通过氮气举升、生产测井和恢复测试以单次连续油管延伸进行试井操作的方法与流程

本发明描述了一种用于在井中进行压力恢复测试的方法及设备。更具体地说，本发明提供了一种在使用氮气举升的井中进行压力恢复测试的方法及设备。

背景技术：

当前在勘探阶段需要三次连续油管延伸来进行一次试井操作。第一连续油管延伸是使连续油管延伸到井筒中，以便在将压力表安装到电缆上之前利用氮气(n2)举升井。第二连续油管(“ct”)延伸刚好在用于压力恢复测试的关井期间之前再次利用n2举升井。第三连续油管延伸用于在完成试井操作之后将沉重的压井液泵送到井中。

为了评估非常规且致密的气层，通常需要插入连续油管。非常规且致密的气层通常非常深，所以如果井中存在重流体，则气层不流动，除非通过将氮气泵送到井中来“举升”流体静压力。在流体静压力较低的情况下，气层可以流动，并且可以测量和测试该流动。

当发现了关注层时，需要进行压力恢复测试。现有技术利用氮气举升关注层，然后停止以从井中拉引出连续油管，从而将压力表和关井阀部署到井中，然后使连续油管延伸以再次举升井，从而施加压力恢复测试所需的压降，然后当测试结束时，必须从井中收回压力表。当压力表安装长达24小时之后，关于井的流态与时间之间的重要压力数据丢失。需要技术方案来允许记录层的早期压力恢复数据，以更好地理解储层质量。

非常规且致密的气层中的关注层通常需要在其可以被记录和评估之前进行氮气举升。当前，当在井中识别出关注层时，必须在延伸连续油管以利用氮气举升井之后独立地向井下延伸恢复测试设备。恢复测试设备包括借助于钢丝延伸至地面的压力表和关井仪器。在将压力表和关井(si)仪器安装到钢丝上之后，需要第二次举升井。压力表推移记录压力随时间的数据。si仪器在到达一设定时间之后关闭，从而允许恢复井中的压力。si可以借助于定时器或受地面控制而启动。然后，压力表记录压力恢复。恢复速率可以用于评估关注层的生产率。

技术实现要素：

本发明描述了一种用于在井中进行压力恢复测试的方法及设备。更具体地说，本文提供了一种用于在一次ct延伸中使用多个井氮气举升步骤和关注层的层间封隔来在井中进行压力恢复测试的方法及设备。

在一个方面中，提供了在井的评估层中进行压力恢复测试的方法。所述方法包括如下步骤：在所述评估层中对所述井的套管穿孔，其中，对所述套管穿孔的步骤能操作用于允许烃流体从储层流动至所述评估层；将压力恢复测试系统部署到所述井的所述评估层中。所述压力恢复测试系统构造为测量所述评估层中的压力。压力恢复测试系统包括：封隔器，其构造为在位于所述坐封位置时隔离所述评估层，并构造为在缩回位置时在所述井的所述套管与所述压力恢复测试系统之间形成环形间隙；子端口，其构造为将举升流体输送至所述评估层；连续油管，其构造为将所述举升流体从所述地面输送至所述子端口，其中，所述压力恢复测试系统借助于所述连续油管部署。所述连续油管包括缆线，所述缆线构造为将电子信号从所述压力恢复测试系统传输至地面控制系统。压力恢复测试系统还包括：关井阀，其构造为控制烃流体从所述评估层向位于所述封隔器上方一距离处的井空间的流动；压力监测装置，其构造为测量所述评估层中的压力数据，并将所述压力数据经由所述缆线传输至所述地面控制系统；以及plt，其构造为测量从所述评估层经由所述关井阀向所述封隔器上方的所述井空间的流动。所述方法还包括如下步骤：经由所述连续油管供应所述举升流体，以提升所述评估层的流体静压力，其中，提升所述流体静压力的步骤能操作用于将所述评估层中的所述烃流体经由所述封隔器与所述套管之间的环形间隙朝向所述地面举升；将所述封隔器移动至所述坐封位置，其中，在所述坐封位置，所述封隔器与所述井的所述套管接触，使得所述评估层中的所述烃流体经由所述关井阀向所述井空间流动；监测所述评估层的所述压力数据，以确定所述压力数据的稳态；当达到所述压力数据的所述稳态时，关闭所述关井阀，以防止所述烃流体从所述评估层中流出；以及使用所述压力监测装置来测量所述评估层中的恢复压力。

