井下永置式测试技术在普光气田的应用_工程实践

摘要

摘要：目前，国内永置式压力、温度监测系统中，井下传感系统主要是采用电子元件、钢丝外铠装，从而导致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蚀功能等。为此，结合普光气田高含硫、深井气藏

摘要：目前，国内永置式压力、温度监测系统中，井下传感系统主要是采用电子元件、钢丝外铠装，从而导致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蚀功能等。为此，结合普光气田高含硫、深井气藏的工况条件，详细阐述了PROMORE永置式测试系统的工作原理及主要技术指标，因其井下采用了ERD传感系统、外钢管电缆铠装、Swagelok扣金属对金属进行密封的技术，消除了井下电子部件受高温、高压环境的影响所带来的故障隐患，具有抗腐蚀及气密封性好等特点。经普光气田现场应用，获取了可靠的试气资料和开发过程中的井下压力、温度数据，通过对生产数据的分析，为进一步落实普光气田的储量提供了准确的基础资料。该装置的成功应用，标志着高含硫、深井气藏井下永置式监测问题可以得到根本性的解决。

关键词：普光气田；测试；硫化氢；永置式；生产数据；分析；抗腐蚀；气密封

普光气田高含H₂S和C0₂，如何录取到可靠的测试资料、准确评价气井产能及储量是关系到气田能否科学开发的关键。目前采用的钢丝测试方式由于普光气田腐蚀性强、井斜大、储层埋藏深、产量高等因素影响，导致作业时测试钢丝打扭，入井工具、防喷装置等脆变而使得测试设备落井，测试工具下井后无法收回到管柱，因此在开发阶段采用钢丝作业进行长时间、大面积试井的可能性较小。而采用井口折算井底压力，由于受温度变化、井筒积液、相态变化以及井储变化等影响，导致折算井底数据存在一定误差，从而影响资料解释准确性。因此，在详细分析永置式测试系统应用环境、测试精度、长期监测要求的基础上，借鉴国外高含硫、深井气藏下永置式监测系统经验，引进美国专业公司永置式监测系统来对普光气田进行测试很有必要，对高含硫气田开发具有重要的指导意义^[1～3]。

1 工作原理及主要技术指标

1.1 永置式测试系统工作原理

永置式测试系统工作原理是地面系统通过井下电缆给传感器提供一个毫伏级的电压信号，ERD传感器产生与周围环境压力及温度相关的频率响应信号，频率响应信号再通过电缆传送至地面采集系统被转为压力温度读数。

该监测系统井下测量部分采用ERDTM传感器。ERDTM传感器是一种被动式电谐振膜传感器，在收到地面PROVision提供的毫伏级电压信号后，ERD传感器产生一个与周围压力及温度相关的低频振动响应，这种低频振动信号不需要经过井下电子处理模块的编码放大等处理，而是直接通过测量电缆由PR0Vision地面系统接收、处理并转换为压力温度数据。ERD传感器的这一特性消除了常规监测系统所必需的井下电子部件，从根本上避免了由于电子部件长期驻留井下高温、高压环境而带来的故障隐患(图1)。

1.2 永置式测试系统组成

1.2.1数据采集系统

包括地面控制计算机、显示面板及各种数据输出接口。主要为井下仪器供电，并采集、处理、储存来自井下传感器的数据信号。

1.2.2下井电缆

监测系统采用带合成护套的单芯电缆，材质为Inc 825，适用于高温高压高含硫的井下。管柱节箍处加装电缆保护器，每隔5根油管在油管本体中部加装1个扶正器，井斜较大处加密安装。

1.2.3井下测量筒

监测系统的传感器安装在一个合金测量筒外壳内，测量筒上端通过电缆头与测量电缆连接，测量筒下端与Y形短节上的测量通道孔相连，井下测量筒接触液体部件材质为Incoloy 925，高抗H₂S、C0₂等腐蚀。

1.2.4 Y形短节

Y形短节的功能是提供测量筒与油管内的测量通道，材质为Incoloy 925。同时Y形短节传压口是整个系统唯一一个直接接触生产管柱流体的部分，其密封方式为HIP密封，密封材质与Y形短节相同，耐压级别与完井井下工具指标相同(70MPa)。

1.2.5井下电缆的井口穿越装置

井下电缆在穿越油管悬挂器时，采用Swagelok密封对穿越电缆进行密封。此装置的密封全部采用金属对金属密封，并可以在安装时进行实地测试。

井下电缆穿越井口时，要求在油管四通本体上提供一个Φ12.7mm NPT母扣或者Φ6.35mm带法兰的穿越孔，采用Φ12.7mm NPT公扣或者法兰连接，金属对金属的Swagelok扣对穿越电缆进行密封。

1.3 永置式测试系统装置主要技术指标

1.3.1数据采集系统

内存：大小575字节；数据量，69000个读数。

工作环境：温度为-40～+65℃。

级别：CSA，Class 1 Div 2。

外观尺寸(标准)：长472mm×宽421mm×高263mm。

1.3.2下井电缆

缆芯：#16 AWG，固体铜，1.32mm。

绝缘：0.63mm壁厚。

环空填充：树脂，壁厚0.99mm。

控制管(Incoloy 825)：外径6.35mm×壁厚0.89mm。

封装：聚丙烯(亚乙基)PP-1510，方形，11mm×11mm。

1.3.3井下测量筒

长度：863.6mm。最大外径：34.93mm。

传感器数量：1个压力传感器及1个温度传感器。

工作温度：-20～150℃。

工作压力：0～151.7MPa。

漂移：20.69kPa/a。

2 普光P-1井现场应用效果分析

2.1 普光P-1井下永置式测试系统现场施工分析

由于普光P-1井具有一定井斜，永置式测试系统下入比较深等特点，永置式测试系统下深5501m。在实施过程中共下常规电缆保护器513个，双槽保护器9个，偏心保护器2个，保证了下管柱过程中电缆不受井壁磨损。

现场安装施工完成后录取了坐封、酸压、试气等过程完整的井下数据，监测坐封井下压力99.32MPa；3个多小时的酸压施工过程中，监测井下最高压力94.24MPa；试气放喷过程中，监测井下最高温度137.13℃。经受住了长时间的高压环境、高温、高H₂S腐蚀及酸液腐蚀的T作要求。为普光气田进一步优化酸压施工提供依据，为开发井准确评价产能及储层动态分析提供了准确的基础数据。施工数据见图2。

2.2 利用永置式测试系统的测试数据开展P-1井生产数据分析

为进一步探明普光P-1井的地质控制储量，落实该井产能，科学地指导下一步合理开发，利用永置式测试系统测试数据开展该井的生产数据分析。

收集了普光P-1井投产后的测试数据，其中井口数据包括井口油压、产量、温度以及实际日产水量，井下测试数据包括井底流压、井底温度，累计224d的数据。并采用试井分析软件对数据进行资料解释研究^[4～6]，从双对数拟合图上看，曲线沿1/4攀升，具有裂缝特征。因此数据分析解释模型采用：有限导流+均质气藏+圆形边界。曲线拟合较好，解释结果为：初始压力56.6MPa，平均有效渗透率0.197mD，地层系数62.36mD·m，裂缝半长62.2m，探测半径797.7m(图3～5)。