煤层气定向井注入/压降试井测试装置及其方法与流程

本发明属于煤层气井试井技术领域，具体涉及一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置及其方法。

背景技术：

试井是认识储层，进行储层评价和生产动态监测的的有效技术手段。目前国内获取煤层气井储层参数的途径主要是在垂直井中进行注入/压降试井，现行的执行标准为《煤层气井注入/压降试井方法》GB/T 24504-2009。随着煤层气勘探力度的加大，以及对煤储层特征、煤层气钻井工艺、排采工艺等认识的提高，在对倾斜煤层、急倾斜煤层进行钻井时为保证井筒与煤层垂直而采用定向井钻井技术或斜直井钻井技术；或是因地面条件、地下地质条件限制而采用定向井钻井技术。煤层气定向井一般在二维空间内进行，其靶点与地面井口存在一定的空间位移，稳斜段存在一定的井斜角；斜直井垂直于煤层钻进，井筒有一定的倾角；而现行的煤层气井注入/压降试井测试装置及测试方法只能在垂直井中进行，无法在斜井筒内进行。比如，韩永新的《煤层气井注入/压降试井测评分析》；陈志胜的《煤层气井注入压降试井测试中有关技术问题的探讨》；柳光伟的《煤层气注入/压降试井分析中几个问题的探讨》；杨新辉的《低渗煤层注入/压降试井注入时间研究》；胡均的《煤层气井试井测试中常见问题与技术对策》；张裕虎的《注入/压降试井方法在煤层气井中的应用分析》；景兴鹏的《不同完井方式下注入/压降煤储层参数法测试结果对比》等成果都是在煤层气垂直井中进行的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置及其方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置，该装置包括在井筒内从上而下依次连接的井口装置、测试管柱、上封隔器、大球座、小球座、球座托盘、井下开关阀、电子压力计、筛管、下封隔器；所述上封隔器与下封隔器由膨胀管线联通。

所述上、下封隔器的坐封由投掷小钢球密封小球座后，凭借地面高压泵打压控制；所述上、下封隔器坐封后，封隔器中间的测试层段由筛管、井下开关阀、球座托盘、小球座、大球座、管柱与地面联通，形成一个相对独立的封闭系统；所述下封隔器解封由投掷大钢球密封大球座后，凭借地面高压泵打压，达到预设解封压力时，下封隔器解封销钉剪断，卸压，胶筒自然收缩；所述井下开关阀采用与管柱同向的同轴阀；所述井下开关阀井下开、关动作应当配合地面高压阀的开、关动作。

所述井筒为三段式或者五段式。

所述井筒为斜直井或水平井。

一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置的测试方法通过以下步骤实现：

第一步：根据测井资料确定封隔器坐封位置，地面丈量管柱，匹配管柱；

第二步：调整球座销钉、封隔器解封销钉的剪切力；

第三步：参照GB/T 24504-2009第6条写入电子压力计程序；

第四步：参照ZL 2014 2 0783806.8写入井下开关阀程序；

第五步：管柱入井；

第六步：安装井口装置，连接高压管汇、井口高压阀等地面设备；

第七步：测试管柱试压；

第八步：置换井筒内液体；

第九步：投小球；

第十步：坐封封隔器；

第十一步：地面注入，井下压降；

第十二步：原地应力测试；

第十三步：解封封隔器，上起测试管柱。与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明结构简单，操作方便，效果更加，适用更为广泛，能够对煤层气定向井试井测试时能够有效的、可靠的获取煤储层参数。

附图说明

图1为本发明的三段式煤层气定向井注入/压降试井管柱结构图；

图2为本发明的五段式煤层气定向井注入/压降试井管柱结构图；

图3为本发明的水平井注入/压降试井管柱结构图；

图4为本发明的斜直井注入/压降试井管柱结构图；

图5为本发明的实测压力曲线图；

附图标记说明：1-井口装置；2-井筒；3-测试管柱；4-上封隔器；5-大球座；6-小球座；7-球座托盘；8-井下开关阀；9-电子压力计；10-筛管；11-膨胀管线；12-下封隔器；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置，该装置包括在井筒2内从上而下依次连接的井口装置1、测试管柱3、上封隔器4、大球座5、小球座6、球座托盘7、井下开关阀8、电子压力计9、筛管10、下封隔器12；所述上封隔器4与下封隔器12由膨胀管线11联通。

