聯(lián)作試油技術多媒體

第一部分聯(lián)作試油技術2004年8月內(nèi)容

概述測試三聯(lián)作技術

酸化四聯(lián)作技術壓裂四聯(lián)作技術

概述●常規(guī)試油(測試)工藝技術包括：油輸負壓射孔試油工藝、地層測試試油工藝；汽化水排液、抽吸提撈、液氮排液、納維泵、螺桿泵、水泵排液等?！癯Ｒ?guī)試油(測試)工藝技術特點：各工序相對較獨立；換管柱頻繁不能連續(xù)完成射孔、測試、泵排、措施等工作，容易造成地層第二次污染；周期長、成本高，安全風險大?！衤?lián)作試油技術包括：射孔-測試二聯(lián)作、射孔-泵排二聯(lián)作、射孔-測試-泵排三聯(lián)作、射孔-測試-泵排-酸化四聯(lián)作(簡稱酸化四聯(lián)作)、射孔-測試-泵排-壓裂四聯(lián)作(簡稱壓裂四聯(lián)作)?！衤?lián)作試油技術特點：一趟管柱可以完成常規(guī)試油(測試)工藝幾乎所有工作，提高了資料品質(zhì)，周期短、成本低，安全風險小。二、測試三聯(lián)作技術設計原理將射孔槍、MFE測試器、水力泵排液裝置按設計順序連接，并一同下入井內(nèi)；伽瑪定位，調(diào)整管柱，使射孔槍對準測試層；連接地面流程，座封封隔器，同時測試器打開；密封井口，憋壓引爆射孔槍；進行開關井測試，洗井取樣計量油水量；投泵芯泵排。技術特點在原二聯(lián)作基礎上增加水力泵和托砂皮碗裝置，目的是增大排液量，尤其對低產(chǎn)層搞清液性提高產(chǎn)量效果較好，并起到了強排解堵疏通地層孔道的作用；一趟管柱完成射孔、測試、泵排工作，降低成本，減輕了作業(yè)強度；保護油氣層，防止地層第二次污染；減少措施工作量，提高經(jīng)濟效益。

三聯(lián)作管柱結(jié)構(gòu)及工具介紹射孔井段表套定位短節(jié)滑套水力泵Φ73mm油管托砂皮碗球座監(jiān)測機械壓力計多流測試器鎖緊接頭及三支機械壓力計傳壓孔封隔器

篩管接頭軸、徑向減震器人工井底油層套管槍身點火頭Φ73mm油管

射孔槍：一般采用89槍89彈每米16孔，也可以采用大一些的槍彈如102槍127彈、102槍1米彈等，盡量避免采用增效彈，因為這種彈射孔時瞬間產(chǎn)生的高溫高壓較大，對儀表和封隔器有一定的破壞作用，而產(chǎn)生損壞儀表和封隔器失封等副作用。

點火頭：環(huán)空壓力經(jīng)封隔器上的傳壓孔接頭，沿著導壓管向下一直到達點火頭液壓活塞上表面積，靠著活塞上下面積差而產(chǎn)生力使活塞向下移動，當活塞移動到擴徑處時，活塞快速下移撞針撞擊雷管而引爆射孔彈，完成射孔。還有一種點火頭，沒有液壓部分，它是靠環(huán)空壓力推動活塞而剪斷銷釘，活塞下面的撞針瞬間撞擊雷管引爆射孔彈。

油管：一般加4-6根，主要作用是使射孔槍離封隔器保持足夠距離，減少射孔沖擊，保證封隔器及以上工具、儀表工作正常。另外一個作用是如果地層出砂或其他固體顆粒流出時，在篩管下留有一定存砂空間，防止過早堵塞篩管。

軸、徑向減震器：減緩射孔時產(chǎn)生沖擊波而影響封隔器密封以及保持儀表正常工作，基本與加油管作用相同。

篩管接頭：溝通地層與工具內(nèi)空間的通道。導壓管通過此件，并與下部保持密封，使導壓管下部空間與環(huán)空處于同一壓力系統(tǒng)，為完成傳壓射孔提供條件。

封隔器：采用P-T卡瓦封隔器，封隔地層與環(huán)空，實現(xiàn)射孔、負壓、單獨測試的目的。

傳壓接頭：使環(huán)空及井口壓力與導壓管連通，完成射孔工作。

壓力計：隨時記錄井下壓力變化數(shù)據(jù)。一般采用200-J型機械壓力計，內(nèi)帶有阻尼器，射孔沖擊時可自動關閉，正常傳壓時打開?？筛鶕?jù)不同井深選擇不同壓量的壓力計，時鐘有48小時、96小時和192小時。

鎖緊接頭：在MFE下面相當于增加一個向下的力，當開關測試時，防止上提管柱封隔器被提松，而使環(huán)空液體進入油管內(nèi)，造成測試失利。

MFE多流測試器：相當于一個井下開關閥，靠上提下放管柱完成，求產(chǎn)時打開，測壓時關閉，并帶有取樣器。監(jiān)測壓力計：用來監(jiān)測管柱的滲漏情況，如有滲漏可通過此壓力計核實漏失量，獲得真實產(chǎn)量。同時也為責任的確定提供依據(jù)。球座：投泵芯之前，首先投下密封鋼球，落在球座上起到一個單流閥的作用，地層流體向上能順利通過它，但當停排時井筒的液體不會倒灌入地層，另外還可以使恢復測壓工作成為可能。油管短節(jié)：因泵芯下帶1.5米左右壓力計，所以在球座與水力泵之間必須留有大于1.5米的距離，否則壓力計就會在球座處擱淺，造成泵芯不能入位，也就不能實現(xiàn)泵排。托砂皮碗、水力泵：見下，另有詳述定位短節(jié)：油管短節(jié)，作為磁性定位的深度標志之用。上接頭皮碗托中心管襯管0傳壓托砂皮碗工作原理及技術特點

在起下測試管柱時，托砂皮碗上下的液體繞過皮碗及托通過襯管流動從而達到卸壓的目的；環(huán)空加壓點火時同樣通過襯管傳遞地面壓力以達到加壓點火的目的。

傳壓托砂皮碗除了具有常規(guī)托砂皮碗的托砂功能外，能夠?qū)崿F(xiàn)加壓點火。同時在起下管柱時能及時平衡皮碗上下液體壓力，從而降低了起油管時托砂皮碗的膠皮掉落的可能性；下油管時又不會對底部射孔槍的點火裝置造成加壓，提高了聯(lián)作工藝的安全可靠性。1

泵筒上部6剪切銷釘5液流通道喉管2高壓腔室3泵體4混合腔室7密封滑套8低壓腔室擴散管噴嘴工作原理及技術特點

滑套短水力泵是水力噴射泵的一種，其基本原理與傳統(tǒng)水力噴射泵一致，通過地面泵正循環(huán)動力液，當高壓動力液經(jīng)過噴嘴和喉管時，在噴嘴和喉管之間形成負壓，依靠這個負壓把地層流體抽吸上來并隨著動力液一同進入喉管和擴散管，被擴散管降速的混合液通過環(huán)行空間帶到地面計量罐內(nèi)，在罐內(nèi)進行油水計量、取樣。

滑套短水力泵除了具有常規(guī)水力噴射泵的功能外，還具有以下獨特優(yōu)點:

1）、負壓密封機構(gòu)的設計，實現(xiàn)了與地層測試器的配套使用。

2）、泵芯長度設計為1.1m，比傳統(tǒng)水力泵短了2.45m，更容易實現(xiàn)反洗泵芯，同時在斜井中泵芯更容易到位。井號油層井段（m）層位試油方法工作制度日產(chǎn)量靜壓壓力系數(shù)地層參數(shù)油(t)氣(m3)水(m3)SDRK(md)G793536.2-3539.2濱四三聯(lián)作測液面1490m

