一种套管射孔水平井产液剖面测试装置、生产测试一体管柱及测试方法与流程

本发明属于套管射孔水平井完井产液剖面测试技术领域，具体涉及一种套管射孔水平井产液剖面测试装置、生产测试一体管柱及测试方法。

背景技术：

随着我国低渗、特低渗、致密等油气田的大规模开发，水平井是此类油气开发广泛采用的开发技术。并且对于低渗、特低渗、致密油气田，往往需要注水以提高地层能量。但随着开发的不断进行，注水开发的水平井出现了局部水淹、产液不均匀等各项问题，这些问题会影响其高效开发的稳步推进，必须采取合适的技术测得水平井产液剖面，确定出水、低产部位，为后续生产制度优化、堵水、储层改造等提供重要的基础信息。

目前，在水平井产液剖面测试方面，主要技术有产液剖面测井、电缆测井、光纤测井等，但这些技术往往存在需要起下管柱、且对入井设备的耐温耐腐蚀要求高、下入困难、测试费用过高、测试期短以及对井型要求高等诸多方面的限制，难以满足在不影响正常生产的情况下经济、有效的对水平井产液剖面进行长期测试的要求。

技术实现要素：

为了解决现有套管射孔完井的水平井产液剖面测试技术存在的需要起下管柱、且对入井设备的耐温耐腐蚀要求高、下入困难、测试费用过高、测试期短、对井型要求高等诸多方面的限制，以及难以满足在不影响正常生产的情况下经济、有效的对水平井产液剖面进行长期测试的难题，本发明的目的是提供一种套管射孔水平井产液剖面测试装置、生产测试一体管柱及测试方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种套管射孔水平井产液剖面测试装置，包括基管、保护管、吸油吸水膨胀橡胶圈、若干水溶型示踪剂载体和若干油溶型示踪剂载体，基管的中间位置布有第一进液孔，保护管套设于基管外部，其可保证在入井的过程中示踪剂载体不被外力所损坏；

保护管与基管之间的空腔为释放腔，释放腔在第一进液孔两侧分别固定设置有油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体；

保护管的两端均布设有用于使保护管与基管保持同轴的堵头，且吸油吸水膨胀橡胶圈套设于堵头处，堵头与基管之间密封；

保护管在轴向上的两端均设有液流通道，以便储层流体通过释放腔流入基管中部的第一进液孔，并最终流入基管内。

优选的，保护管与基管之间在释放腔中沿周向间隔设置有若干个分隔块，分隔块将释放腔分隔为若干个用于放置油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体的小释放腔。

优选的，基管在其周向均匀开设多个第一进液孔。

优选的，保护管的两端在其表面分别开设有多个第二进液孔，且第二进液孔的直径为0.425～0.850mm，所述第二进液孔作为供储层流体进入释放腔的液流通道。

优选的，基管长度大于保护管长度，保护管的每一端对应设置两个堵头，堵头中部开孔并通过该孔套设于基管，吸油吸水膨胀橡胶圈套设在基管上并处于两个堵头之间。

优选的，堵头的两端均设有外倒角，保护管的端部与堵头端部的外倒角部位相抵或连接。

一种生产测试一体管柱，包括上述套管射孔水平井产液剖面测试装置，所述套管射孔水平井产液剖面测试装置设置于水平井射孔段，且套管射孔水平井产液剖面测试装置的两端分别与两端的生产油管密封连接。

一种套管射孔水平井产液剖面测试方法，其过程为：

将套管射孔水平井从水平起始段至井底划分为跟部、中部和趾部；

水平井射孔后，通过生产油管连接上述的套管射孔水平井产液剖面测试装置并下入至水平井的水平段目标位置处，水平井的跟部、中部和趾部均布置有套管射孔水平井产液剖面测试装置，水平井的跟部、中部和趾部分布的套管射孔水平井产液剖面测试装置中的油溶型示踪剂载体中的示踪剂有效化学成分均不相同，水溶型示踪剂载体中的示踪剂有效化学成分均不相同；

当套管射孔水平井产液剖面测试装置下放到位后，吸油吸水膨胀橡胶圈在水平井水平段完井套管内流体的作用下膨胀，对套管射孔水平井产液剖面测试装置的两端进行封隔，使得目标射孔段的储层流体仅能由对应的套管射孔处通过保护管两端供储层流体进入释放腔的液流通道流入释放腔；在释放腔中，油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体中的示踪剂释放入储层流体中，携带有示踪剂的储层流体再经基管上开设的第一进液孔流入生产油管；

水平井正常生产后，在地面对水平井产出液进行分析，通过水平井跟部、中部和趾部示踪剂的产出浓度来确定水平井跟部、中部和趾部的产油量和产水量，最终得到水平井的产液剖面。

