超深超高温高压气井的测试方法和测试系统与流程

本发明涉及气井开发领域，尤其涉及一种超深超高温高压气井的测试方法和测试系统。

背景技术：

超深超高温高压气井指的是埋藏超深、气藏温度和压力超高的气田，超深超高温高压气井在开发过程中，获取井下温度和压力的资料难度较高。

现有技术中，对超深超高温高压气井进行试井作业的方法为，将钢丝和井下电子压力计一同下入气井内，再进行压力恢复和系统试井等作业。

然而，由于压力恢复和系统试井等作业需要持续的很长时间，而井口压力较高，井喷风险大，因此钢丝和井下电子压力计长期作业安全风险很高。

技术实现要素：

本发明提供一种超深超高温高压气井的测试方法和测试系统，可以大幅降低高风险作业的时间，提高测试作业的资料质量。

本发明一方面提供一种超深超高温高压气井的测试方法，包括：

在所述气井的井口安装防喷器；

在所述防喷器上安装穿设有钢丝的阻流管，对所述阻流管和所述钢丝之间进行注脂密封；

打开防喷器，并将安装于所述钢丝下端的投捞工具和测试工具下放到井筒的预设投放位置；

释放所述测试工具，再将所述投捞工具提起到所述防喷器的上方；

关闭所述防喷器。

如上所述的测试方法，还包括：

再次打开所述防喷器，将安装有所述投捞工具的钢丝下放到井筒内，以捞取所述测试工具；

将捞取到的所述测试工具提到所述防喷器的上方；

再次关闭所述防喷器。

如上所述的测试方法，所述阻流管和所述钢丝之间进行注脂密封，具体包括：

通过注脂泵往所述阻流管内循环注入一定粘度的密封脂。

如上所述的测试方法，所述在所述防喷器上安装穿设有钢丝的阻流管，具体包括：

在所述防喷器上安装防喷管；

在所述防喷管上安装所述阻流管，且所述钢丝底端安装的投捞工具和测试工具位于所述防喷管内。

如上所述的测试方法，所述释放所述测试工具，具体包括：

向下短程震击所述钢丝，以使所述投捞工具的投捞器释放所述测试工具的打捞头。

本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试方法，通过投捞工具完成对测试工具的投、捞两项功能，大幅度降低了高风险作业时间，提高了作业的安全性；能够保证测试作业的连续性和测试数据的准确性，满足了超深超高温高压气井的动态监测需求；采用注脂密封和盘根盒密封结合的方式，实现了钢丝上提下放过程中的动密封，密封效果可靠。

本发明另一方面还提供一种超深超高温高压气井的测试系统，包括：防喷器、阻流管、钢丝、投捞工具和测试工具；

所述防喷器安装在井口上方；

所述阻流管安装在所述防喷器的上方；

所述钢丝穿设在所述阻流管内，且所述钢丝的下端依次连接有所述投捞工具和所述测试工具；

所述钢丝与所述阻流管之间通过注脂密封。

如上所述的测试系统，还包括：防喷管；

所述防喷管安装在所述防喷器和所述阻流管之间，且连接于所述钢丝下端的所述投捞工具和所述测试工具位于所述防喷管内。

如上所述的测试系统，还包括：注脂泵；

所述注脂泵的进液口通过排脂管线与所述阻流管的出液口连通；所述注脂泵的出液口通过注脂管线与所述阻流管的进液口连通。

如上所述的测试系统，所述投捞工具包括：依次连接的第一钢丝绳帽、第一加重杆、第一震击器和投捞器；

所述测试工具包括：依次连接的打捞头、第一扶正器、压力计筒、压力计、第二加重杆和坐落接头；

所述第一钢丝绳帽用于与所述钢丝连接，所述投捞器用于与所述打捞头连接，所述第一震击器用于在震击操作下使所述投捞器释放所述打捞头，所述坐落接头用于限制所述测试工具的投放位置。