10.850.791.46-3.180.550.8263394.2-3402.1濱三三聯(lián)作油暢3.94

19.547.61.43-2.40.713369.6-3376濱三三聯(lián)作油管自噴8mm214.651023

46.421.4-1.560.7922.1X15X13364.9-3382.5棗四下三聯(lián)作測液面1609m0

10.435.611.08-1.150.810.2723203.6-3214.9棗四上三聯(lián)作泵排25MPa6.71

031.571.003-0.720.871.73131.3-3143.8棗四上三聯(lián)作測液面1715m8.02

030.470.99-2.40.571.65G146X12289.3-2295.9孔二三聯(lián)作測液面1535m3.49

022.611.01-2.030.6082.1432003年三聯(lián)作測試推廣應用統(tǒng)計表三、酸化四聯(lián)作技術問題的提出

原三聯(lián)作測試技術與常規(guī)負壓射孔試油工藝技術相比，有較大創(chuàng)新，實現(xiàn)了射孔、測試、泵排的有機結(jié)合，但也有其一定的局限性。具體表現(xiàn)在：第一，由于帶有MFE測試器，同一管柱不能完成酸化等措施；第二，壓力計采用200-J型機械壓力計，精度低，性能不穩(wěn)定，直接影響資料質(zhì)量；第三，管柱長較復雜，施工時容易出現(xiàn)各種故障；第四，對于低產(chǎn)非自噴井，有時地層排出液量少，造成液性不清，第五，不能實現(xiàn)井下壓力、溫度的全過程監(jiān)控；第六，成本相對較高。設計原理

首先采用汽化水或氣舉排液方法進行負壓施工，使井筒液面深度符合設計要求。調(diào)試2支電子壓力計，裝入托筒內(nèi)，與射孔和水力泵系統(tǒng)在地面連接好，并一同按順序下入井。自然伽瑪和磁性定位后，調(diào)整射孔管柱，裝井口采油樹，投棒射孔。地層流體沿著環(huán)空和油管內(nèi)空間向上流動，電子壓力計記錄流壓、流溫，反映地層原始產(chǎn)量的大小情況。求產(chǎn)結(jié)束后，上提管柱使射孔槍底部與油層頂部相隔一定的距離，然后座封封隔器，投堵塞器，洗井，地面計量油水量，確定液性。采油樹關井測壓力恢復，但井口要加適當壓力，目的是平衡地層壓力，防止堵塞器漏失。測壓結(jié)束后，如泵排則投泵芯，進行排液求產(chǎn)，如酸化等措施，可撈出堵塞器，直接采取措施，措施后又可投泵芯排液求產(chǎn)。這樣就完成了射孔、求產(chǎn)、洗井確定液性、測壓、泵排和措施等一系列試油工作，可管柱結(jié)構(gòu)不變，只動一次井口，即安全又減少勞動強度。工藝技術特點

①、一趟管柱可以完成試油的幾乎所有工作，尤其可以進行措施改造?？s短了施工時間，節(jié)省了施工費用，安全可靠，大大減少了勞動強度。②、與原三聯(lián)作管柱相比更加簡捷有效，其長度縮短了三分之二。電子壓力計代替了200-J型機械壓力計，提高了資料品質(zhì)，并且對井下壓力、溫度全過程監(jiān)控。③、整個管柱通徑較大，使酸化等措施成為可能，這是一步非常重要的技術創(chuàng)新。④、整個施工不換管柱、只有一次洗井也是在投堵塞器狀況下施工，洗井液不與地層直接接觸，避免了試油期間對地層的污染。⑤、由于射孔前井筒處于負壓狀態(tài)，并且未座封封隔器，這樣，射孔后地層流體將沿著環(huán)空和油管內(nèi)空間流動，相對于原三聯(lián)作管柱，增加了環(huán)空流動空間，地層流出的液量將提高4倍，對搞清液性作用較大。四聯(lián)作試油技術井下管柱結(jié)構(gòu)篩管壓力釋放裝置槍身點火頭油管球座內(nèi)置式壓力計托筒封隔器滑套水力泵部分油管定位短節(jié)油管至井口油管定位短節(jié)水力泵滑套出口托砂皮碗球座壓力計托筒封隔器篩管油管點火頭射孔槍釋放裝置電子壓力計X4減震彈簧母扣托筒本體結(jié)構(gòu)特點：①、內(nèi)徑較大（ф50mm），可通過射孔投棒完成射孔作業(yè)及進行酸化等措施改造。②、最多可安裝4支電子壓力計，配備有防震裝置，防止壓力計在射孔和其他機械震動時損壞壓力計。③、體積小，搬運拆裝方便。④、抗內(nèi)外壓差及抗拉強度大，滿足各種施工要求。

內(nèi)置式壓力計托筒結(jié)構(gòu)示意圖序號井號測試井段（m）泵排前原始油產(chǎn)量（t/d）泵排日產(chǎn)油量（t/d）地層壓力（Mpa）表皮系數(shù)1旺321516.9-1522.10.9118.36（酸后）14.50-2.962扣48X12646.05-2653.1714.1017.4225.87-2.103扣502337.9-2366.929.760.122.67-5.104孔891400.8-1403.526.8（水）未排13.67

5棗103X12715.6-2726.819.4未排27.05

62587.1-2675.08.4423.0226.06-2.12003年現(xiàn)場應用7口井11井次，全部獲得成功從表中數(shù)據(jù)可以看出，地層表皮系數(shù)為負值，屬于超完善地層，說明沒有造成油層污染。泵排前后產(chǎn)量提高幅度較大，旺32井酸后泵排求產(chǎn)達到日產(chǎn)油18.36t，比原始產(chǎn)量增加了20倍。對本井區(qū)來說，擴大了優(yōu)質(zhì)儲量范圍，是大港勘探工作的一項重要成果。

現(xiàn)場推廣應用情況問題的提出

水力壓裂是改造油氣層措施中常規(guī)的也是最有效的方法之一。一般情況下，壓裂措施層原始產(chǎn)能較低，壓后能依靠自身能量連續(xù)自噴的層不足30%，大部分壓裂層必須通過汽化水排液、液氮排液等來完成排液工作，這些常規(guī)排液方法不但排液時間長、費用高，而且由于施工時泵壓高，使井筒液體容易被壓入地層，對地層造成傷害。如果壓裂后起出壓裂管柱再下水力泵管柱，最少需用24小時，這樣未排出的壓裂殘液在地層中產(chǎn)生沉淀，造成更大污染。所以基于上述原因，要求我們研制出一套壓后能連續(xù)快速排液的新方法，以減少地層污染，最大可能地提高油氣產(chǎn)能，真實體現(xiàn)出地層產(chǎn)能的本來面貌。四、壓裂四聯(lián)作技術研究思路

經(jīng)過我們調(diào)研、篩選各種排液技術，目前要實現(xiàn)壓后快速排液求產(chǎn)，最可行的方法之一是水力泵隨射孔、測試管柱一同下入井內(nèi)。這樣，一趟管柱即可完成射孔、測試，也可完成壓裂及泵排施工，簡稱壓裂四聯(lián)作。具體管串結(jié)構(gòu)為（從下至上）：壓力釋放裝置→槍身→點火頭→篩管→投球丟槍裝置→部分油管→封隔器→內(nèi)置式壓力計→單流閥→托砂皮碗→壓裂水力泵→油管?，F(xiàn)場施工步驟為：（1）在井筒負壓狀態(tài)下，把管柱下入井內(nèi)；（2）射孔定位，調(diào)整管柱，裝采油樹，投棒射孔；（3）下試井壓力計監(jiān)測液面上升情況，同時井下電子壓力計隨時記錄著流壓和流溫，反映地層原始產(chǎn)量的大小；（4）上提管柱，完成壓裂深度，座封封隔器，投堵塞器，洗井確定液性和油水量，關采油樹閘門測壓力恢復；（5）撈堵塞器，封隔器試壓，投球正蹩壓丟槍，進行壓裂施工；（6）反蹩壓洗井，投泵芯排液。采用3″油管壓裂，底部位置與所壓層頂部要大于50米距離，保證地層液攜砂時有充分的沉淀時間，防止卡管柱和卡泵。技術要求1、研制3″帶反循環(huán)裝置的水力泵，具有耐磨性，無死角存砂空間，全通徑并且有足夠大的內(nèi)徑（>Φ62mm）。2、丟槍裝置工作可靠。3、托砂皮碗能托固體顆粒，內(nèi)徑>Φ62mm。4、單流閥內(nèi)徑不小于Φ50mm，密封可靠。進展情況