在某些方面中，所述举升流体为氮气。在某些方面中，所述方法还包括在测量所述恢复压力之后使所述封隔器返回至所述缩回位置的步骤。在某些方面中，所述方法还包括如下步骤：将所述压力恢复测试系统重定位至第二评估层；将所述封隔器移动至所述坐封位置，监测流动通过所述关井阀的所述烃流体的所述压力数据，以确定所述第二评估层中的所述压力数据的稳态；当达到所述压力数据的所述稳态时，关闭所述关井阀，以防止所述烃流体从所述第二评估层中流出；以及使用所述压力监测装置来测量所述第二评估层中的恢复压力。在某些方面中，所述方法还包括用完井液填充所述井的步骤。在某些方面中，所述完井液为盐水。在某些方面中，所述连续油管包括阀门，所述阀门构造为截断所述举升流体的流动。在某些方面中，所述方法还包括钻出用于生产烃流体的井并且通过将所述套管安装到所述井中来准备所述井的步骤。

在第二方面中，提供了一种用于井的评估层中的压力恢复测试的设备。所述设备包括：封隔器，其构造为在位于所述坐封位置时隔离所述评估层，并构造为在缩回位置时在所述井的壁与所述设备之间形成环形间隙；子端口，其构造为将举升流体输送至所述评估层；连续油管，其构造为将所述举升流体从所述地面输送至所述子端口，其中，所述设备借助于所述连续油管来部署。所述连续油管包括缆线，所述缆线构造为将电子信号从所述设备传输至地面控制系统。所述设备还包括：关井阀，其构造为控制烃流体从所述评估层向位于所述封隔器上方一距离处的井空间的流动；压力监测装置，其构造为测量所述评估层中的压力数据，并将所述压力数据经由所述缆线传输至所述地面控制系统；以及plt，其构造为测量所述评估层经由所述关井阀向所述封隔器上方的所述井空间的流动。

在某些方面中，所述地面控制系统构造为将电子信号发送至所述关井阀并从所述关井阀中接收电子信号。在某些方面中，所述地面控制系统构造为将电子信号发送至所述压力监测装置并从所述压力监测装置接收电子信号。在某些方面中，所述地面控制系统构造为将电子信号发送至所述plt并从所述plt接收电子信号。在某些方面中，所述地面控制系统构造为显示由所述缆线传输的所述电子信号，并还构造为存储由所述缆线传输的所述电子信号。

在第三方面中，提供了一种进行压力恢复测试的方法。所述方法包括钻出用于生产烃的井并通过对所述井套管来准备所述井。然后将连续油管插入到井中。经由所述连续油管供应氮气，以提升所述评估层的所述流体静压力。还使用至少一个压力监测装置来测量评估层的压力。

在另一个方面，提供一种在井中进行压力恢复测试的设备。所述设备包括能操作用于检测评估层中的压力的至少一个井下压力监测装置。所述设备还包括用于隔离关注层的封隔器。所述设备还包括至少一个数据传输装置，至少一个数据传输装置与用于向井的地面传输数据的至少一个井下压力监测装置通信。所述设备还包括能操作用于允许氮气流动的连续油管以及用于控制氮气经由连续油管的流动的阀门。所述设备还包括用于测量并表征烃流动的生产测井仪器。

附图说明

参考以下描述、权利要求书和附图，将能够更好地理解这些和其他特征、方面和优点。然而，值得注意的是，附图仅示出了几个实施例，并且因为这些实施例可以允许其他同样有效的实施例，所以附图不被认为是限制本发明的范围。

图1示出了根据实施例的压力恢复测试系统的平面图。

图1a示出了根据实施例的压力恢复测试系统的平面图。

图2示出了根据实施例的压力恢复测试系统的平面图。

图3示出了根据实施例的压力恢复测试系统的平面图。

具体实施方式

尽管出于说明的目的，以下详细描述包含了许多具体细节，但应理解的是，本领域的普通技术人员将认识到，基于下述细节的许多实例、变型和改变在本发明的范围和精神之内。因此，在不损失任何一般性且不对本发明的范围施加限制的情况下，对本文所述且在附图中提供的示例性实施例进行描述。