如上所述的测试系统，所述压力计包括：pps石英压力计。

本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统，通过投捞工具完成对测试工具的投、捞两项功能，大幅度降低了高风险作业时间，提高了作业的安全性；能够保证测试作业的连续性和测试数据的准确性，满足了超深超高温高压气井的动态监测需求；采用注脂密封的方式将钢丝与阻流管之间进行密封，从而可以与采油树的盘根盒密封相结合，保证了钢丝上提和下放过程中的动密封，密封效果可靠，从而降低了测试的安全风险。此外，钢丝和投捞工具、测试工具之间连接可靠，投捞工具投放和捞取测试工具的操作简便，易于实现；测试工具可以包括耐高温高压的压力计，以满足测试需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统的局部的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的投捞工具的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的测试工具的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的通井工具的结构示意图。

附图标记：

11-防喷器

12-阻流管

13-防喷管

14-注脂管线

15-排脂管线

16-滑轮

200-钢丝

300-投捞工具

31-第一钢丝绳帽

32-第一加重杆

33-第一震击器

34-投捞器

400-测试工具

41-打捞头

42-第一扶正器

43-压力计筒

44-压力计

45-第二加重杆

46-坐落接头

500-通井工具

51-第二钢丝绳帽

52-第二扶正器

53-第三加重杆

54-第二震击器

55-通井规

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试方法的流程图，参考图1所示，本发明一方面提供一种超深超高温高压气井的测试方法，包括：

s101、在气井的井口安装防喷器；

s102、在防喷器上安装穿设有钢丝的阻流管，对阻流管和钢丝之间进行注脂密封。

需要说明的是，井口防喷性能对整个超深超高温高压气井的测试过程中的安全起到至关重要的作用。由于在测试过程中，需要通过上提和下放钢丝来投捞测试工具，并持续测量压力等参数，因此不仅要保证钢丝在静止时密封良好，还需要保证钢丝在上提和下放过程中有良好的动密封。常规钢丝投捞作业井口的密封方式为盘根盒密封，考虑到超深超高温高压气井的井口压力很高，单纯的钢丝盘根盒密封方式，不能对气井井口形成有效的密封。因此可参考电缆测试中的阻流管注脂密封系统，设置钢丝注脂密封系统，与钢丝盘根盒密封相结合，以解决井口密封难的问题。

具体地，在气井的井口安装防喷器以保证井口防喷性能，井口防喷工具一般安装在井口采油树的测试阀上方，防喷器与井口对接好之后，在防喷器上安装穿设有钢丝的阻流管，通过注脂泵注脂至一定压力，以密封钢丝和阻流管。然后进行试压，例如利用试压泵采用乙二醇对井口防喷工具试压到一定压力，压力稳定一段时间不下降说明试压合格。试压合格后还需要缓慢打开防喷器上的泄压阀门泄压至井口压力，以保证操作的安全性。

其中，阻流管和钢丝之间进行注脂密封，具体包括：通过注脂泵往阻流管内循环注入一定粘度的密封脂。阻流管的下部和上部可以分别连接注脂管线和排脂管线，一定粘度的密封脂在注脂泵的驱动下，经注脂管线流入阻流管内再经排脂管线排出，密封脂的摩擦力作用可保证阻流管和钢丝之间极好的密封性能。

需要注意的是，密封脂在使用过程中必须有合适的粘度，粘度太高会造成油脂流动阻力增加使注脂泵难以工作，粘度太低，会造成井口密封性能不好。试验过程中，发现密封脂的粘度或多或少地受到温度的影响，因此，要根据季节的不同选择不同的阻流管密封脂。夏季温度较高,要选择粘度较大的密封脂，冬季温度较低则选择粘度较小的密封脂。

s103、打开防喷器，并将安装于钢丝下端的投捞工具和测试工具下放到井筒的预设投放位置。

具体的下放过程为，钢丝、投捞工具和测试工具连接后，在确认井口密封性良好的情况下，缓慢下放，直至井筒的预设投放位置，记录上提张力，试探三次确认无卡、挂现象。

s104、释放测试工具，再将投捞工具提起到防喷器的上方；

s105、关闭防喷器。

接着，通过向下短程震击等操作，使测试工具脱离投捞工具，测试工具留在井筒内进行测试工作，而投捞工具则通过上提钢丝将其捞出。测试工具可以根据需求留在井底一定的时间，以对井底的压力、温度进行长期监测，录取井下压力恢复等合格的资料。投捞工具需要提起到防喷器的上方，以关闭防喷器，防止井喷，保证作业安全。