目前已完成了壓裂水力泵、托砂皮碗、丟槍裝置的整體設計、零部件制圖、機加工以及室內(nèi)試驗工作，并經(jīng)試驗達到了預期設計要求，滿足了現(xiàn)場實驗的條件，如果有壓裂井即可投入現(xiàn)場應用。管柱結(jié)構(gòu)及各工具介紹人工井底油層套管點火頭Φ73mm油管Φ73mm油管篩管壓裂水力泵槍身表套壓力釋放裝置定位短節(jié)射孔井段投球丟槍裝置封隔器內(nèi)置式壓力計單流閥托砂皮碗

1、壓力釋放裝置：相當于一個密封空筒子，射孔瞬間產(chǎn)生的高壓打開筒子，使壓力得以釋放，緩解對封隔器及壓力計的沖擊。

2、點火頭：投棒式引爆射孔的點火頭。

3、丟槍裝置：需壓裂時，從井口投入鋼球，鋼球落到限位套后，井口加壓剪斷6棵剪切銷，壓力推動限位套向下運動并釋放下接頭上的卡爪，射孔槍在重力和壓力推動下釋放到井底（如下圖動作過程所示）釋放落井限位套控制卡爪投球加壓鋼球底部射孔槍初始狀態(tài)剪切銷限位套卡爪銷釘剪斷限位套下移限位套與射孔器一同下落卡爪松脫下落

4、封隔器：采用帶水力錨的RTTS卡瓦封隔器，并且上部配有旁通閥。

5、內(nèi)置式壓力計：測取壓裂、泵排、壓力恢復等施工的井下壓力溫度數(shù)據(jù)。

6、單流閥：目前有球座式和投撈式兩種。投撈式比較科學，密封較可靠，投下去可以再撈出來，而球座式的密封球一旦投下去就無法取出。

7、托砂皮碗：與三聯(lián)作和四聯(lián)作使用的托砂皮碗結(jié)構(gòu)相同，只是壓裂時為了降低摩阻設計的內(nèi)徑較大。

8、壓裂水力泵：結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示其特點是本身帶有反循環(huán)功能。壓裂時密封滑套處于上行點，這時循環(huán)孔關閉；壓裂結(jié)束環(huán)空打壓，依靠面積差產(chǎn)生向下力使密封滑套下移而剪斷銷釘，這時循環(huán)孔打開，進行洗井；投泵芯座在密封滑套內(nèi)開始泵排施工。喉管1

泵筒上部2高壓腔室3泵體4混合腔室5地層液流通道噴嘴7剪銷孔擴散管8密封滑套6循環(huán)孔

第二部分硫化氫防護內(nèi)容概述硫化氫的來源和特性含硫化氫井設備的腐蝕與防護硫化氫防護演習硫化氫對人體的危害、急救與護理含硫化氫井井下作業(yè)施工安全注意事項一、概述我國現(xiàn)已開發(fā)的油氣田不同程度地含有硫化氫氣體,有的含量極高。如四川石油管理局含硫化氫氣田約占已開發(fā)氣田的78.6%,其中臥龍河氣田硫化氫含量高達10%,大港油田硫化氫含量16.5%，華北油田晉縣趙蘭莊氣田,硫化氫含量高達92%。硫化氫是僅次于氟化物的劇毒、易致人死亡的有毒氣體。一旦含硫化氫氣井發(fā)生井噴失控,將導致災難性的悲劇。如華北油田的趙48井,試油起電纜,誘發(fā)井噴失控,純硫化氫氣體大量噴出,當場7人死亡,數(shù)人中毒，造成20余萬人的大逃亡。四川的墊25井井噴失控,硫化氫氣體迫使方圓數(shù)公里百姓棄家逃難；硫化氫氣體不僅嚴重威脅著人們的生命安全,造成環(huán)境的惡性污染,同時,它對金屬設備、工具及用具也將造成嚴重的腐蝕破壞。硫化氫的來源

硫化氫是由硫和氫結(jié)合而成的氣體,硫和氫都存在于動植物的機體中,在高溫、高壓及細菌作用下,經(jīng)分解可產(chǎn)生硫化氫。對油氣井硫化氫的來源,可歸結(jié)于以下幾個方面:1．熱化學作用于油層時,石油中的有機硫化物分解,產(chǎn)生硫化氫。因地層埋藏越深地溫越高，這樣,硫化氫含量將隨地層埋深增加而增加。如井深2600m,硫化氫含量在0.1～0.5%之間,而井深超過2600m或更深,則硫化氫含量將超過2～23%。地層溫度超過200～250℃,熱化學作用將加劇而產(chǎn)生大量的硫化氫。

2．石油中的烴類和有機質(zhì)通過儲集層水中的硫酸鹽的高溫還原作用而產(chǎn)生硫化氫。

3．通過裂縫等通道,下部地層中硫酸鹽層的硫化氫竄入井眼。因底水運動,將含硫化氫的地層水推人生產(chǎn)井而產(chǎn)生硫化氫。

4．油氣井井下作業(yè)中,硫化氫的來源主要有:

（1）某些泥漿液處理劑在高溫熱分解作用下,產(chǎn)生硫化氫；（2）泥漿液中細菌的作用產(chǎn)生硫化氫；（3）含有硫化氫的層產(chǎn)生硫化氫。二、硫化氫的來源和特性硫化氫的特性

硫化氫氣體又稱之為酸性氣體,了解并熟知它的特性,才能有效地預防硫化氫的侵害,保證井下作業(yè)的安全。

1．劇毒:其毒性僅次于氟化物,是一種致命的氣體。它的毒性為一氧化碳(CO)的5～6倍。它對人體的致死濃度為500ppm,在正常條件下,對人的安全臨界濃度是不能超過20ppm。

2．它是無色氣體,沸點約為-60℃。

3．硫化氫的相對密度為1.176,比空氣重,因此,在通風條件差的環(huán)境,它極容易聚集在低凹處。

4．硫化氫在低濃度(0.3～4.6ppm)時可聞到臭雞蛋昧,當濃度高于4.6ppm,人的嗅覺迅速鈍化而感覺不出硫化氫的存在。

5．當硫化氫的含量在4.3～46%時,在空氣中形成的混合氣體遇火將產(chǎn)生強烈的爆炸(甲烷爆炸濃度5～15%)。

6．硫化氫的燃點為260℃(甲烷為595℃),燃燒時為藍色火焰,并生成危害人眼睛和肺部的二氧化硫。

7．硫化氫可致人眼、喉和呼吸道發(fā)炎。

8．硫化氫易溶于水和油,在20℃、1個大氣壓下,1體積的水可溶解2.9體積的硫化氫,隨溫度升高溶解度下降。

9．硫化氫及其水溶液,對金屬都有強烈的腐蝕作用,如果溶液中同時含有CO2或O2，其腐蝕速度更快。三、含硫化氫井設備腐蝕與防腐

硫化氫不僅對人體有致命的危害，對油田的管材、設備也可以造成很大的破壞。例如：四川雙龍構(gòu)造十一號氣井，鉆至井深4100米時發(fā)生井噴，當時使用的是31/2"X-95鋼級的鉆桿，天然氣中含硫化氫4.73-4.89毫克/升,氣井中產(chǎn)水含硫化氫356～487毫克/升。鉆具因氫脆斷裂無法壓井，被迫完鉆。硫化氫腐蝕的兩種類型硫化氫對鐵金屬的腐蝕主要是兩種：失重腐蝕（也稱電化學腐蝕）和硫化物應力腐蝕（破裂）。（一）失重腐蝕失重腐蝕實際上是硫化氫在有水的條件下在金屬表面產(chǎn)生的電化學反應。Fe+H2S→FexSy↓+2H其中FexSy有幾種形式。如FeS，F(xiàn)e2S3。這個反應要在有水的條件下才能成立。干燥無水的情況下，硫化氫不產(chǎn)生腐蝕，因為只有在水的情況下，才有硫離子存在。H2s→H++HS-HS-→H++S=生成物FexSy是一種疏松的物質(zhì)，因此這種腐蝕對鋼材產(chǎn)生破壞作用。失重腐蝕使鋼材產(chǎn)生蝕坑、斑點和大面積脫落，造成設備變薄、穿孔、強度減弱等現(xiàn)象，甚至造成破裂。關于硫化物應力腐蝕的機理，有人曾做過如圖1-2所示的實驗，將鋼塞和鋼套合上，之間留有極微小的問隙，并將間隙接上壓力表，封死間隙，將整個裝置浸人硫化氫溶液中，相當長時間后，在壓力表上有壓力顯示，這說明硫化氫溶液使金屬的間隙中產(chǎn)生了壓力（應力）。