本文所提供的方法及设备允许使用仅一次连续油管延伸来在井中的关注层的一个或多个评估层中进行压力恢复测试。如所使用的那样，“关注层”指的是用于烃生产的储层的有价值层。在全文中所使用的“有价值”指的是可能或极可能生产出烃流体的层。关注层可以由物探数据来物理限定，物探数据由在对井套管之前作为井的初始准备的一部分所执行的电缆或钻井日志来记录。给定井可以具有多个关注层，并且给定的关注层可以具有多个评估层。

有利的是，该方法及设备提供了更准确的试井数据，这是因为将氮气举升和试井操作组合到单个设备和过程中。

参考图1，示出了压力恢复测试系统10的设备的实施例。压力恢复测试系统10包括连续油管20。连续油管20可以为包括缆线22的任意连续油管，缆线22能操作用于插入到井80中。缆线22将来自地面100的电子信号或数据传输至井下设备。缆线22提供与井下装置的电子通信，从而允许向地面发送实时数据和信息以及从地面接收实时数据和信息。在至少一个实施例中，缆线22提供用于启动井下装置的手段。井下装置的实例包括流量控制装置、采样装置、穿孔仪器、封隔器和井下记录装置。缆线22可以是允许地面控制系统70与井下装置之间进行通信的任意数据传输装置，可选的是，缆线22可以是允许地面控制系统70与井下装置之间进行电力输送的任意传输装置，并且可选的是，缆线22可以是允许地面控制系统70与井下装置之间同时进行通信和电力输送的任意传输装置。可以用作缆线22的缆线的实例包括电气缆线和光纤缆线。包括缆线22的连续油管20可以为适于输送氮气、将流体输送到井中、测井和穿孔的连续油管。在至少一个实施例中，使用电缆等电力线将压力恢复测试系统10运送到井80中。在至少一个实施例中，利用套管82对井80套管。在至少一个实施例中，压力恢复测试系统10和压力恢复测试在单次连续油管延伸中使用单个连续油管。

连续油管20将举升流体从地面100输送至子端口30。举升流体在井中提供对烃流体的流体静压力的“举升”，以实现井起始。如这里所使用的那样，“井起始”指的是当井中的静液柱的密度减小至正压降时(例如，当井底压力高于井底流体静压力时)，烃流体从地层流动到井中并流动到地面。流体静压力的举升促使井80中的流体围绕井空间84中的连续油管20朝地面100流动。举升流体是能够举升井80中的烃流体的任意流体。在至少一个实施例中，举升流体为氮气。这也被称为氮气气举(kick-off)。氮气是惰性且便宜的。在至少一个实施例中，使用从地面100经由连续油管20供给至子端口30的氮气实现井起始。在至少一个实施例中，在不存在例如喷射泵等任意机械设备的情况下从井80中举升烃流体。在至少一个实施例中，连续油管不具有在其内部流动的烃流体。

连续油管20连接至地面控制系统70。地面控制系统70包括将举升流体从地面100输送至子端口30所需的设备。在至少一个实施例中，地面控制系统70包括风机。在一个实施例中，地面控制系统70包括泵。地面控制系统70还包括显示经由连续油管20的缆线22传输的电子信号和数据所需的读取系统，包括例如监视器、计算机处理器及其他控制设备。地面控制系统70包括操作和控制井80中的系统所需的在现有技术中已知的设备。

参考图2，示出了使用井起始泵120来实现井起始的实施例。井起始泵120借助于缆线22来连接至地面控制系统70。井起始泵120连接至封隔器40，使得井起始泵120位于地面100与封隔器40之间。井起始泵120提供动力以举升井80中的烃流体。利用泵的井起始在与使用气体进行井举升相同的原理下操作，这里，井的负流体静压力减小至促进流动。井起始泵120可以为能够产生动力以促使井的负流体静压力流动的任意类型泵。用于井起始泵120的泵的选择可以取决于预期流动的流体以及流体中存在的气体。可以用作井起始泵120的泵的实例包括往复泵、螺杆泵、电潜泵和喷射泵。在至少一个实施例中，井起始泵120为电潜泵。在具有井起始泵120的实施例中，压力恢复测试系统10不具有子端口30和连续油管20。

