液压推进式可拆卸环空测井防喷装置的研制

董一龙

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153)

·仪器设备与应用·

液压推进式可拆卸环空测井防喷装置的研制

董一龙

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153)

针对环空测井密闭防喷装置存在的不易安装与测井仪下井困难等问题，研制了液压推进式可拆卸防喷装置；使用液压推进技术，改进井口连接装置。结合现场实验和数十井次测井，该装置可以在抽油机正常生产压力下实现环空测井，并且达到了密闭测井要求。选取两口井进行实验，对比密闭和非密闭测井环境下的产出剖面资料的差异性，分析井内流量变化和压力变化，得出井内压力变化对测井结果的影响。证实了密闭式环空测井的重要性，即密闭测井过程与油井生产环境一致，从而得到更加准确的产出剖面资料。

密闭测井；防喷装置；环空测井；产出剖面

0 引 言

抽油机井过环空产出剖面测井在施工时，需要在抽油机偏心井口安装密闭防喷装置，仪器依靠自身重力从防喷管内滑入油井环套空间内，由于各种因素的干扰，能够实现密闭测井成功率很低[1]。针对环空测井密闭防喷装置存在的不易安装，下井困难等问题，研制了液压推进可拆卸式防喷装置，经现场实验和数十井次测井，较好地解决了环空测井密闭问题，可以在抽油机正常生产压力下实现环空测井。

同时，为了验证非密闭条件下产出剖面的变化，在两口井上进行对比试验，首次取得了压力失衡状态下全井产液量变化监测曲线。本文以这两口井的密闭和非密闭环境下的产出剖面资料为基础，对比分析井内流量变化和压力变化，进而得出井内压力变化对测井结果的影响，验证密闭式环空测井的重要性[2]。

1 研究现状

在进行密闭过环空测井时，需要树立防喷管进行密闭测井，但是在实际测井时经常会遇到以下困难：一是偏心井口和油管间距太小，无法安装防喷管；二是抽油机悬绳器和抽油杆的方卡子在运转时会干涉到防喷管，极易发生机械碰撞；三是防喷管内死油多通道小，导致仪器与管壁之间摩擦力增大，仪器不能下入井内[3]；四是油井的环套空间中油水界面在井口附近，打开测试闸门，油水进入防喷管后，仪器无法依靠自身重量下入井内；五是老型防喷管仅仅依靠防喷盒内的橡胶垫对井口密封，随着电缆与其摩擦，其密封效果急剧下降，井内的气体和液体很容易溢出；六是立管下去后，仪器完成测井上提至井口，又面临电缆缠绕管柱的风险，一旦发生缠绕，原有的解缠方法都不能使用，只能切断电缆绕在井口上，等待作业起出[4]。

这些就是环空测井所面临的“立不了，下不去，出不来”的难题，造成环空测井无法实现真正意义上的密闭施工，这样所录取到的测井资料与实际生产环境有一定的差异，对油田的开发和认识产生不利影响[5]。研制一种可以实现完全密闭的环空测井防喷装置，是当下迫切需要解决的问题。

2 液压推进可拆卸式防喷装置的研制

本装置主要由液压驱动系统、推进活塞、可拆卸式防喷管、小型测井防喷管、连接用半法兰片组成。

1)连接用半法兰片：防喷管与井口的连接方式采用半法兰片连接，如图1所示，半法兰的切口面贴紧井口，减少防喷管的倾斜角度，适用于大多数偏心井口，基本解决了“立不了”难题。

图1 半法兰连接装置示意图

2)液压驱动系统：为了让仪器能够在管内移动，克服管壁与仪器之间的摩擦力以及井口对仪器的阻力，设计了一套驱动系统，为仪器提供行走动力，它由电机、液压泵、推进活塞组成，实现井口打压功能。打压指标：0～30 Mpa，注入速度可以达到3 L/min，驱动方案如图2所示。