圖1-2氫原子在金屬內(nèi)造成內(nèi)壓的實驗2、硫化物應力腐蝕破裂的五個特征1）斷口平整，不存在塑性變形，象陶瓷斷口；2）主要發(fā)生在受拉應力時，斷口主裂紋與拉力方向垂直；3）硫化氫應力腐蝕破裂多發(fā)生在設備使用不久，屬于低應力下破裂；4）硫化物應力腐蝕破裂往往是突然性斷裂，沒有任何先兆；5）裂源多發(fā)生在應力集中點。硫化氫溶液鋼塞鋼套壓力表（二）硫化物應力腐蝕1、硫化物應力腐蝕破裂的機理圖1-1硫化物應力腐蝕機理示意圖

如上圖所示，硫化氫在金屬表面有水的條件下，先對金屬產(chǎn)生失重腐蝕，使金屬表面產(chǎn)生斑點，蝕坑，同時，也使金屬表面的水中存在大量氫原子，這些氫原子在一般條件下絕大部分會結(jié)合成氫分子，但在水中硫化氫和HS-的濃度較大的情況下，就大大阻止了氫原子結(jié)合成分子的速度，使金屬表面存在一定濃度的氫原子，這些氫原子中的一部分就滲入到金屬的內(nèi)部,在有缺陷的地方聚集起來，結(jié)合成氫分子。氫分子所占的空間比氫原子所占的空間要大20多倍，這使金屬內(nèi)部形成巨大的內(nèi)壓，即在金屬內(nèi)部形成很大的內(nèi)應力。如果金屬是軟鋼（20號以下的低碳鋼）質(zhì)地就會變硬，表面會出現(xiàn)氫泡。如果是高硬度的鋼就變脆，延展性下降，出現(xiàn)破裂。影響硫化氫腐蝕的因素

影響硫化氫腐蝕金屬的因素主要是溫度、溶液的PH值和金屬自身的性能（金相組織及硬度）。

1、溫度對硫化氫腐蝕的影響前面已經(jīng)講過，失重腐蝕實際上是一化學過程，一般地說，化學反應速度是隨溫度的升高而加快，隨溫度的降低而變慢，因此失重腐蝕的速度是隨溫度升高而增加的，隨溫度下降而變緩。這就是為什么在潮濕、高溫環(huán)境的金屬會最快被腐蝕掉的道理。對于溫度對硫化物應力腐蝕的影響，有人做過這樣一組試驗，在相同的硫化氫環(huán)境，但溫度不同的情況下，對金屬進行破壞試驗，將試驗的數(shù)據(jù)繪出如圖1-3所示的曲線。可見，在25℃左右，金屬被破壞所用的時間最短，硫化物應力腐蝕最為活躍。溫度很低（＜-5℃時，氫的擴散速度慢，不會有明顯的硫化物應力腐蝕，溫度很高（>90℃）,氫的擴散速度極大，反從鋼材中逸出，也不會發(fā)生硫化物應力腐蝕。圖1-3硫化物應力腐蝕與溫度的關系

2、溶液PH值的影響

隨著溶液PH值降低（酸性增大）,腐蝕增加，當PH<6時，硫化氫應力腐蝕嚴重，當PH>6時，產(chǎn)生一般腐蝕。此外，如果溶液中含有氧或CO2，或兩者都有時，硫化氫對鋼材的腐蝕速度會大大增加。

3.鋼材性能與硫化物應力腐蝕的關系

在分析硫化物應力腐蝕破裂的機理時已知，氫原子滲透到金屬內(nèi)部，特別是在有缺陷，組織不勻或應力集中處，結(jié)合成氫分子。在金屬內(nèi)形成很大的內(nèi)應力，這使原來比較軟的金屬變硬，而本來較硬的金屬變脆，更易于破裂，一般地說，較硬的鋼材容易受硫化物應力腐蝕。許多碳素鋼和低合金鋼硫化物應力腐蝕破裂表明，其破裂的敏感性，主要取決于鋼材的金相組織，通過對鋼材合理的熱處理，可以得到抗硫性能良好的金相組織。硬度相同的鋼材，經(jīng)高溫調(diào)質(zhì)處理，得到一種呈均勻球形分布的索氏體金相組織，抗硫化氫性能最好。這里要特別提到，焊接件的焊口對硫化氫的硫化物應力腐蝕極為敏感，這是因為焊口處的金屬組織呈馬氏體態(tài)，缺陷很多，容易聚集氫原子，造成嚴重的氫脆。例如，四川局的威遠23井，下入177.8mm(7")N-80的生產(chǎn)套管，對絲扣連接不放心，在連接處電焊加固，而這口氣井恰好含硫化氫，井口壓力大，很快就將焊口憋破，井口被抬起，引起爆炸著火，火焰高達100米。3分鐘后燒倒井架，燒了44天，損失1億元。鋼材的表面情況對硫化物應力腐蝕也有很大影響。完好的表面可以均勻地分布載荷，避免出現(xiàn)應力集中。受損傷的表面，如腐蝕坑，機械傷痕等，受傷處就容易成為應力集中點，往往是設備斷裂的裂源。因此，在硫化氫環(huán)境中的鋼材設備要盡量避免損傷表面、或?qū)υO備進行冷加工，盡量減少殘余應力。含硫化氫井套管及鉆桿的防腐蝕措施（一）油、套管的防腐蝕措施油、套管的防腐蝕主要有兩方面的措施：選擇防硫化氫腐蝕的管材和采用緩蝕劑防硫化氫腐蝕管材的選擇可參照下表1-1,從表中可以看出，屈服強度在52.78kg/mm2(75千磅/英寸2)以下的管材屬于抗硫材料，中等強度油、套管，例如屈服強度56.3OKg/m2（80千磅/英寸2）,如要在硫化氫環(huán)境中使用，必須要控制環(huán)境。而屈服強度大于66.85Kg/mm2（95千磅英寸2）的油、套管則對硫化氫很敏感，一般不用于硫化氫的環(huán)境。表1-1油管套管備注鉆桿備注H40抗硫管材,較安全的可選用區(qū)D-55抗硫鋼材，較安全的可選用區(qū)J-55J-55E-75C-75C-75X-95N-80N-80可用在65℃以上井段G-105不得已才用，注意環(huán)境控制C-95C-95S-135不能用對H2S很敏感P-105P-110可用在80℃以上井段對H2S很敏感日本NKK公司在嚴格控制溫度和環(huán)境條件下，對AC-90鋼材生產(chǎn)的管子內(nèi)外表面同時進行碎火處理，并適當控制其硬度，生產(chǎn)出NKAC-95和NKAC-95(含更多的鋁)管材，其屈服值在66.33kg/mm2(90千磅/英寸2)以上，具有優(yōu)越的抗硫化氫應力腐蝕和破裂性能，低溫下也有很高的耐沖擊韌性，可適用于非常嚴峻的含硫環(huán)境。同樣，NKK95S鉆桿最小的屈服值強度大于66.85kg/mm2（95千磅/英寸2）也可用于含硫氣田鉆井，目前，他們正在研究和開發(fā)更高強度，屈服極限高于77.41ltg/mm2（110千磅/英寸2）的抗硫?qū)Ｓ霉懿摹Ｓ?、套管防腐的另一方面是采用緩蝕劑，緩蝕劑的作用原理是借助于緩蝕劑分子在金屬表面形成保護膜，隔絕硫化氫與鋼材的接觸。達到減緩和抑制鋼材的電化學腐蝕作用，延長管材和設備的使用壽命。現(xiàn)常用的緩蝕劑有康多爾,PA23(外國產(chǎn))等。采油（氣）井加入緩蝕劑一般是從油、套管環(huán)空注入，在井底與生產(chǎn)液（氣）混合后經(jīng)過油管。（二）鉆桿(或油管)的防腐蝕措施油田最易受硫化氫腐蝕的設備當首數(shù)鉆桿，這不僅是因為鉆桿是運動件，受到拉、壓、沖、扭等載荷，而且鉆桿的工作環(huán)境十分嚴峻。因此對鉆桿的防護就十分突出，其防腐措施主要有以下幾方面。