再次参考图1，在一些实施例中，子端口30连接至封隔器40。封隔器40隔离井80中的评估层90。在关注层处或附近隔离井80可以防止“井筒存储效应”，并因此降低损坏试井数据的风险。如在这里所使用的那样，“井筒存储效应”指的是在试井中观察到的现象，井筒存储效应在地面处测量截流测试压力时发生，初始压力值并不直接表示储层数据而是受到井筒筒体的影响(换句话说，压力变化因井筒筒体而减缓)。在所述实施例中，通过利用封隔器40密封评估层90并尽可能靠近评估层90地测量压力数据来使井筒存储效应最小化或完全避免井筒存储效应。在一些实施例中，封隔器40坐封在评估层90上方。在一些实施例中，封隔器40坐封在评估层90下方。在一些实施例中，封隔器40坐封在评估层90中间。

封隔器40具有缩回位置和坐封位置。如图1所示，在缩回位置，在井80的壁部与封隔器40的外表面之间形成环形间隙50，评估层90中的烃流体可以围绕封隔器40流动。如参考图1a所示，在坐封位置，封隔器40与井80的壁部接触，从而防止评估层90中的烃流体围绕封隔器40移动。在坐封位置，烃流体仅可以通过穿过关井阀52到达子端口30来从评估层90朝向地面100移动。关井阀52将烃流体从评估层90重引导至位于连续油管20与井80中的套管82之间的井空间84。在一些实施例中，封隔器40为跨式双封隔器。在一些实施例中，封隔器40为临时封隔器。

连续油管20的缆线22与关井阀52、压力监测装置54和plt60连接。在至少一个实施例中，关井阀52物理地连接至封隔器40。关井阀52为井下关井阀(dhsi阀)。如本文所使用的那样，“井下关井阀”指的是如下阀：该阀设计为在短于3秒内关闭，从而可以记录初始瞬时压力表现。关井阀52在关闭时提供了使井筒效应最小化的井下关井，井筒效应使井瞬时压力数据失真。在至少一个实施例中，如图1所示，压力监测装置54物理地连接至关井阀52，使得关井阀52位于封隔器40与压力监测装置54之间。在至少一个实施例中，如参考图3所示，压力监测装置54物理地连接至封隔器40且与关井阀52相邻。压力监测装置54与关井阀52独立地操作。在未使用关井阀52的实施例中，仍然可以使用压力监测装置54。

压力监测装置54是用于测量并记录压力数据的压力表。压力监测装置54测量井80中的压力。在至少一个实施例中，压力监测装置54测量评估层90中的压力。压力监测装置54包括可以测量并记录瞬时压力数据的任意已知的压力监测装置，并且可以使用稳态压力数据。可以用作压力监测装置54的压力表的实例包括例如压力计和石英传感器等压力记录器。压力监测装置54能够在关井阀52关闭的时刻开始采集压力数据，以记录关键的早期瞬时压力表现。在至少一个实施例中，压力监测装置54将实时压力数据经由缆线22传输至地面控制系统70。

plt60为能够测量并表征流动的生产测井仪器(plt)。plt60使用连续油管20的缆线22来与地面控制系统70实时通信。在至少一个实施例中，plt60实时测量并记录以评估评估层90。在至少一个实施例中，plt60包括旋扣器和传感器以测量并表征流动。

在一些实施例中，压力数据被记录在存储器中。在至少一个实施例中，压力数据被存储在压力监测装置54的存储器中。在至少一个实施例中，压力数据被存储在plt60的存储器中。将数据记录在存储器中起到数据备份的作用。在一些实施例中，压力数据被实时传输至地面100处的地面控制系统70。在一些实施例中，压力数据被实时记录在存储器中并被传输至地面控制系统70。在一些实施例中，数据经由连续油管20中的缆线22被传输至地面控制系统70。在一些实施例中，借助于无线井下压力仪传输压力数据。

在一个方面中，提供了进行压力恢复测试的方法。参考图1和图1a描述该方法，然而，应理解的是，可以利用上述实施例中的任一实施例或这些实施例的组合来执行该方法。该方法包括钻出用于生产烃流体的井80的步骤。钻出井80的步骤还包括利用套管82对井80套管的步骤。钻出用于生产烃流体的井80以及利用套管82对井80套管来准备井80的步骤是在生产用井的准备中进行的标准过程。可以使用已知的方法来钻出生产用井80以及利用套管82对井80套管。

