專(zhuān)利名稱(chēng)：套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器是一種用于測(cè)量油氣生產(chǎn)井射孔井段地層動(dòng)態(tài)特性的地層測(cè)試儀器。
美國(guó)斯侖貝謝公司在70年代前生產(chǎn)過(guò)“套管井地層流體取樣器”。美國(guó)阿特拉斯公司在70年代也生產(chǎn)過(guò)“套管井地層流體取樣器”。西安石油儀器二廠也生產(chǎn)過(guò)DC-75型電纜地層測(cè)試器。美國(guó)哈里伯頓公司于80年代末生產(chǎn)過(guò)可用于套管井的“選擇性地層測(cè)試器”。美國(guó)天然氣研究院于1991年發(fā)明了“帶噴流射孔器的電纜地層測(cè)試工具”(專(zhuān)利號(hào)US5056595)。它們都攜帶聚能射孔彈，先對(duì)欲測(cè)試層的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行射孔，然后利用地層流體進(jìn)入儀器預(yù)測(cè)試室的流動(dòng)過(guò)程和恢復(fù)過(guò)程的壓力變化，測(cè)定地層靜止壓力和地層滲透率。此類(lèi)技術(shù)不適用于已射孔的生產(chǎn)井。這是因?yàn)榇祟?lèi)儀器無(wú)法保證儀器的入口與套管已射孔孔眼對(duì)準(zhǔn)并密封。
1997年12月美國(guó)斯侖貝謝公司發(fā)明了一種套管井取樣測(cè)試儀器(專(zhuān)利號(hào)US 5692565)，使用井下電動(dòng)鉆頭鉆穿套管和水泥環(huán)，取樣測(cè)試完畢后，由液壓裝置將孔用堵塞器填塞，一次下井可填塞10個(gè)孔。較好地解決了套管井地層測(cè)試難題，但是這種技術(shù)的缺點(diǎn)是費(fèi)用很高，也不能用于生產(chǎn)井。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于已射孔的油氣井即正常生產(chǎn)井，進(jìn)行地層靜止壓力和地層滲透率測(cè)試的儀器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器主要由上封隔器、下封隔器，上下封隔器與套管間形成的測(cè)試段，與測(cè)試段相連通且容積可調(diào)的測(cè)試室，石英壓力計(jì)，使封隔器座封、解封和使測(cè)試室容積變化的液壓裝置，以及為了封隔器不移位的平衡管組成。當(dāng)套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器到達(dá)射孔井段的預(yù)定深度后，液壓裝置使上封隔器和下封隔器與套管座封，形成測(cè)試段，測(cè)試段中的液體不再受測(cè)試段以外，即上封隔器上方和下封隔器下方的液體的影響，而僅與欲測(cè)試射孔段的地層流體連通，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法使儀器入口與套管上已射孔眼對(duì)準(zhǔn)并密封的不足。
測(cè)試時(shí)，液壓裝置推動(dòng)測(cè)試室中的位置活塞，使測(cè)試室的容積由零開(kāi)始增大，使測(cè)試段中的液體和從測(cè)試段套管孔眼中流入的地層流體通過(guò)進(jìn)液管線進(jìn)入測(cè)試室，石英壓力計(jì)測(cè)出這個(gè)動(dòng)程中測(cè)試段壓力的變化，計(jì)算出地層靜止壓力和地層滲透率等地層動(dòng)態(tài)參數(shù)。測(cè)試完成后，液壓裝置推動(dòng)測(cè)試室中的位置活塞返回，使測(cè)試室中的流體排空，并使上封隔器、下封隔器與套管解封后，即可進(jìn)行另一地層段的測(cè)試。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，它可以完成油氣生產(chǎn)井的地層動(dòng)態(tài)測(cè)試，這對(duì)未進(jìn)行地層測(cè)試而需要進(jìn)行地層測(cè)試以及需要多次進(jìn)行地層測(cè)試的生產(chǎn)井，提供了技術(shù)手段。本實(shí)用新型一次下井可以完成多油層多測(cè)試層段的地層動(dòng)態(tài)測(cè)試，測(cè)試層段的間隔可以小到0.5m一次，可以任意多次進(jìn)行。總共費(fèi)時(shí)最多為10多個(gè)小時(shí)。若無(wú)此頂技術(shù)，只能采用試井技術(shù)來(lái)進(jìn)行，那樣，測(cè)試一個(gè)層段一般需要幾天，試井技術(shù)也很難實(shí)現(xiàn)多分層段的測(cè)試。本實(shí)用新型測(cè)試近井地層的動(dòng)態(tài)特性，可為油層改造、堵水、三次采油提供決策依據(jù)。由于本實(shí)用新型分層測(cè)試可以快速完成，在一個(gè)較短期限內(nèi)，可以完成很多井的同一分層的測(cè)試，這就為分層等壓力曲線的繪制創(chuàng)造了條件，便于從面積上掌握油藏動(dòng)態(tài)。由一口井厚油層的層內(nèi)分層段測(cè)試，可建立壓力梯度曲線，由壓力梯度曲線可以確立油氣界面和油水界面。總之，使用本實(shí)用新型，可以完成以上所述尚無(wú)技術(shù)手段去完成的技術(shù)難題，因此，對(duì)油氣田勘探和開(kāi)發(fā)的價(jià)值是比較高的。