3)推进活塞：长度157 mm；外径Φ36 mm，实现活塞与仪器连接，推动仪器串运动。

4)小型测井防喷管：耐压20 MPa,长度550 mm,外径Φ48 mm,内径Φ36 mm，可以将仪器串打入井内，保持井口密封状态，实现全密闭功能,如图3所示。

图2 驱动方案示意图

图3 小型测井防喷管示意图

5)可拆卸式防喷管：耐压20 MPa，长度9 000 mm，外径Φ48 mm，内径Φ36 mm，防喷管的尾部装有两个高压闸门，实现活塞与仪器串输送，管内高压的保持与泄放功能，如图4所示。

图4 可拆卸式防喷管

将环空测井仪连接在推进活塞之下，放置进环空测井防喷管里，然后用电机带动液压泵运转，形成10 MPa的高压水作为动力，推动活塞和仪器串下至井口，采取密封措施，并关闭偏心闸门将仪器固定在井口。此时可以拆掉可拆卸式防喷管，更换上小型测井防喷管，用电缆连接好仪器串，再用高压水将电缆和仪器压至井内，用这种方式可以彻底解决“下不去”问题。

另外，井口上更换的小型测井防喷管，它可以随偏心井口一起转动，不受抽油杆悬绳等影响，所以当仪器从井底起到井口，出现电缆缠绕管柱现象时，也能够利用旋转井口的方式解缠，这又解决了“出不来”这一难题。

使用该装置降低了测井施工的难度，提升现场施工的安全水平，实现了环空测井零排放零污染，达到了绿色环保测试要求。极大提高了环空测井的密闭率，减少了温室气体的排放和能源的浪费，具有很大的实用价值。

3 现场实验分析

当前推广使用的老式环空测井装置存在气体泄漏，在施工式需要释放套管气，因此达不到密闭测井要求。通过这种新式装置可以实现完全意义上的密闭测井，录取到抽油机正常工作环境下的产出剖面资料。选取2口井的产出剖面资料，进行密闭和非密闭环境下的对比实验，并在两口井上进行了测井全过程压力监测，得到了压力与流量相关性曲线，初步了解和认识了两种环境下对测井结果的影响。

实验方法为，使用新式防喷装置将仪器下放至各个测点进行测量，采集密闭条件下各测点的数据，之后释放套管气，使其形成老式环空测井的非密闭条件，再对各个测井进行测量，得到非密闭条件下各测点的数据。

3.1 井口密闭效果的压力评估

为了验证测试时新式防喷装置对井口的密封效果，在仪器串的加重杆末端加挂了一支试井压力计，对整个测试过程进行监测。在两口井上取得了完整的环空测井压力卡片，如图5和图6所示。读取A井测井前的初始压力值为0.45 MPa，现场读取井口的套管压力表的显示值为0.46 MPa，误差不超过0.01 MPa；读取B井测井前的初始压力值为0.44 MPa，井口的套管压力表的显示值为0.45 MPa，误差不超过0.01 MPa，说明该装置的应用已经达到预期的密闭效果，可以实现完全密闭测井。

图5 A井压力监测曲线

图6 B井压力监测曲线

3.2 全井产液量在两种测井状态下的变化

密闭状态转向非密闭状态，为此我们在A井和B井井上做了对比试验，分析压力变化对产量的影响。如图7所示为A井的第一测点处全井产液量监测曲线，图8为B井的第一测点处全井产液量监测曲线。从这两条监测曲线上均可得出，油套环形空间的压力释放时，井内生产压差增大，地层的液体流速加大，导致产液量突然上升，随着地层能量的逐渐释放，产量也逐渐递减并趋于稳定。因此非密闭条件下测得的数据与生产状态下的准确值之间存在偏差。以A井井产出剖面测井为例，井口计量值为19.7 m3/d,密闭条件下产量纸为17.3 m3/d，非密闭条件下产量值为26.4 m3/d，可得知密闭的测量结果更接近井口计量值。

图7 A井全井产液量

图8 B井全井产液量

3.3 流量曲线在两种测井状态下的变化

以A井为例，通过对比同一测点的不同状态下的流量曲线，可得出环套空间内的压力对抽油机工作状态也会产生影响，并直接影响到产液量的幅值大小。如图9、10所示，分别为第二测量点和第三测量点在密闭与非密闭条件下的产液量对比曲线。如图所示，不同测井状态下的产液量存在明显差异，而且密闭条件下，抽油机上、下死点位置冲程，所产生的波峰与波谷的差值变大，产液量幅值对应增大。非密闭条件下该差值减小，产量的变化幅度减小。