1、合理選材淺井和中深井用低硬度鉆桿，要避免用高硬度鉆桿，避免使用有機械傷痕及冷加工的鉆桿，對焊接件的焊縫與熱影響區(qū)，要進行先猝火，再回火的調(diào)質(zhì)處理，使硬度小于HRC22。

2、控制鉆桿環(huán)境如果實際中必須使用高硬度鉆桿時，就必須控制鉆桿環(huán)境：

1）鉆井液PH值大于10,這樣可以中和可能出現(xiàn)的硫化氫，方法是加入堿性物質(zhì)如NaOH,Ca(OH)2,Na2CO3

原理：

H2S+NaOH==NaHS+H2O

NaHS+NaOH==Na2S+H2o2）使用鉆井液除硫劑例如堿式碳酸鋅〔3Zn(OH)2〕ZnCO3〔3Zn(OH)2〕ZnCO3+4H2S==4ZnS↓+CO2+7H20

生成物ZnS沉淀除掉了硫。

3）有條件盡可能使用油基泥漿

3、采用內(nèi)涂層鉆桿使用時要注意保護好內(nèi)涂層，限制鋼絲繩和各種工具在鉆桿內(nèi)作業(yè)，如必須作業(yè)時要限制工具在鉆桿內(nèi)的線速度小于30米/分；避免鐵器插入管內(nèi)移動鉆桿；井溫超過94℃時，保證適當?shù)南淳翰粩嘌h(huán)以防涂層老化，用完鉆桿后用水沖洗。

4、使用涂氧劑。

5、對鉆具進行探傷檢查。四、硫化氫防護演習為了使井場上所有施工人員都能夠高效地應付硫化氫緊急情況,井下作業(yè)施工隊伍應每周進行一次硫化氫防護演習。當聽到硫化氫報警器發(fā)出警報時,應采取下列步驟:1．所有人員都要立即戴上防毒面具,將所有的明火熄滅,不必要人員要全部撤離到安全地帶。

2．保證至少2人在一起工作,防止任何人單獨出人硫化氫污染區(qū)。

3．封鎖井場大門,并派人巡邏。在井場門口插上紅旗,警告在井場附近有極度危險。

4．迅速將緊急情況通知上級及地方有關部門,必要時,應協(xié)助危險區(qū)域的居民疏散。

5．為保持井場安全,未經(jīng)許可,無關人員禁止進入井場。五、硫化氫對人體的危害、急救與護理一、硫化氫對人體危害的生理過程硫化氫被吸入人體,通過呼吸道,經(jīng)肺部,由血液運送到人體各個器官。首先剌激呼吸道,使嗅覺鈍化、咳嗽,嚴重時將被灼傷;眼睛被刺痛,嚴重時將失明；剌激神經(jīng)系統(tǒng),導致頭暈喪失平衡,呼吸困難；心臟加速跳動,嚴重時,心臟缺氧而死亡。硫化氫進入人體,將與血液中的溶解氧發(fā)生化學反應。當硫化氫濃度極低時,它將被氧化,對人體威脅不大;而硫化氫濃度較高時,將奪去血液中的氧使人體器官缺氧而中毒,甚至死亡。二、硫化氫中毒癥狀

1．急性中毒吸入高濃度的硫化氫氣體會導致氣喘,臉色蒼白,肌肉痙攣。當硫化氫濃度大于700ppm時,人很快失去知覺,幾秒鐘后就會窒息,呼吸系統(tǒng)和心臟停止工作,如果未及時搶救,會迅速死亡；而當硫化氫濃度大于2000ppm時,人體只需吸一口硫化氫氣體,就很難搶救而立即死亡。

2．慢性中毒人體暴露在低濃度硫化氫環(huán)境(如50～100ppm)下,將會慢性中毒,癥狀是:頭痛、暈眩、興奮、惡心、口干、昏睡,眼睛感到劇痛,連續(xù)咳嗽、胸悶或皮膚過敏等。長時間在低濃度硫化氫條件下工作,也可能造成人員窒息死亡。當人受硫化氫傷害時,往往反映神志不清、肌肉痙攣、僵硬、隨之重重的摔倒、碰傷或摔死。

三、硫化氫中毒的早期搶救措施與護理

由于硫化氫含量高導致中毒者停止呼吸和心跳時,如果不立即采取措施進行搶救,幫助中毒者恢復呼吸和心跳,中毒者不會自動恢復呼吸和心跳,將會在短時間內(nèi)死去。因此,必須采取正確方法對中毒者實施搶救。（一）硫化氫中毒的早期搶救措施

1、進入毒氣區(qū)搶救中毒人員之前,自己應先戴上防毒面具,否則,自己也會成為中毒者

2、立即把中毒者從硫化氫分布的現(xiàn)場抬到空氣新鮮的地方。

3、如果中毒者已經(jīng)停止呼吸和心跳,應立即不停地進行人工呼吸和胸外心臟按壓,直至呼吸和心跳恢復或者醫(yī)生到達,有條件的可使用回生器(又叫恢復正常呼吸器)代替人工呼吸。

4、如果中毒者沒有停止呼吸,保持中毒者處于休息狀態(tài),有條件的可給予輸氧。在叫醫(yī)生或抬到醫(yī)生那里進行搶救的過程中應注意保持中毒者的體溫。（二）護理注意事項:1、在中毒者心跳停止之前,當其被轉(zhuǎn)移到新鮮空氣區(qū)能立即恢復正常呼吸者,可以認為中毒者已迅速恢復正常。

2、當呼吸和心跳完全恢復后,可給中毒者喂些興奮性飲料,如濃茶或咖啡,而且要有專人護理。

3、如果眼睛受到輕度損害,可用干凈水徹底清洗,也可進行冷敷。

4、在輕微中毒的情況下,中毒人員沒有完全失去知覺,如果經(jīng)短暫休息后本人要求回崗位繼續(xù)工作時,醫(yī)生一般不要同意,應休息1～2天。

5、在醫(yī)生證明中毒者已恢復健康可返回工作崗位之前,應把中毒者置于醫(yī)療監(jiān)護之下。

6、在硫化氫毒氣周圍或附近的工作人員,都要掌握心肺復蘇法(人工呼吸和心臟胸外按壓法),并經(jīng)常實習訓練。六、含硫化氫井井下作業(yè)施工安全注意事項

1．在生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)設有固定硫化氫探測、報警系統(tǒng),當空氣中硫化氫的濃度達到100ppm時,能以光、聲報警；

2．配備有便攜式探測儀,用來檢測未設固定探頭區(qū)域空氣中硫化氫的濃度；

3．生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)安裝有風向標,要求風向標安裝在人員易于看到的地方；

4．配備足夠數(shù)量的防毒面具,需要時能方便拿到；

5．配備有因硫化氫中毒而進行醫(yī)治的藥品和氧氣瓶等；

6．生產(chǎn)區(qū)空氣中硫化氫濃度超過50ppm時,要有"硫化氫"字樣的標牌和矩形紅色的標志；

7．施工作業(yè)所用設備應具有抗硫性能,如井口、流程、分離器、井下油管等設備應具有抗硫性能；

8.起下作業(yè)時，用堿水邊起邊罐，井口安裝防爆排風扇。洗井時用堿性液體洗井；

9.在井場上人員經(jīng)常出現(xiàn)的地方，固定活物，如：井口、計量罐、生活區(qū)等。

第三部分高溫高壓井測試技術內(nèi)容高溫高壓井的概念國內(nèi)外高溫高壓井的發(fā)展簡介高溫高壓井測試設計步驟及設計原則高溫高壓井測試的關鍵技術一、概念目前，國內(nèi)外對高溫高壓井的概念沒有做出統(tǒng)一的解釋和規(guī)定。哈里伯頓公司規(guī)定地層壓力達到70MPa，或地層溫度達到150℃以上為高壓高溫井，斯倫貝謝、挪威能源公司規(guī)定地層壓力達到105MPa以上，或井底溫度達到210℃以上為高壓高溫井。根據(jù)我國實際情況，總公司認為地層壓力≥105MPa或地層溫度≥150℃、含H2S≥3％、含CO2≥3％的油氣井為高壓高溫井。