下面是本實(shí)用新型的實(shí)施例

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(座封過(guò)程)。
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(解封過(guò)程)。
井下儀器由電纜1、自然伽瑪和磁定位器2、電子短節(jié)3、液壓裝置4、上封隔器5、進(jìn)液段6、下封隔器7、測(cè)試短節(jié)8、加重短節(jié)9組成。儀器座封于射孔套管10上，對(duì)測(cè)試地層段11進(jìn)行地層動(dòng)態(tài)測(cè)試。
上封隔器5與下封隔器7是成對(duì)的，結(jié)構(gòu)是一樣的，分別由上卡瓦16，密封膠筒17，下卡瓦16構(gòu)成。卡瓦16起支撐固定作用，密封膠筒起膨脹密封作用?？ㄍ吆兔芊饽z筒在一套管線(A)供給的高壓膨脹液壓的作用下，緊緊地推靠到套管10的內(nèi)壁上，完成座封功能。座封時(shí)一根平衡管22，將上封隔器5上方的井筒液體23，與下封隔器7下方的井筒液體23連通起來(lái)，起平衡作用，以防止上、下方液體壓力差別過(guò)大時(shí)改變座封位置。一個(gè)測(cè)試段的測(cè)試完成以后，卡瓦16和密封膠筒17在另一套管線(B)供給的高壓收縮液壓的作用下迅速解封，離開(kāi)井壁，收攏到原始狀態(tài)。膨脹液壓與收縮液壓都足夠強(qiáng)大，都能保證各種深井條件下的多次座封和解封。
使上、下封隔器座封解封以及使測(cè)試室容積變大和變小的兩種液壓均由液壓裝置4發(fā)出，沿兩套管線供應(yīng)高壓液壓油。液壓裝置4由井下電源、電動(dòng)機(jī)12、泵13、雙作用閥14、液壓油箱15和液壓控制系統(tǒng)構(gòu)成。井下電源經(jīng)由電纜1與地面電源相連通。液壓控制系統(tǒng)通過(guò)電纜1與地面儀器上的控制信號(hào)開(kāi)關(guān)相連。在地面用控制信號(hào)開(kāi)關(guān)發(fā)指令，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以完成上、下封隔器的座封與解封。座封和解封可以多次進(jìn)行，以保證一次下井后多次地進(jìn)行地層測(cè)試。
測(cè)試進(jìn)液段6外壁上均勻分布進(jìn)液孔，保證射孔段地層流體在射孔段高度上，均勻地流入進(jìn)液孔，從而以圓柱形徑向流方式流入儀器。
測(cè)試室的容積與測(cè)試進(jìn)液段6的長(zhǎng)度相匹配，能使足夠的地層流體流入隔離段環(huán)形空間，以保證有適當(dāng)?shù)膲毫μ綔y(cè)半徑。
圖3為控制測(cè)試室容積方法示意圖。
測(cè)試室18容積的大小由位置活塞19的頂面位置決定，未打開(kāi)測(cè)試室時(shí)，頂面位置為0-0位，容積最大時(shí)頂面位置為2-2位?？赏ㄟ^(guò)位置活塞19頂面位置的不同來(lái)改變測(cè)試室的容積，以分別適應(yīng)高、中、低滲透性的地層。對(duì)于高滲透性地層，應(yīng)使用較大容積測(cè)試室(如位置活塞頂面到達(dá)2-2位)，以使壓力曲線可以明顯地分辨出測(cè)量值來(lái)。對(duì)于低滲透性地層，應(yīng)使用較小容積測(cè)試室(如位置活塞頂面到達(dá)1-1位)，以免地層壓力降低到飽和壓力，防止地層原油變?yōu)橛蜌鈨上?，造成利用壓力曲線計(jì)算地層滲透率時(shí)出現(xiàn)偏差。測(cè)試室18是由C管線供應(yīng)的高壓膨脹液壓(進(jìn)入A區(qū))，推動(dòng)位置活塞19逐漸向下移動(dòng)來(lái)建立的，有了空間也就可以讓環(huán)空液體和地層流體進(jìn)入測(cè)試室18。測(cè)試室18容積的控制在地面進(jìn)行。位置活塞19的底面固定一根位移指示桿25，位移指示桿25拉動(dòng)觸點(diǎn)26，位置活塞19向下移動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)26同步移動(dòng)，觸點(diǎn)26與位置電位器27間的電阻就會(huì)改變，此電阻值由位置指示端導(dǎo)線28和固定端導(dǎo)線29輸?shù)降孛?，就可知測(cè)試室容積的大小，同樣也可以按需要選定容積。測(cè)試完畢，在儀器解封收攏的同時(shí)，D管線供應(yīng)的高壓的收縮液壓(進(jìn)入B區(qū))，又將位置活塞19逐漸推回，直到測(cè)試室18完全消失。也就是說(shuō)測(cè)試時(shí)進(jìn)入測(cè)試室18的流體又被全部推回到井筒中了，這也就做好了下一次測(cè)試的準(zhǔn)備。