其中，释放测试工具，具体包括：向下短程震击钢丝，以使投捞工具的投捞器释放测试工具的打捞头。

当测试工具的测试作业完成后，还需要再次打开防喷器，将安装有投捞工具的钢丝下放到井筒内，以捞取测试工具；将捞取到的测试工具提到防喷器的上方；再次关闭防喷器。

进一步地，在防喷器上安装穿设有钢丝的阻流管，具体包括：在防喷器上安装防喷管；在防喷管上安装阻流管，且钢丝底端安装的投捞工具和测试工具位于防喷管内。由于阻流管内需要注脂密封，其没有足够的空间用于容纳投捞工具和测试工具。实际使用时，将投捞工具和测试工具连接在钢丝的末端，并放置于防喷管内，再连接防喷管和防喷器。捞取到的测试工具提到防喷器的上方，即提到防喷管内。再通过吊车等工具拆除防喷管及阻流管等结构。

具体地，当测试工具的测试作业完成后，需要再次按照上述s101和s102的步骤将阻流管和防喷管安装到防喷器上，并进行密封和试压工作，然后连接钢丝和投捞工具，下放投捞工具，接近测试工具的投放位置时，应当缓慢下放捞取工具直至遇阻，投捞工具捞取测试工具后，上提钢丝以捞出投捞工具和测试工具。

在上述实施例的基础上，在投放测试工具之前，还需要对井筒进行通井作业，通井作业借助通井工具完成，通井工具的通井规可以检测井筒的内通径尺寸是否合格。通井工具还包括加重杆、扶正器和震击器等工具，加重杆用于保证下放过程中整体的稳定性，扶正器用于保证扶正通井工具，震击器用于起到缓冲作用，防止通井规出现卡、挂现象。

具体地，通井工具放置于防喷管中，将其与钢丝连接，然后连接防喷管和防喷器，并检验井口防喷工具的密封性能。检验合格后，下放钢丝，下放过程中需要密切注意张力变化以防止遇阻、遇卡。下放过程中，在管柱变径位置应适当放缓速度，顺利通过后上提，检测通井工具通过变径的情况。通井至测试工具的投放位置处时，向下短程震击，上提观察有无卡、挂现象，试探三次无异常后可上提钢丝捞回通井工具。

整体上，钢丝投捞作业的过程为高风险作业时间，相比于现有技术中全程需要钢丝作业，本实施例中，仅在下放测试工具和捞回测试工具的两个过程中需要钢丝作业，而测试工具留在井底进行测试作业的过程中，井口关闭，作业风险低。

本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试方法，通过投捞工具完成对测试工具的投、捞两项功能，大幅度降低了高风险作业时间，提高了作业的安全性；能够保证测试作业的连续性和测试数据的准确性，满足了超深超高温高压气井的动态监测需求；采用注脂密封和盘根盒密封结合的方式，实现了钢丝上提下放过程中的动密封，密封效果可靠。

实施例二

图2为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统的结构示意图，图3为本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统的局部结构的示意图，参考图2和图3所示，本发明另一方面还提供一种超深超高温高压气井的测试系统，包括：防喷器11、阻流管12、钢丝200、投捞工具300和测试工具400；防喷器11安装在井口上方；阻流管12安装在防喷器11的上方；钢丝200穿设在阻流管12内，且钢丝200的下端依次连接有投捞工具300和测试工具400；钢丝200与阻流管12之间通过注脂密封。

具体地，防喷器11用于保证井口的安全性，钢丝200作为上提下放的工具，穿过防喷器11并伸入井筒内。钢丝200与投捞工具300和测试工具400连接，以将投捞工具300和测试工具400下放入井筒内，投捞工具300和测试工具400的连接为可拆卸连接，通过特定操作可使得投捞工具300释放测试工具400，从而将测试工具400留在井筒内进行测试作业。测试作业完成后，可再次下放投捞工具300将测试工具400捞起。