优选的，所述油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体在储层流体中释放示踪剂的速度与储层流体的流速成正相关关系。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的套管射孔水平井产液剖面测试装置通过保护管两端的液流通道能够使得水平井射孔处的储层流体流入释放腔，在释放腔中设置了油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体，因此当储层流体流入释放腔后，能够与油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体充分接触，油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体中的示踪剂能释放并溶解于储层流体中的油相或者水相中；携带有示踪剂的储层流体再经基管上开设的第一进液孔流入基管的内腔；在使用时，将本发明的套管射孔水平井产液剖面测试装置两端与生产油管连接，此时进入基管内腔携带有示踪剂的储层流体即随着生产油管中的流体产出；通过在水平井不同位置设置本发明的套管射孔水平井产液剖面测试装置，当水平井正常生产后，在地面对水平井产出液进行分析，就能够通过水平井不同位置示踪剂的产出浓度来确定水平井不同部位的产油量和产水量，最终得到水平井的产液剖面；本发明堵头与基管密封连接，且基管端部的两个堵头间套设有吸油吸水膨胀橡胶圈，因此将套管射孔水平井产液剖面测试装置下入至水平井的水平段对应的射孔位置后，吸油吸水膨胀橡胶圈在水平井水平段完井套管内流体的作用下膨胀，对套管射孔水平井产液剖面测试装置的两端进行封隔，使得储层流体仅可由射孔段通过保护管两端分别开设的供储层流体进入释放腔的液流通道进入释放腔；在保护管两端分别开设供储层流体进入释放腔的液流通道的目的在于使得储层流体在释放腔内从释放腔的两端向中部汇集，再由基管中部的第一进液孔流入生产油管，使得储层流体能够与油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体充分接触，有利于示踪剂的充分释放，以保证后期的监测效果；综上，通过本发明提供的套管射孔水平井产液剖面测试装置能够解决现有套管射孔完井的水平井产液剖面测试技术存在的需要起下管柱、且对入井设备的耐温耐腐蚀要求高、下入困难、测试费用过高、测试期短、对井型要求高等诸多方面的限制，以及难以满足在不影响正常生产的情况下经济、有效的对水平井产液剖面进行长期测试的难题。

由上述本发明套管射孔水平井产液剖面测试装置的有益效果可知，通过本发明的生产测试一体管柱能够测定得到水平井的产液剖面，并且能够解决现有套管射孔完井的水平井产液剖面测试技术存在的需要起下管柱、且对入井设备的耐温耐腐蚀要求高、下入困难、测试费用过高、测试期短、对井型要求高等诸多方面的限制，以及难以满足在不影响正常生产的情况下经济、有效的对水平井产液剖面进行长期测试的难题。

由上述本发明套管射孔水平井产液剖面测试装置的有益效果可知，本发明的套管射孔水平井产液剖面测试方法通过携带缓释示踪剂，可定量分析水平井各段的产油和产水情况，且所采用的缓释示踪剂可实现长达2年的长期释放，在下入设备后能够实现在不动管柱的情况下对套管射孔水平井进行产液剖面测试，具有低成本、长期、高效、不影响正常生产的特点；同样也解决了现有套管射孔完井的水平井产液剖面测试技术存在的需要起下管柱、且对入井设备的耐温耐腐蚀要求高、下入困难、测试费用过高、测试期短、对井型要求高等诸多方面的限制，以及难以满足在不影响正常生产的情况下经济、有效的对水平井产液剖面进行长期测试的难题。

附图说明

图1为本发明生产测试一体管柱的结构示意图；

图2为本发明套管射孔水平井产液剖面测试装置与生产油管连接后纵截面示意图；

图3为本发明套管射孔水平井产液剖面测试装置横截面示意图。

图中：1-水平井跟部射孔段，2-水平井中部射孔段，3-水平井趾部射孔段，4-水平井水平段完井套管，5-生产油管，6-套管射孔水平井产液剖面测试装置i，7-油溶型示踪剂载体i，8-水溶型示踪剂载体i，9-套管射孔水平井产液剖面测试装置ii，10-油溶型示踪剂载体ii，11-水溶型示踪剂载体ii，12-套管射孔水平井产液剖面测试装置iii，13-油溶型示踪剂载体iii，14-水溶型示踪剂载体iii，15-第一进液孔，16-堵头，17-吸油吸水膨胀橡胶圈，18-保护管，19-基管，20-释放腔，21-分隔块。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步的说明，需在此说明的是本实施例仅是本发明针对具体情况的一个实施方法，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质进行的任何简单修改、变更以及其他变化，均在本发明的保护范围内。

