自由点时的有效重力
W上-整个测试管柱在完井液中慢慢上提时的重力
W测-测试阀下部工具和管柱在完井液中的重力
F锁-测试器心轴受到向上的上顶力
BL浮-浮力损失 BL浮=P液A
P液-测试阀所在深度处的完井液柱压力
A-测试阀的液压面积
经验公式为Q自=封隔器上卡点深度H×。
(条件:∮73外加厚油管,清水压井,测试管柱)。
2、实际操作步骤
(1)操作时按计算的方余指挥司钻上提管柱后刹车,在油管与防喷器上平面平行处做好记号。
井口工用两把管钳一上一下成对角卡住油管,正转管柱3圈/千米,操作手先撤掉下部管钳,下放管柱,后撤掉上部管钳,观察拉力表指针变化情况,拉力表指针悬重下降则封隔器座封。
井深大于2000m座封吨位控制在80-100kN,剩余的吨位应用大钩吊着,若本层需要抽汲求产,则利用吊卡至井口上平面的空位进行附加吊卡补空位,然后撤掉大钩不影响抽汲;小于2000m的井管柱重量应全加上,少于5吨时应补加。
(2)仔细观察管柱下移延时情况,当管柱出现自由下落后,测试阀打开。
开井之后在管柱与井口平面平行处作一明显记号,以此判断关井之后管柱高度是否要比开井时的高度高15cm左右。
(3)记录延时时间,观察开井显示及环空液面情况,将显示头插入水中,观察并记录显示头入水深度和气泡强烈程度。
(4)按照工作制度进行开关井,测试期间密切观察记录环空液面变化情况。
(5)开井期间进行抽汲和测气工作。
(6)进行开关井操作时,保证提升设备有足够的动力和气压,指重表灵活好用,将封井器处于开启状态。
施工前司钻仔细检查作业机刹车系统灵活。
(7)操作手站在能够清楚观察到指重表、司钻及井口位置处,司钻按操作手手势缓慢匀速上提管柱,当指重表指针出现自由点后,打手势,司钻刹车后及时匀速下放管柱,保持和初始座封吨位相同。
(8)观察管柱下移延时情况,如延时一段时间后停止,说明关井操作成功完成。
如有自由下落显示,则说明开井,若无延时现象,则可能提升不到位或管柱有上窜。
准确记录开关井时间及延时时间。