需要说明的是，由于在测试过程中，需要通过上提和下放钢丝200来投捞测试工具，并持续测量压力等参数，因此不仅要保证钢丝200在静止时密封良好，还需要保证钢丝200在上提和下放过程中有良好的动密封。常规钢丝投捞作业井口的密封方式为盘根盒密封，考虑到超深超高温高压气井的井口压力很高，单纯的钢丝盘根盒密封方式，不能对气井井口形成有效的密封。因此可参考电缆测试中的阻流管注脂密封系统，设置钢丝注脂密封系统，与钢丝盘根盒密封相结合，以解决井口密封难的问题。

其中，钢丝200需要克服投捞工具300和测试工具400以及自身重力带来的拉伸，因此对材料的抗拉性能要求较高。调研发现，对测试钢丝强度韧性有害的成分为碳、硅、硫、磷等元素，有利的为镍、铬、钼等元素，因此，优选含镍、铬、钼等元素含量相对较高的进口supa钢丝作为测试钢丝。经计算，其钢丝破断拉力达到20.188kn，钢丝安全拉力为1030kg，考虑工具串配重：135kg，上提最大摩阻：70kg(经验值)，钢丝自重：91kg/km，计算得该型钢丝的最大下深为：(1030-135-50)/91*1000＝9065m，可满足超深气井测试工况的需求。

此外，钢丝200的使用寿命是有限的，为了摸清测试钢丝的使用寿命，确保施工的安全性，需要通过专用设备对每口井的钢丝200进行检测，实时记录检测数据，总结出钢丝疲劳损坏规律，最终形成地区性钢丝检测、报废标准。当钢丝200使用若干口井之后，钢丝200的抗拉强度会呈现出下降趋势，且无回声迹象，说明钢丝疲劳损伤，存在断裂风险，对施工作业有一定的安全隐患，此时应及时对钢丝进行更换，避免安全事故的发生。

进一步地，在使用上述测试系统的各个工具进行测试作业时，由于采取了注脂密封，其对钢丝200的动密封效果与注脂压力、钢丝张力、工具配重和起下速度等多种参数相关联，因此在实际应用过程中，应当根据理论计算和现场实践总结各参数相关联的规律，摸索出合理的控制标准。

在上述实施例的基础上，本实施例中，测试系统还包括：防喷管13；防喷管13安装在防喷器11和阻流管12之间，且连接于钢丝200下端的投捞工具300和测试工具400位于防喷管13内。阻流管12的上方还需要设置滑轮16，滑轮16用于控制钢丝的上提和下放。

如上的测试系统，还包括：注脂泵(图中未示出)；注脂泵的进液口通过排脂管线15与阻流管12的出液口连通；注脂泵的出液口通过注脂管线14与阻流管12的进液口连通。注脂管线14和排脂管线15分别连接在阻流管12的下端和上端，密封脂经注脂管线14流入阻流管12并经排脂管线15排出，以实现钢丝200和阻流管12之间的注脂密封。在钢丝投捞作业过程中，注脂泵持续循环注脂。

图4为本发明实施例提供的投捞工具的结构示意图，图5为本发明实施例提供的测试工具的结构示意图，参考图4和图5所示，本实施例中，投捞工具300包括：依次连接的第一钢丝绳帽31、第一加重杆32、第一震击器33和投捞器34；测试工具400包括：依次连接的打捞头41、第一扶正器42、压力计筒43、压力计44、第二加重杆45和坐落接头46；第一钢丝绳帽31用于与钢丝200连接，投捞器34用于与打捞头41连接，第一震击器33用于在震击操作下使投捞器34释放打捞头41，坐落接头46用于限制测试工具400的投放位置。

其中，第一加重杆32和第二加重杆45均用于增加工具的重量，以使得工具在下放和上提的过程中保持稳定，第一加重杆32和第二加重杆45优选为钨钢加重杆，第一加重杆32和第二加重杆45的尺寸应当根据配重需求来确定。压力计筒43用于固定压力计44，压力计44用于测试和记录井筒内的流体压力。第一扶正器42用于扶正测试工具400，保证下放过程的稳定性。