参照图2，本发明的套管射孔水平井产液剖面测试装置，包括基管19、保护管18、吸油吸水膨胀橡胶圈17、若干水溶型示踪剂载体和若干油溶型示踪剂载体，基管19在其中部开设有第一进液孔15，保护管18套设于基管19之上；保护管18的两端均布设有用于使保护管18与基管19保持同轴的堵头16，且吸油吸水膨胀橡胶圈17套设于堵头16处，堵头16与基管19之间密封；保护管18与基管19之间的空腔为释放腔20，释放腔20在第一进液孔15两侧分别固定设置有油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体；保护管的两端在其表面分别开设有多个第二进液孔，作为供储层流体进入释放腔的液流通道，以使得储层流体与示踪剂载体充分接触。

参照图3，作为本发明优选的实施方案，保护管18与基管19之间在释放腔20中沿周向间隔设置有若干个分隔块21，分隔块将释放腔20分隔为若干个用于放置油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体小释放腔；通过设置分隔块21能够使得油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体在整个装置的周向均匀分布，有利于储层流体与示踪剂充分接触，使得能够根据井口采集到的各示踪剂含量准确判断出各射孔段的产油和产水情况。

作为本发明优选的实施方案，基管19的中部在其周向均匀开设多个第一进液孔15，以使得携带有示踪剂的储层流体流入基管19内部，并通过油管产出。

如图2所示，作为本发明优选的实施方案，基管19比保护管18长，保护管的每一端对应设置两个堵头16，堵头16中部开孔并通过该孔套设于基管19，吸油吸水膨胀橡胶圈17套设在基管19上并处于两个堵头16之间，堵头16与基管19密封连接，以保证储层流体仅能沿第二进液孔、释放腔20、第一进液孔15的方向流入基管19内。

参照图1和图2，作为本发明优选的实施方案，堵头16的两端均设有外倒角，该倒角能够保证连接有套管射孔水平井产液剖面测试装置的生产油管顺利下入。

参照图1，本发明的生产测试一体管柱包括上述本发明套管射孔水平井产液剖面测试装置，所述套管射孔水平井产液剖面测试装置设置于水平井射孔段，且套管射孔水平井产液剖面测试装置的两端分别与两端的生产油管密封连接，生产油管5的长度由各射孔段之间的距离确定。

参照图1和图2，油溶型缓释示踪剂i7、油溶型缓释示踪剂ii10、油溶型缓释示踪剂iii13采用环氧树脂分别与所用各类油溶性示踪剂有效成分混合制成；水溶型缓释示踪剂i8、水溶型缓释示踪剂ii11、水溶型缓释示踪剂iii14采用无机盐分别与所用各类水溶性示踪剂有效成分混合制成。

参照图1～图3，本发明的套管射孔水平井产液剖面测试方法，其过程为：

将套管射孔水平井从水平起始段至井底划分为跟部、中部和趾部；

水平井射孔后，通过生产油管5连接上述的套管射孔水平井产液剖面测试装置并下入至水平井的水平段内，水平井的跟部、中部和趾部均分布有套管射孔水平井产液剖面测试装置，水平井的跟部、中部和趾部分布的套管射孔水平井产液剖面测试装置中的油溶型示踪剂载体中的示踪剂均不相同，水溶型示踪剂载体中的示踪剂均不相同；

当套管射孔水平井产液剖面测试装置下放到位后，吸油吸水膨胀橡胶圈17在水平井水平段完井套管4内流体的作用下膨胀，对套管射孔水平井产液剖面测试装置的两端进行封隔，使得储层流体仅能由套管射孔处通过外管两端的液流通道流入释放腔20；在释放腔20中，油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体中的示踪剂释放入储层流体中，携带有示踪剂的储层流体再经基管19中部开设的第一进液孔15流入生产油管5；各缓释示踪剂的用量根据水平井产液量、监测周期确定；

水平井正常生产后，储层流体仅可由射孔段通过套管射孔水平井产液剖面测试装置流向生产油管，在储层流体流经套管射孔水平井产液剖面测试装置时与示踪剂载体中的示踪剂成分混合，因此能够在地面对水平井产出液进行分析，通过水平井跟部、中部和趾部示踪剂的产出浓度来确定水平井跟部、中部和趾部的产油量和产水量，最终得到水平井的产液剖面。

所述油溶型示踪剂载体和水溶型示踪剂载体在储层流体中释放示踪剂的速度与储层流体的流速成正相关关系。

为进一步说明本发明的技术原理和水平井产液剖面测试方法，举例如下：

如图1所示，测试的水平井在套管射孔完井后，通过生产油管连接套管射孔水平井产液剖面测试装置并下入至水平井的水平段内，套管射孔水平井产液剖面测试装i6放置于水平井跟部射孔段1处，套管射孔水平井产液剖面测试装ii9放置于水平井中部射孔段2处，套管射孔水平井产液剖面测试装iii12放置于水平井趾部射孔段3处。水平井跟部射孔段1产油不产水、水平井中部射孔段2产水不产油、水平井趾部射孔段3既产油又产水。