2002年8月20日，試油測試分標委在杭州審查通過了《高壓油氣井測試工藝技術規(guī)程》行業(yè)標準，首次對高壓井給出了明確定義：高壓油氣井是指地層壓力≥68.9MPa（10000psi）的油氣井；超高壓油氣井是指地層壓力≥103.4MPa（15000psi）的油氣井。國外高溫高壓井的發(fā)展簡介

進入20世紀80年代，隨著全球?qū)κ图疤烊粴庑枨蟮娜找婕哟?，而較容易的勘探目標都已突破，因此全世界的油公司都轉(zhuǎn)入了對惡劣環(huán)境中進行油氣勘探，惡劣環(huán)境之一就是高溫高壓（HPHT）井。高溫高壓井從鉆井設計、鉆井、測井、測試、試采都與普通井有很大區(qū)別。為此國際上大的油公司吸收了一部分國際性的服務公司斯倫貝謝（Schlumberger）、哈里伯頓（Halliburton）、貝克休斯（Baker）、艾克斯普洛（Expro）等，成立了國際高溫高壓井協(xié)會。協(xié)會以定期或不定期的方式召開研討會，交流研討高溫高壓井的鉆井、測井、測試及試采技術。該協(xié)會規(guī)定：經(jīng)過高溫高壓井的協(xié)會認可的服務公司才具備對高溫高壓井提供鉆井、測井、試油及試采技術服務的資格。國外高溫高壓井實例：由德士古（Texaco）和英國石油（BP）公司共同開發(fā)的Erkine油田位于蘇格蘭阿伯丁東面160英里（256km），該油田于1981年被發(fā)現(xiàn)，測試時井口關井壓力73MPa、井底壓力97MPa，井底溫度175℃，由于當時的開采技術受到限制，直至1994年才認真考慮開發(fā)該油田。1997年12月第一口井正式投產(chǎn)，由于Erkine油田的成功投產(chǎn)，為北海HPHT井打了開發(fā)之路，這包括后來的shearwater，puffin，Elgin和Fraklin油田。通過這些油田的鉆探及開發(fā)制定了一系列高溫高壓井的鉆井、測試、開采標準。二、國內(nèi)外HPHT井的發(fā)展簡介國內(nèi)高溫高壓井發(fā)展情況（以塔里木為例）

塔里木油田是國內(nèi)高溫高壓井勘探開發(fā)的典型。自1997年12月31日克拉2井中途測試獲得高產(chǎn)天然氣（日產(chǎn)氣27萬方）以來，塔里木油田在庫車坳陷的山前構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了克拉2、大北2、迪那2等三個高壓氣田和吐孜2、吐孜3、柯深10l等高壓氣井，預計可落實天然氣儲量6000億方。這些氣田的發(fā)現(xiàn)為“西氣東輸”工程奠定了堅實的儲量基礎，同時通過試油測試工作也促成了塔里木高壓氣井測試技術的發(fā)展，基本上形成了成套技術。塔里木高壓氣井測試技術的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個時期。第一個時期是1989年—1996年。在此期間，試油面對壓力日益增高的氣井的挑戰(zhàn)，開始了相關的攻關研究。在設備配備方面，與國內(nèi)廠家聯(lián)合開展了70MPa測試控制頭和地面測試流程的研制和國產(chǎn)化工作。迄止1996年，塔里木先后探明了吉拉克、英買7、提爾根、紅旗1號、牙哈、吉南4、羊塔克、玉東2等八個凝析氣田，這8個凝析氣田的油氣層埋深在4500—5500m、地層溫度100－130℃、地層壓力系數(shù)1.1—1.4，測試井口壓力一般在25—50MPa。這類井雖然還不能定義為高溫高壓井，但相對于一般的油井來說其難度有明顯的增加。這類井采用常規(guī)的測試工藝一般能滿足試油作業(yè)要求，但也出現(xiàn)一些油氣控制方面的問題。例如1991年輪南59井試油，測試日產(chǎn)氣量27萬立方米。放噴過程中，井口瞬間憋壓達到59.5MPa，井口控制頭、地面管匯多處刺漏。上提管柱實施井下關井時，控制頭旋塞閥滑扣，旋塞閥飛離井口25米，造成強烈井噴。在1993年至1994年牙哈凝析氣田、羊塔克凝析氣田試油測試過程中也曾多次發(fā)生刺壞地面測試設備的險情。第二個時期是1997年－2000年，試油經(jīng)歷了由常規(guī)測試工藝向高壓氣井測試工藝的轉(zhuǎn)變。1998年塔里木油田立題研究“庫車山前超高壓井測試技術”；1999年集團公司撥?？钛芯俊案邏簹獠卦嚲に嚰夹g研究”，形成的高壓氣井測試技術成功應用于克拉2、大北1等高壓氣井試油測試，經(jīng)受了現(xiàn)場作業(yè)的檢驗。

在此期間，系統(tǒng)開展了山前高壓氣井測試技術攻關研究。在井下工具方面，引進應用了哈里伯頓公司的37/8〃RD閥及5〃RTTS封隔器，形成了測試管柱設計技術；在井口控制方面，引進應用了WOM公司的15000psi采油樹，形成了高壓氣井采氣井口配套技術；在地面計量方面，引進應用了地面測試數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、緊急關閉系統(tǒng)和緊急放噴系統(tǒng)，設計配套了適應高壓高產(chǎn)氣井的地面測試流程；在射孔方面，與國內(nèi)廠家協(xié)作研制了破裂盤式壓力起爆器和承壓176MPa的射孔槍；在管柱力學分析方面，開發(fā)了應用軟件。迄止2000年，隨著庫車坳陷天然氣勘探的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了一批高溫高壓井。典型的高溫高壓深井有英科1井，井深6400m，地層溫度150℃、地層壓力系數(shù)2.2、地層壓力129MPa；塔參1井、井深7200m（亞洲第一超深直井）、地層溫度170℃、地層壓力力系數(shù)1.54、地層壓力106Mpa。典型的高壓氣井是庫車地區(qū)的克拉2、20l、203、205井及克拉3、依南2、大北1等井。英科1井、塔參1井未出油氣，試油的難度大大降低。但克拉2、克拉3都是高壓高產(chǎn)氣藏，地層壓力系數(shù)在1.94－2.1l之間，地層壓力大于70MPa，測試時井口最高關井壓力達到65MPa，單井日產(chǎn)氣量最高達到300萬方。第三個發(fā)展時期始于2001年，柯深101井、迪那2等超高壓氣井的成功試油使高壓氣井測試技術得到了進一步的檢驗和完善。在此期間，主要是對地面測試流程進一步完善，如采用專用高壓管線、引進配備金屬密封的20000psi采油樹等。同時，論證了MFE、APR等測試工具在超高壓井的局限性，設計了以37/8〃RD安全循環(huán)閥和5〃RTTS封隔器為主體的測試管柱，進一步簡化了管柱結(jié)構(gòu)，提高了井下作業(yè)的可靠性和安全性。

2001年5月，完成了柯深101井試油，測試井段6354－6389米，日產(chǎn)油104方、日產(chǎn)氣133799方，地層壓力109.49MPa。

2002年，迪那2、1l、22、202、201等超高壓氣井也相繼進入試油測試工作。迄止2002年8月，已完成迪那2、11、22、202等四口井的試油測試，獲得高產(chǎn)凝析氣5層，日產(chǎn)油一般為50－100方最高達到166方，日產(chǎn)氣一般為50－100萬方最高達到218萬方，地層壓力在101.5—110.5MPa之間。概括地講，井下壓差控制和地面油氣控制是高壓氣井測試的關鍵。經(jīng)歷了自1998年以來集中研究和現(xiàn)場作業(yè)，塔里木高壓氣井測試技術日益成熟，形成了包括井口壓力預測、射孔液選擇、射孔測試聯(lián)作管柱設計、地面雙翼放噴測試流程配套及管柱力學分析等多項技術的成套技術。三、HPHT井測試設計步驟及原則高溫高壓井測試技術的難點分析