图9 第二测量点产液量对比曲线

图10 第三测量点产液量对比曲线

3.4 各小层产液量在两种测井状态下的变化

通过分析密闭与非密闭条件下的产液量对比，发现井筒压力变化会导致各小层产液量的变化，甚至使主产层发生了变更。

以A井为例，密闭式条件下，主产层为3，分层相对产液25.9%；非密闭条件下，主产层为2，分层相对产液34.5%，详见表1。对比两种测井条件下的分层相对产液量，变化趋势如图11所示，变化最明显的为第2层，非密闭条件下相对产液量突然上升，提高了23.8%。该变化与其地层渗透率、含水率有关。

表1 A井分层相对产量对比表

以B井为例，非密闭条件下，产量普遍降低，只有第一层升高，主产层未发生变化，详见表2，但对比两种测井条件下的分层相对产液量，变化趋势如图12所示，变化最明显的为第1层，非密闭条件下相对产液量增大22.4%。

图11 A井分层相对产量对比图

序号测点深/m产液量———密闭/%产液量———非密闭/%1917.33.926.3292726.518.43933.301.24975.2005101669.654.1

图12 B井分层相对产量对比图

由此可见，非密闭测井状态下，录取的测井资料并不一定反映油井的正常生产状态，甚至可以产生很大的偏差，会对地质动态分析和制定开发方案带来负面影响。

4 结 论

液压推进可拆卸式环空测井防喷装置，实现了产出剖面测井施工中不放套管气，该装置可以实现完全密闭，确保了测井过程与油井生产环境的一致性，从而得到真实准确的产出剖面资料。该装置解决了以往防喷装置所无法克服的三大难题：即不影响抽油机正常生产，仪器可以轻松下入井内，解决电缆缠绕管柱问题。

经实验证实，非密闭条件下测得的数据与生产状态下的准确值之间存在偏差，使用该装置可以达到了更好的密闭效果，获得更加真实的测井数据，提升了测井资料的准确率。从油田生产、动态分析方面考虑，提供了更加实用的价值。

[1] 乔贺堂.生产测井原理及资料解释[M].北京:石油工业出版社,1992：26.

[2] 段艳丽,杨 燕,宋 瑞.环空测井技术应用效果分析[J].大庆石油地质与开发,2005,24(5):96-98.

[3] 王 乾.环空测试防喷装置的回顾和发展[J].油气井测试,1999，(1):65-68.

[4] 王进旗,田树祥,肖培琛.助力式过环空测井防喷装置的研制[J].大庆石油学院学报,2002,26(1):5-7.

[5] 冯 毅,张 瑞.抽油井环空测试工艺优化设计[J].中国石油和化工标准与质量,2014，(1):114-114.

Development of Hydraulic Propulsion Demountable Blowout Preventer for Annular Logging

DONG Yilong

(DaqingLoggingandTestingServicesCompany,Daqing,Heilongjiang163153,China)

In view of the problems of the blowout preventer (BOP) being not easy to be installed and the logging instruments being difficult to go down during closed annular logging, the hydraulic propulsion demountable BOP was developed. The wellhead connection device was improved by using the hydraulic propulsion technology. Closed annular logging can be realized by the device, with the pump being at the normal production pressure. The difference of production profile data in closed and non-closed logging conditions was compared in tow wells, and the change of flow and pressure in the wells was analyzed, and the influence of well pressure variation on logging was obtained. The importance of closed annular logging is demonstrated. The closed logging process is consistent with the oil well production condition, and production profile data can be obtained more accurately.

closed logging; blowout preventer (BOP); annular logging; production profile

董一龙，男，1989年生，助理工程师，2015年毕业于哈尔滨工程大学机械电子工程专业，获硕士学位，现从事测井仪器研发工作。E-mail:871935367@qq.com

TH137

A

2096-0077(2017)03-0062-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.013

2016-07-13 编辑：韩德林)