在评估层90处对套管82穿孔。对套管82穿孔并允许流动提供了完整评估关注层的生产潜力的方法。“穿孔”或“进行穿孔”指的是：在套管中形成孔从而允许例如烃流体等流体从储层流动到井内部的过程。烃流体可以是储层中的能够经由井80产出的任意流体。烃流体可以包括油、天然气、盐水、水及它们的组合。在至少一个实施例中，烃流体为油。在至少一个实施例中，烃流体为天然气。评估层90位于关注层的预定深度处。在至少一个实施例中，在关注层的最远离地面的预定深度处对套管82穿孔。

一旦在评估层90处对井80的套管82穿孔之后，将压力恢复测试系统10向井下部署到井80中，使得封隔器40借助于连续油管20与评估层90邻近。如本文所使用的那样，“与评估层邻近”指的是：封隔器可以位于评估层下方，可选的是，封隔器可以位于评估层的中间，可选的是，封隔器可以位于评估层上方。在至少一个实施例中，在对套管82穿孔之前，将压力恢复测试系统10向井下部署在井80中。在至少一个实施例中，压力恢复测试系统10借助于电缆向井下部署。

一旦在压力恢复测试系统10位于与评估层90邻近的位置之后，举升流体经由连续油管20和子端口30被供给，以提升评估层90的流体静压力。如图1所示，封隔器40位于缩回位置。关井阀52被打开。从评估层90朝地面100举升井80中的烃流体。利用plt60实时测量烃流体流动。当已从评估层90中举升烃流体时，可以进行压力恢复测试。在至少一个实施例中，在环形间隙(井80与连续油管20之间的井空间84)中朝地面举升井90中的烃流体，使得连续油管20供应举升流体且不存在烃流体。

为了开始压力恢复测试，如图1a所示，把封隔器40置于位于评估层90处或附近的所需隔离深度处的坐封位置，以防止井筒存储效应损坏试井数据。在使封隔器40位于坐封位置之后，评估层90中的烃流体经由关井阀52流动至子端口30，离开井空间84并向上到达地面100。烃流体继续流动直到达到在地面控制系统70中由压力监测装置54和plt60传输的读数表示的稳态。“稳态”或“稳定状态”指的是经由关井阀52且由压力监测装置54和plt60测量出的稳定压力和稳定流量。如在全文中使用的那样，“稳定”指的是压力或流量恒定并且在一段时间内不变化的稳态或大致稳态。

当达到稳态时，关闭关井阀52，从而开始对压力恢复进行瞬时分析。关闭关井阀52，并且记录使用压力监测装置54的压力测量作为压力数据。在评估层90中的压力恢复的同时压力监测装置54测量压力。在一些实施例中，在烃流体流动期间，开始压力测量。在一些实施例中，在关井阀52关闭的时刻开始压力测量。随着时间推移记录压力测量，以确定压力恢复速率。压力恢复速率表示井的生产潜力。

快速或突然关闭关井阀52，从而在短时间内关闭关井阀52，以记录即刻的瞬时压力数据。关闭关井阀52，并且压力监测装置54记录用于压力恢复分析的压力数据并测量恢复压力。如本文所使用的那样，“压力恢复”指的是在关井阀关闭之后压力值的增大。分析压力恢复数据(例如，压力值、压力值的导数和压力值的二阶导数)，并且可以从分析数据集合中推测出地层的特性。该特性可以包括例如渗透率、表皮系数和附近断层。压力恢复测试的持续时间取决于压力恢复测试数据意图评估的特性。例如，与分析井筒附近的断层相比，对远离井筒的断层的确定需要更多时间。可以存在两种方式来确定压力恢复测试是否完成。在地面控制系统70能够实时监测井下条件的情况下，实时地面读数可以指示测试的边界，换句话说，地面控制系统可以指示何时实现完全的压力恢复。在地面控制系统70不能够实时监测井下条件的情况下，可以使用存储式压力计(memorygauge)来收集压力数据，并且可以根据井和储层中的先前试验来估计时间。根据经验，可以预期压力恢复测试持续时间为流动的1.5倍。