由于水平井跟部射孔段1中不产水，因此水平井跟部射孔段1处放置的套管射孔水平井产液剖面测试装i6内部放置的水溶型缓释示踪剂载体i8无法在储层流体中溶解释放水溶型示踪剂，因此在井口地层产出液中无法检测到水溶型示踪剂；由于水平井跟部射孔段1中产油，因此套管射孔水平井产液剖面测试装i6内部放置的油溶型缓释示踪剂载体i7能够在储层流体中溶解释放油溶型示踪剂(在本实施例中，油溶型缓释示踪剂载体i7的有效化学成分在地层产出液中的含量为60ppb)。

由于水平井中部射孔段2中不产油，因此水平井中部射孔段2处放置的套管射孔水平井产液剖面测试装ii9内部放置的油溶型缓释示踪剂载体ii10无法在储层流体中溶解释放油溶型示踪剂，因此在井口产出液中无法检测到油溶型示踪剂ii10；由于水平井中部射孔段2中产水，因此套管射孔水平井产液剖面测试装ii9内部放置的水溶型缓释示踪剂载体ii11能够在储层流体中溶解释放水溶型示踪剂(在本实施例中，水溶型缓释示踪剂载体ii11的有效化学成分在地层产出液中的含量为70ppb)。

水平井趾部射孔段3既产油又产水，因此其对应位置处的套管射孔水平井产液剖面测试装iii12内部的油溶型缓释示踪剂载体iii13能够在储层流体中溶解释放油溶型示踪剂(在本实施例中，油溶型缓释示踪剂载体iii13的有效化学成分在地层产出液中的含量为40ppb)，水溶型缓释示踪剂载体iii14能够在储层流体中溶解释放水溶型示踪剂(在本实施例中，水溶型缓释示踪剂载体iii14的有效化学成分在地层产出液中的含量为30ppb)。

水平井正常生产后，在井口可采集到油溶型缓释示踪剂i7(含量为60ppb)、水溶型缓释示踪剂ii11(含量为70ppb)、油溶型缓释示踪剂iii13(含量为40ppb)、水溶型缓释示踪剂iii14(含量为30ppb)。由于使用的缓释示踪剂在储层产出液中释放示踪剂的速度与储层产出液的流速成正相关关系，根据井口采集到的各示踪剂含量可判断出各射孔段的产油、产水情况。

由于井口采集到的储层产出液中油溶型缓释示踪剂i7的含量为60ppb，则可判断水平井跟部射孔段1产油，且水平井跟部射孔段1的产油量为该水平井总产油量的60％；水溶型缓释示踪剂i8的含量为0，则可判断水平井跟部射孔段1不产水。

由于井口采集到的储层产出液中油溶型缓释示踪剂ii10的含量为0，则可判断水平井跟部射孔段2不产油；水溶型缓释示踪剂ii11的含量为70ppb，则可判断水平井跟部射孔段2产水，且水平井跟部射孔段2的产水量为该水平井总产水量的70％。

由于井口采集到的储层产出液中油溶型缓释示踪剂iii13的含量为40ppb，则可判断水平井跟部射孔段3产油，且水平井跟部射孔段3的产油量为该水平井总产油量的40％；水溶型缓释示踪剂iii14的含量为30ppb，则可判断水平井跟部射孔段3产水，且水平井跟部射孔段3的产水量为该水平井总产水量的30％。

可根据各射孔段的产油、产水情况，可绘制水平井产液剖面图，并进行后续堵水、关闭出水层段、重新射孔、重复压裂等一系列措施。

在本发明中，水平井内放置的套管射孔水平井产液剖面测试装置可根据水平井射孔参数、重点射孔段监测目标、水平井产液能力等具体情况，设计套管射孔水平井产液剖面测试装置的数量、放置位置，并设计每个套管射孔水平井产液剖面测试装置中携带的缓释示踪剂用量，而不是局限于本实施例所列的三个示踪剂缓释装置和六种缓释示踪剂。

本发明采用油管连接套管射孔水平井产液剖面测试装置并下入至水平井的水平段内，在套管内流体的作用下，示踪剂缓释装置两端的吸油/吸水膨胀橡胶会起到封隔作用，可实现不下封隔器对水平井分段测试的目的；采用的缓释示踪剂，可长期释放示踪剂，无需起出示踪剂缓释装置，可实现不动管柱下对套管射孔水平井产液剖面进行长期监测的目的，降低了施工作业的费用、减少了关井对正常生产的影响。