所述上、下封隔器的坐封由投掷小钢球密封小球座后，凭借地面高压泵打压控制；

所述上、下封隔器同时膨胀，达到预设坐封压力时，小球座打掉落入球座托盘内；

所述上、下封隔器坐封后，封隔器中间的测试层段由筛管、井下开关阀、球座托盘、管柱与地面联通，形成一个相对独立的封闭系统；

所述下封隔器解封由投掷大钢球密封大球座后，凭借地面高压泵打压，达到预设解封压力时，下封隔器解封销钉剪断，卸压，胶筒自然收缩；

所述上封隔器解封由上提测试管柱一段行程后，剪断解封销钉，卸压后，胶筒自然收缩；

所述井下开关阀采用与管柱同向的同轴阀；

所述井下开关阀井下开、关动作应当配合地面高压阀的开、关动作；

如图1所示，本发明用于三段式定向井的结构示意图，所述井筒2包括直井段、造斜段、稳斜段；所述稳斜段井斜小于35度时，注入/压降试井可在裸眼或套管内完成；所述稳斜段井斜大于35度时，注入/压降试井必须在套管内完成。

如图2所示，本发明用于五段式定向井的结构示意图，所述井筒2为五段式包括直井段、造斜段、稳斜段、降斜段、直井段；所述井筒2注入/压降试井必须在套管内完成。

所述井筒2包括直井段、造斜段、水平段；所述井筒2注入/压降试井必须在套管内完成。

如图4所示，本发明用于斜直井的结构示意图，所述井筒2为一斜筒，所述煤层气井井斜小于35度时，注入/压降试井可在裸眼或套管内完成；所述煤层气井井斜大于35度时，注入/压降试井必须在套管内完成。

本发明提供一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置的测试方法，该方法通过以下步骤实现：

第一步：根据测井资料确定封隔器坐封位置，地面丈量管柱，匹配管柱；

第二步：调整球座销钉、封隔器解封销钉的剪切力；

第三步：参照GB/T 24504-2009第6条写入电子压力计程序；

第四步：参照ZL 2014 2 0783806.8写入井下开关阀程序；

第五步：管柱入井；

第六步：安装井口装置，连接高压管汇、井口高压阀等地面设备；

第七步：测试管柱试压；

第八步：置换井筒内液体；

第九步：投小球；

第十步：坐封封隔器；

第十一步：地面注入，井下压降；

第十二步：原地应力测试；

第十三步：解封封隔器，上起测试管柱。

本发明公开了一种煤层气定向井注入/压降试井测试装置的测试方法，如图1所示，实施步骤为：

1、确定封隔器坐封位置，地面丈量管柱，匹配管柱；

2、调整球座销钉剪切力不小于12.0MPa；调整下封隔器解封销钉剪切力小于高压泵的额定最大压力；将封隔器内胆与中心管之间的空腔灌满测试液；

3、井下开关阀、电子压力计编写程序；

4、按照下封隔器、膨胀管线、筛管、电子压力计托筒、电子压力计、井下开关阀、球座托盘、小球座、大球座、上封隔器、管柱的顺序入井，下井速度不得超过60min/200m；

5、封隔器到达预定位置后(记录管柱悬重)，关闭井下开关阀(管柱入井过程中钻井液在压差的作用下会灌满管柱)；启动地面高压泵，通过高压管汇、高压阀门、井口装置注入测试液体对入井测试管柱进行保压测试，当井口压力达到8.0MPa时关闭井口高压阀；保压20min，视为测试管柱保压合格；

6、依次打开井口高压阀、井下开关阀；

7、计算测试管柱内容积与井底到上封隔器上部5-10m处的内容积之和；启动地面高压泵用测试液置换井筒液，总用量为上述值；

8、置换结束后关闭井口高压阀；

9、在井口高压阀低压一侧，放置小钢球；通过高压泵打压3.0-5.0MPa后，突然打开井口高压阀再关闭井口高压阀，在压差的作用下小钢球落入管柱内(完成投球动作)；

10、等待小钢球落到小球座后，启动高压泵，打压3.0-5.0MPa后打开井口高压阀；测试液经水箱、高压泵、高压管汇、井口高压阀、井口装置、测试管柱、上封隔器、膨胀管线到达下封隔器；

11、缓慢调整高压泵泵注压力，此时上下封隔器会同时膨胀，达到预设坐封压力时小球座打掉，落入球座托盘(完成封隔器坐封动作)；这时上下封隔器中间的测试层段由筛管、井下开关阀、球座托盘、小球座、大球座、管柱与地面联通，形成一个相对独立的封闭系统；