圖4為針對(duì)2m測(cè)試層段的實(shí)施方案。
圖4中進(jìn)液段6的垂直高度為2m，適用于測(cè)試層段為2m或2m以下的分層段測(cè)試，當(dāng)2m左右分層內(nèi)固井質(zhì)量不好或者射孔孔眼間有互竄現(xiàn)象時(shí)使用，也可以用在油氣井厚地層層間不互竄時(shí)的較精細(xì)的地層測(cè)試。裝置這種結(jié)構(gòu)的儀器時(shí)，每次只能測(cè)2m的地層段。特點(diǎn)是將測(cè)試室裝在進(jìn)液段6，測(cè)試室18空間較大，而石英壓力計(jì)21仍裝在測(cè)試短節(jié)8中。圖中位置活塞19讓出空間的大小(即測(cè)試室18的大小)，可以用液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，它的移動(dòng)也分別由膨脹液壓和收縮液壓來(lái)推動(dòng)完成。
圖5為針對(duì)0.5m測(cè)試層段的實(shí)施方案。圖中進(jìn)液段6的垂直高度為0.5m，適用于測(cè)試層段為0.5m的分層測(cè)試或?qū)觾?nèi)測(cè)試。當(dāng)油氣井固井質(zhì)量較好，而且射孔質(zhì)量也較好，層內(nèi)射孔孔眼間不相互竄通時(shí)，就有條件使用這種實(shí)施方案，可以0.5m一個(gè)測(cè)試層段，一次接一次地把全油層精細(xì)地測(cè)試清楚，得出滲透率和污染系數(shù)的垂直分布，得到壓力梯度的垂直分布，有利于找到油水界面。這種方案的特點(diǎn)是石英壓力計(jì)21與測(cè)試室18均安置在測(cè)試短節(jié)8中。
權(quán)利要求1.一種用于油氣生產(chǎn)井的套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器，主要由上封隔器、下封隔器，平衡管，測(cè)試段，測(cè)試室，石英壓力計(jì)以及液壓裝置組成，其特征在于當(dāng)套管井地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器到達(dá)射孔井段的一個(gè)預(yù)定深度后，液壓裝置使上封隔器和下封隔器與套管座封與解封，座封時(shí)即形成測(cè)試段，測(cè)試室中的位置活塞向下移動(dòng)形成測(cè)試室，石英壓力計(jì)裝在儀器進(jìn)液管線上，對(duì)測(cè)試段中的井筒液體壓力進(jìn)行測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 動(dòng)態(tài)測(cè)試器，其特征在于上封隔器和下封隔器均由卡瓦、密封膠筒、卡瓦構(gòu)成，卡瓦和密封膠筒與液壓裝置相通，座封和解封由液壓裝置驅(qū)動(dòng)，并能多次重復(fù)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試器，其特征是它穿過(guò)儀器中心管跨越上、下封隔器，上端管口在上封隔器上方，下端管口在下封隔器下方，座封時(shí)它將封隔區(qū)上、下方的井筒液體連通起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試器，其特征在于液壓裝置使具有位移指示桿的位置活塞移動(dòng)，建立起測(cè)試室，測(cè)試室的容積可以調(diào)節(jié)，其大小用位移指示桿指示，測(cè)試完成后，在液壓裝置推動(dòng)下位置活塞復(fù)位，測(cè)試室即消失，測(cè)試室能多次重復(fù)建立和消失。
專(zhuān)利摘要一種用于油氣生產(chǎn)井的地層測(cè)試器,適用于對(duì)射孔段地層進(jìn)行分層段地層動(dòng)態(tài)特性測(cè)量。主要特征是儀器的液壓系統(tǒng)可以使上、下封隔器座封和解封。上、下封隔器座封時(shí),可以將測(cè)試孔段地層隔離并密封,地層流體和封隔區(qū)液體進(jìn)入儀器測(cè)試段中容積可調(diào)的測(cè)試室,石英壓力計(jì)測(cè)出這個(gè)動(dòng)程中測(cè)試段壓力的變化,以計(jì)算出地層靜止壓力和地層滲透率等參數(shù)。一次下井可以進(jìn)行多層段地層動(dòng)態(tài)測(cè)試,也可多次用于一口生產(chǎn)井的地層動(dòng)態(tài)測(cè)試。
文檔編號(hào)G01V9/00GK2382028SQ9823315
公開(kāi)日2000年6月7日 申請(qǐng)日期1998年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月16日
發(fā)明者馬建國(guó), 馬峻 申請(qǐng)人:馬建國(guó), 馬峻