1、井筒安全問題高壓氣井測試作業(yè)對井筒條件有三個方面的特殊要求：其一，套管應具備較高的氣密封能力和抗外擠強度。高壓氣井為控制合理的測試壓差，一般都需要降低壓井液密度后再射孔—測試聯(lián)作試油，在頂替壓井液的過程中有可能發(fā)生氣層竄入井筒或套管在地層高壓作用下外擠變形；特別是在求產(chǎn)過程中若因封隔器或管柱漏失造成氣流竄入井筒，再經(jīng)套管竄入淺表地層，其后果更為嚴重。其二，要求測試作業(yè)液的熱穩(wěn)定性、懸浮性及流變性能適應高溫深井長時間產(chǎn)能測試的要求，避免卡封隔器的事故。

2、井下工具的可靠性塔里木高壓氣井井深、壓力高、氣產(chǎn)量高，一些過去常用的測試工具已不能適應測試作業(yè)的要求。例如PT型卡瓦封隔器密封承壓僅為35MPa，而且只能單向承壓，MFE測試閥通徑太小，不適于高產(chǎn)氣井；LPR-N閥開關的可靠性受到高壓的制約等等。因此需要引進或開發(fā)新的井下工具，滿足高壓高產(chǎn)測試的要求。

3、井口及地面的控制問題要求測試井口和地面測試流程承壓能力高、密封可靠，密封件應具有較好的高溫穩(wěn)定性和氣密封能力。求產(chǎn)時，控制井口流壓的難度也很大，若節(jié)流油嘴太小，井口壓力過高，一旦失控就會帶來災難性后果；若油嘴過大，測試壓差過大，又可能引起地層大量出砂，造成攜砂氣流刺壞井口及地面設備的事故。一個新的問題是高溫高產(chǎn)氣流使地面設備的溫度環(huán)境升高而密封能力下降?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，當高壓高產(chǎn)氣流的地面溫度80℃以上時，高壓由壬的橡膠密封極易發(fā)生刺漏。

4、測試設計問題第一，設備的選擇：承壓等級選低了，施工不安全；承壓等級過高，又加大了作業(yè)成本。第二，測試方案的確定：在壓井液、射孔液、入井管材的選擇及測試工作制度的確定、壓井方式選擇等方面都需要根據(jù)高壓高產(chǎn)氣的特點進行統(tǒng)籌考慮。要做到合理選擇測試設備、確定合理的測試工作制度，必須科學預測測試產(chǎn)量和井口壓力。然而，這對于新區(qū)的探井是比較困難的。5、資料錄取問題高壓高產(chǎn)氣井，管柱內(nèi)氣體流速很高，節(jié)流效應顯著。由于管柱設計不可能將壓力計對準氣層中部，壓力計所記錄的并不代表真實的地層流動壓力，必須消除管柱節(jié)流效應的影響。

6、產(chǎn)能評價問題截止目前，產(chǎn)能試井時有時出現(xiàn)了求產(chǎn)過程中井底流壓上升的異常現(xiàn)象，試井評價求得的表皮系數(shù)較高，而且隨開關井呈遞減趨勢。利用試井錄取資料不能建立相關性較好的產(chǎn)能曲線，計算的氣井無阻流量也不能反映井的真實產(chǎn)能。對于這些有悖于常規(guī)理論模型的現(xiàn)象，必須充分考慮高壓高產(chǎn)氣井高速非達西流及變表皮的影響，研究新的產(chǎn)能評價方法。高溫高壓井測試設計基本步驟

要保證高溫高壓井測試施工安全順利完成，必須在測試前進行一系列周密的準備，而測試設計是施工前準備工作的最重要內(nèi)容，是不可或缺的一環(huán)。對不同地區(qū)、不同井次測試設計有不同的標準和要求，總結(jié)歸納國內(nèi)外高溫高壓井的測試設計，一般情況下分為6個步驟：

1、了解掌握測試井的基本數(shù)據(jù)包括井別、地理位置、構(gòu)造位置、井位坐標、地面海拔、油補距、鉆井日期、完鉆層位，完鉆井深，人工井底，井深結(jié)構(gòu)，井斜數(shù)據(jù)，地層壓力，井底溫度，待測層基本數(shù)據(jù)，儲層物性，分層情況，測井數(shù)據(jù)等。

2、測試地質(zhì)設計主要包括試油氣地質(zhì)目的，測試層段及選擇依據(jù)，流體性質(zhì)判別，測試要求等。

3、測試工程設計主要包括設計原則，地面流程設計，地面監(jiān)測系統(tǒng)設計，地面緊急關閉ESD系統(tǒng)設計，井下管柱設計、封堵位置選擇，射孔優(yōu)化設計，封隔器的選擇等。

4、測試計算主要包括測試工藝計算，射孔工藝計算，井口及井底壓力計算，管柱力學計算等。

5、測試施工前的準備工作主要包括井筒及壓井液的準備，下井工具準備，井口及地面流程準備，其它設備準備，試壓準備，安全準備，應急措施，施工過程中壓力控制等。

6、測試施工程序及HSE要求主要包括施工過程的各種記錄，環(huán)境保護及安全規(guī)定等。高溫高壓井測試設計原則

1、國外公司高溫高壓井設計原則國外石油公司雖然對高溫高壓井測試的理解和定義有所不同，但其測試設計卻有很多相似之處，其中以斯倫貝謝公司和哈里伯頓公司的測試設計最具有代表性。

1）斯倫貝謝公司對高溫高壓井測試設計原則斯倫貝謝公司認為，要保證測試成功，必須具備4個條件，即完善的計劃、可靠的設備、高素質(zhì)的人員和嚴密的測試程序。但高溫高壓井測試有一定的局限性，如工程條件限制，溫度限制，壓力限制等，同時對高溫高壓井測試還需要滿足以下條件：

·溫度、壓力和產(chǎn)量的預測；

·極限溫度的計算（設計時考慮極限溫度對設備的影響）；

·油管柱的計算和溫度校核。

2）哈里伯頓公司對高溫高壓井測試設計原則哈里伯頓公司對高溫高壓井測試設計主要包含13個要素：

·井眼條件的影響；

·測試技術先進性、可靠性、適應性和經(jīng)濟性的考慮；

·測試工具試驗；

·含H2S條件下的設備材質(zhì)要求；

·材質(zhì)的選擇要求；

·橡膠件的選擇要求；

·測試泥漿設計要求；

·在低于壓井液密度條件下測試；

·工具設備試壓要求；

·固井問題；

·工作管串強度、安全系數(shù)和磨損情況；

·測試設計的關鍵條件；

·管串設計、計算和要求。

2、國內(nèi)高溫高壓井設計原則在國內(nèi)，隨著高溫高壓井數(shù)量的增多，人們對這些井的認識也逐漸加深，盡管對于不同的地區(qū)，壓力、溫度異常有著不同的特點，但測試設計考慮的問題是一致的，因此測試設計也日趨規(guī)范化、系統(tǒng)化。

1）基礎數(shù)據(jù)測試設計基礎數(shù)據(jù)的主要作用是為現(xiàn)場施工全面了解井況提供依據(jù)，在深井測試設計中必須具備以下主要內(nèi)容：①井的概況井別：地理位置、構(gòu)造位置、井位坐標、地面海拔、方補心、油補距、鉆井日期、完鉆日期、完鉆層位、完鉆深度、人工井底。②井身結(jié)構(gòu)要標明表層套管、技術套管、油層套管、特殊結(jié)構(gòu)井的尾管：所用鉆頭直徑、鉆至井深；各級套管外徑、壁厚、鋼級及下深；水泥返高，固井試壓情況，固井質(zhì)量。要求附件：a.井身結(jié)構(gòu)基本數(shù)據(jù)表

b.各級套管固井質(zhì)量評價表

c.標準井身結(jié)構(gòu)示意圖③井斜數(shù)據(jù)井斜深度，最大井斜、方位④地層壓力、溫度數(shù)據(jù)依據(jù)鉆井dc指數(shù)監(jiān)測和測井解釋的壓力解釋等成果陳述全井分段地層壓力、地層溫度及壓力梯度、溫度梯度。要求附件：全井分段地層壓力、溫度預測數(shù)據(jù)表⑤鉆井泥漿漏失數(shù)據(jù)標明鉆井過程泥漿漏失井段、漏量及堵漏過程使用的堵漏劑名稱、物理性質(zhì)及數(shù)量。