图6为本发明实施例提供的通井工具的结构示意图，参考图6所示，还包括：通井工具500；通井工具500与钢丝200连接，通井工具500用于在测试工具400投放入井筒之前，投放入井筒并从井筒中捞出，以确定井筒畅通；通井工具500包括：依次连接的第二钢丝绳帽51、第二扶正器52、第三加重杆53、第二震击器54和通井规55；第二钢丝绳帽51用于与钢丝200连接，通井规55用于检测井筒的内通径尺寸。

同样地，第二扶正器52用于扶正通井工具500，第三加重杆53用于增加通井工具500的重量，以使得通井工具500在下放和上提的过程中保持稳定。第二震击器54起到缓冲作用，可以防止通井规55发生卡、挂。

在上述实施例的基础上，压力计44包括：pps石英压力计。用于超深超高温高压气井测试的压力计，需要承受较大的工作负荷且可持续监测较长时间，常规压力计无法满足测试条件。与普通硅-蓝宝石压力计对比，pps石英压力计具有量程高、压力精度高、年漂移量少、实际录取数据噪声小、曲线平滑度高、探头设计和封装工艺更科学合理、整体工作稳定性好等优点。此外，pps石英压力计单次工作时间长，且耐高温高压，因此其是本实施例中的压力计44的优选。

本发明实施例提供的超深超高温高压的测试系统，其具体的工作原理和工作步骤如下：

首先，在气井的井口安装防喷器11，在防喷器11上安装防喷管13，在防喷管13上安装穿设有钢丝200的阻流管12，并通过注脂泵持续将一定粘度的密封脂注入到注脂管线14内，密封脂经过阻流管12并从排脂管线15排出。

然后，进行通井作业。将钢丝200与通井工具500的第二钢丝绳帽51连接，通过滑轮16下放钢丝200，将通井工具500下放到井筒的预设投放位置，向下短程震击，上提观察有无卡挂现象，并在无异常时上提钢丝200将通井工具500捞出。

接着，进行投放作业。将钢丝200与投捞工具300的第一钢丝绳帽31连接，将投捞工具300的投捞器34和测试工具400的打捞头41连接；通过滑轮16下放钢丝，并将投捞工具300和测试工具400缓慢下放到井筒的预设投放位置，记录上提张力，试探三次，确认无卡、挂现象。在下放至预设投放位置后，向下短程震击，向下短程震击以使投捞器34释放打捞头41，上提对比张力变化，如果张力减少20-30kg，则说明测试工具400投放成功。在测试工具400投放成功后，上提钢丝200将投捞工具300捞出，并关闭防喷器11。

最后，进行捞取作业。当测试工具400的测试作业完成后，将投捞工具300放置于防喷管13中，将投捞工具300与钢丝200连接，然后连接防喷管13与防喷器11，并检验防喷器的密封性能。然后下放投捞工具300，接近测试工具400的投放位置时，应当缓慢下放捞取工具300直至遇阻，上提对比张力变化，如张力增加20-30kg，证明测试工具400捞取成功。上提钢丝200以捞出投捞工具300和测试工具400。上提过程中可测取静压梯度，测试工具400捞出地面后，可以回放数据提取有效资料。

事实上，整个作业过程中，从下放过程中到留在井底的很长一段时间中，以及捞取过程中，测试工具400始终保持作业状态，可以连续地测取数据。

本发明实施例提供的超深超高温高压气井的测试系统，通过投捞工具完成对测试工具的投、捞两项功能，大幅度降低了高风险作业时间，提高了作业的安全性；能够保证测试作业的连续性和测试数据的准确性，满足了超深超高温高压气井的动态监测需求；采用注脂密封和盘根盒密封结合的方式，实现了钢丝上提下放过程中的动密封，密封效果可靠；钢丝和投捞工具、测试工具之间连接可靠，投捞工具投放和捞取测试工具的操作简便，易于实现；测试工具包括耐高温高压的压力计，可满足测试需求。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。