12、微破裂测试(可选择项)；

13、静置等待2-4小时以平衡井底压力；

14、启动地面高压泵开始注入/压降测试(此时井下开关阀、井口高压阀为开启状态)；

15、注入期结束后，依次关闭井下开关阀、井口高压阀；关井开始压降；

16、压降期结束后，依次打开井下开关阀、井口高压阀；

17、启动地面高压泵开始原地应力测试，原地应力测试4个循环采用井下主要关井，井口辅助关井的方式进行；

18、原地应力测试结束后依次打开井下开关阀、井口高压阀；

19、打开井口装置，投掷大钢球；

20、待大钢球落到大球座后，启动高压泵，打压；达到预设压力时下封隔器解封销钉剪断，停泵，封隔器胶筒自然收回，下封隔器解封；

21、等待20min，拆卸井口装置；

22、上提测试管柱当提升力大于管柱悬重2.0-4.0吨时，上封隔器销钉剪断，封隔器胶筒自然收回，上封隔器解封；

23、上提测试管柱，测试液随管柱的上提经上下封隔器的排液孔、筛管流入井筒；

24、测试管柱全部起出后，取出电子压力计回放测试数据；注入/压降试井测试结束。

实施例

SL01井位于某地，是一口煤层气定向井，井筒与煤层垂直，设计井深890m，造斜点320m，稳斜段井斜36°，定向段连续3点全角变化率≤4.5°/30m，稳斜段连续3点全角变化率≤3°/30m，采用二级井身结构，生产套管为φ139.7mm，41号煤层射孔位置668.20—675.30m，煤层厚度7.10m。

注入/压降试井采用φ105mm下封隔器，φ73.0mm筛管，φ6.35mm膨胀管线，φ60.3mm电子压力计托筒，φ82mm井下开关阀，φ73.0mm球座托盘，φ60.3mm小球座，φ73.0mm大球座，φ105mm上封隔器，φ73.0mm油管，φ73.0mm井口装置，φ1/2in、P＝35MPa井口高压阀，φ19.00mm、P＝35MPa高压管汇，Q＝123L/min、P＝25MPa高压泵。

测试步骤如下，实测压力曲线见图5：

1、根据测井资料、生产套管资料选择封隔器坐封位置，地面丈量管柱，匹配管柱；确定上封隔器坐封位置为666.56—667.76m，下封隔器坐封位置为678.00-679.20m；

2、调整球座销钉剪切力为15.0MPa；调整下封隔器解封销钉剪切力为18.0MPa；将封隔器内胆与中心管之间的空腔灌满测试液；

3、设定井下开关阀、电子压力计程序；

4、按照下封隔器、膨胀管线、筛管、电子压力计托筒、电子压力计、井下开关阀、球座托盘、小球座、大球座、上封隔器、管柱的顺序入井；管柱入井速度为60min/200m；

5、封隔器到达预定位置，记录管柱悬重为8.0T；关闭井下开关阀；启动地面高压泵，对入井测试管柱进行保压测试，井口压力达到8.0MPa时关闭井口高压阀；保压20min无泄漏，测试管柱保压合格；

6、依次打开井口高压阀、井下开关阀；

7、计算测试管柱内容积与井底到上封隔器上部5-10m处的内容积之和为2.04m³；启动地面高压泵用测试液置换井筒液2.04m³；

8、置换结束后关闭井口高压阀；

9、打开高压管，在井口高压阀低压一侧，放置小钢球；通过高压泵打压3.0MPa后，突然打开井口高压阀再关闭井口高压阀，完成投球动作；

10、等待10min后，小钢球落到小球座上，启动高压泵，打压3.0MPa后打开井口高压阀；

11、缓慢调整高压泵泵注压力，当泵压达到15.0MPa时小球座销钉被剪断(销钉剪断后瞬间停泵)，小球座落入球座托盘内，上、下封隔器坐封，坐封压力为15.0MPa；

12、等待5min后，开始微破裂测试，最高压力3.5MPa，关闭井口高压阀；

13、20min后打开井口高压阀；静置等待2-4小时以平衡井底压力；

14、静置2.5h后启动地面高压泵开始注入/压降测试；

15、注入12.0h后，注入压力为1.7MPa，注入期结束，先关闭井下开关阀，再调整泵压至5.0MPa后关闭井口高压阀；停泵(若井口压力表保持5.0MPa不变则关井正常)；

16、24.0h后压降期结束，依次打开井下开关阀、井口高压阀；

17、启动地面高压泵开始原地应力测试，原地应力测试4个循环采用井下主要关井，井口辅助关井的方式进行；

18、原地应力测试结束后依次打开井下开关阀、井口高压阀；

19、打开井口装置，投掷大钢球；

20、等待10min，大钢球落到大球座后，启动高压泵缓慢提高泵注压力，当泵压达到18.0MPa时下封隔器解封销钉剪断，销钉剪断后瞬间停泵，封隔器胶筒自然收回，下封隔器解封；

21、等待20min，拆卸井口装置；

22、上提测试管柱当提升力大于11.0T时，上封隔器销钉剪断，封隔器胶筒自然收回，上封隔器解封；

23、等待20min，封隔器胶筒完全收回后上提测试管柱，测试液随管柱的上提经上、下封隔器的排液孔、筛管流入井筒；

24、测试管柱全部起出后，取出电子压力计回放测试数据；注入/压降试井测试结束。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。