在完成恢复测试之后，使封隔器40返回至缩回位置，使得封隔器40不坐封或被释放，并且可以从井80中取回压力恢复测试系统10。在至少一个实施例中，在完成恢复测试之后，将封隔器40返回至缩回位置，并重新定位至井80中的另一个关注层或另一个评估层90。

在一些实施例中，该方法还包括在进行测试过程之前对套管82穿孔。在一些实施例中，可以评估多个评估层，而不需要从井80中移除压力恢复测试系统设备。在这些实施例中，利用封隔器40将压力恢复系统10定位在第二评估层，并且经由连续油管20供给氮气，以提升第二评估层的流体静压力，然后，使用压力恢复测试系统10来测量压力恢复测试中的烃的流入。这可以在任意数量的评估层中重复，而无需从井80中移除压力恢复测试系统10。

在至少一个实施例中，在第一评估层中对套管穿孔，将压力恢复测试系统下降至第一评估层附近，并且完成压力恢复测试。然后，从第一评估层中移除压力恢复测试系统，并且封断第一评估层与第一评估层上方的井的连接。第一评估层可以用水泥或桥砖来密封。在第二评估层，在比第一评估层更靠近地面的预定深度处，再次对套管穿孔。把压力恢复测试系统置于第二评估层中，并且进行第二压力恢复测试。这可以在逐步地移动靠近地面的额外评估层中重复。一次对一个评估层穿孔确保仅当前被评估的评估层贡献由压力恢复系统接收的压力数据。应理解的是，当进行压力恢复测试并且小压力扰动可能导致试井误差时，需要高精度。

在进一步的实施例中，用完井液填充井80。完井液或压井液可以是能够控制井80的压力的流体。在一些实施例中，使用盐水作为完井液。盐水是密度比淡水的密度高的含盐水。盐水可以源自能够控制井80的压力的任意盐水源。在替代实施例中，压井液是足以停止烃从储层流动到井80中的重液。

在本申请中公开的多个实施例的益处包括为了评估非常规且致密的气层而减少连续油管的插入数量。减少连续油管延伸的次数还将减少连续油管地面设备的上下安装。连续油管延伸的减少降低了与这些操作有关的运行成本。此外，多个实施例允许通过使氮气经由连续油管循环至评估层来举升评估层并将评估层激励至流动状态。多个实施例还允许利用生产测井仪器评估和测量来自评估层的流动。plt可以用于在流动时测量并表征井的生产。plt可以用于在压力恢复测试之前评估举升阶段的层。多个实施例还允许对流动层进行即刻关井，以便利用井下压力监测装置记录压力恢复测试。多个实施例不设置存储式压力表或在经过设定时间之后关闭的预设定关井阀。多个实施例还允许实时观察经由电子数据传输缆线或光纤数据传输缆线传输至地面的压力数据。多个实施例的另一个有益之处在于：能够在井中的多个评估层重复测试方法，而不需要将连续油管收回至地面。

在至少一个实施例中，井下装置不具有生产油管。

虽然已经详细描述了方法及设备，但应理解的是，在不脱离本发明的原理和范围的情况下，可以进行各种修改、替换和改变。因此，本发明的范围应由下述权利要求及其合适的法律等同内容限定。

除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一”和“该”包括复数对象。

可选择的或可选择地指的是：随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。该描述包括事件或环境发生的情况和不发生的情况。

在本文中范围可以被表述为从约一个特定值至约另一个特定值。当表述这种范围和范围内的所有组合时，应理解的是，另一个实施例为从一个特定值至另一个特定值。

如本文和所附权利要求书中所使用的，词语“包括”、“具有”和“包含”以及它们的所有语法变体均旨在具有不排除其它要素或步骤的开放、非限制性的意思。

如本文所使用的那样，例如“第一”和“第二”等术语被任意分配，并仅意图区分设备的两个以上部件。应该理解的是，词语“第一”和“第二”没有其他作用，并且不是部件的名字或描述的一部分，而且他们也不一定限定部件的相对位置或方位。此外，应该理解的是，仅使用术语“第一”和“第二”不需要存在任意“第三”部件，尽管在本发明的范围内应考虑这种可能性。