2）測試地質(zhì)設計測試地質(zhì)主要內(nèi)容包括：測試目的要求、測試層段選擇依據(jù)、測試段儲層性質(zhì)及儲層流體性質(zhì)分析預測。①試油氣地質(zhì)目的及要求

a.地質(zhì)目的陳述

b.資料錄取要求

c.安全施工要求

d.測試方式要求②測試層選擇依據(jù)根據(jù)鉆時、泥漿、氣測錄井、測井、巖芯、物性分析、構(gòu)造分析、生儲蓋分析等資料結(jié)合固井質(zhì)量及深井、超深井的試油技術的復雜性，針對測試層段儲層物性、油氣顯示、裂縫及微裂縫發(fā)育狀況、電性特征，測試段儲層鉆開裸露泥漿浸泡時間及相應鉆井液性質(zhì)對儲層可能傷害程度進行詳細描述及評價。③流體性質(zhì)分析流體性質(zhì)分析對深井、超深井測試中的工藝選擇、技術要求有著極為重要意義。儲層流體性質(zhì)分析主要根據(jù)鉆井過程泥漿出口槽面變化，氣測全烴含量、錄井巖屑顯示、測井特征曲線分析等資料詳細闡述儲層流體性質(zhì)判斷依據(jù)。若發(fā)現(xiàn)有害性氣體（H2S、CO2），必須要重點說明氣體類型、含量及樣品收集條件。要求附件：油、氣、水化驗分析數(shù)據(jù)表④測試工作制度及時間確定依據(jù)地層測試主要地質(zhì)目的、儲層物性特征及流體性質(zhì)判斷，結(jié)合測試復雜井筒及地面放噴環(huán)境條件進行開關井次數(shù)、時間確定及測試壓差確定。常溫常壓井地層測試一般采用二開二關測試制度，初開目的是較大壓差下短時開井實現(xiàn)疏導產(chǎn)層導流通道的目的，初關資料用于求取原始或目前地層壓力；二開目的是求取產(chǎn)層段產(chǎn)能、液性資料，二關資料用于求取儲層物性特征參數(shù)。甚至為滿足地質(zhì)目的還可以設計多次開關井測試制度，但深井、高溫高壓環(huán)境條件下很難做到這一點，主要限制因素：第一是井下測試工具受力復雜、負載大，準確的井下開、關井操作難度大；第二是直接交替改變井下工具工作狀態(tài)，對工具密封件保護不利。從國內(nèi)外高溫高壓井測試實際分析，井下開關井操作多采用一開一關方式，并且關井時間一般為4～12小時，開井時間4～8小時。測試壓差的控制間顧誘噴、儲層物性、泥漿漏失情況及測試管柱允許陶空深度而確定，一般對高壓低滲透地層測試壓差可以相應加大，對裂縫型高滲、泥漿大量漏失層要適當減小測試差，以免較大生產(chǎn)壓差下，誘導大量漏失泥漿、地層砂產(chǎn)出造成測試工具、井口節(jié)流部位損傷或顆粒聚集堵塞。通過對國內(nèi)11口深井、超深井測試實際施工狀況調(diào)研分析：確定深井、超深井測試工作制度設計的基本原則如下：

a.高溫高壓測試井下采用一開一關方式。

b.低滲透層開關井時間選上限值，裂縫發(fā)育的高滲透層選下限值。

c.測試壓差確定為10～25MPa，低滲透層選上限值，裂縫性高滲透、泥漿大量漏失層選下限值。

d.射孔一測試聯(lián)合作業(yè)，執(zhí)行射孔負壓差優(yōu)化結(jié)果。

e.若未達地質(zhì)目的的可通過地面井口開關井方式予以補充。

f.若無自噴能力，可適當延長井下開、關井時間。

3）地層測試工程設計原則①測試方式選擇

a.若無特殊地質(zhì)要求或工況條件限制，應測試一層、封閉一層，逐層上返。

b.盡可能在低于壓井液密度條件下進行負壓射孔測試聯(lián)作。

c.測試時間較長或測試后直接轉(zhuǎn)采應采用無固相射孔液。②地面流程設計地層測試地面流程設計原則上要按測試工具起下、坐封、放噴求產(chǎn)、關井、壓井等不同工作狀態(tài)下井口裝置、坐封流程、放噴求產(chǎn)流程及設備、壓井流程，按地面連接順序進行詳細依次排列，并要求標明各連接工具管線、設備名稱、規(guī)格、允許額定壓力，以確保現(xiàn)場地面流程順利安裝和工作狀態(tài)下額定承壓能力分析。要求附件

a.起下測試管柱時井口裝置示意圖

b.求產(chǎn)時井口裝置示意圖

c.座封流程示意圖

d.放噴管線示意圖

e.壓井流程示意圖③地面監(jiān)測系統(tǒng)設計采用溫度、壓力傳感器及數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，要求能夠及時了解放噴求產(chǎn)、關井狀態(tài)下地面關鍵部位的壓力、溫度變化情況，為現(xiàn)場指揮調(diào)度提供依據(jù)。關鍵點位置：井口油壓、環(huán)空壓力、技術套管、油層套管頭壓力及溫度；測試數(shù)據(jù)頭壓力及溫度；二級油嘴管匯下流壓力及溫度，分離器壓力。報警設計準則：根據(jù)井下管柱、地面井口及各級監(jiān)控點位置工具（設備）額定承壓值，確定各監(jiān)控最大壓力Pmax和最小壓力Pmin及井口最大溫度。要求附件：地面監(jiān)測系統(tǒng)的連接示意圖④井下管柱設計井下工具操作受工程條件（壓力、溫度、腐蝕性氣體出砂）的限制，測試井下管柱設計要根據(jù)測試地質(zhì)目的，在滿足資料錄取的基礎上，要求管柱結(jié)構(gòu)越簡單越好。設計中要求對主要測試工具名稱、作用、允許額定壓力抗腐蝕性能進行詳細描述，并依照至上而下連接順序編制測試管柱結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表，主要內(nèi)容為連接件名稱、規(guī)格、內(nèi)徑、連接扣型、下入深度。測試管柱設計不僅要具備操作方便、靈活條件，而且必須具備應急功能。如防止遇阻功能、解卡功能、雙重方式控制的壓井功能、測試一射孔聯(lián)作中雙重方式射孔引爆及延時功能。要求附件：測試井下管柱示意圖

⑤測試施工計算深井高溫高壓條件下地層測試井下管柱、地面井口、放噴流程，都將隨測試井工況變化而產(chǎn)生很大、而且復雜的應力，所以設計中科學計算管柱不同工況下的應力變化是測試工藝成功的關鍵。

a.井口最高壓力計算井口最高壓力計算對測試過程選擇采氣井口，測試施工力學計算都是極為重要的參考參數(shù)，所以設計中必須進行預測。

b.井口溫度的預測在溫度的變化下，井內(nèi)測試管柱產(chǎn)生伸長或縮短，將分別對封隔器產(chǎn)生向下或向上的力，對于插管封隔器，要確定插管長度，必須計算溫度效應，才不致于將插管座推動或使插管抽出插管座。對于固定式封隔器必須計算溫度效應會產(chǎn)生多大的力，這個力是否會使封隔器失封（產(chǎn)生向下或向上的位移），要計算溫度效應，井口溫度是一個非常重要的參數(shù)。測試時的井口溫度與油氣產(chǎn)量有關，而測試前并不知道油氣產(chǎn)量，預測井口溫度比較難。

c.測試管柱力學分析計算分析管柱的受力、應力和變形涉及到流體力學、固體力學、非線性微分方程等多學科的基礎理論和求解方法。在不同的工況下，管柱受力大小和沿管柱軸線的分布是不同的。特別在高溫、高壓產(chǎn)氣井中，管柱承受的內(nèi)壓、外壓、軸力、彎矩在測試過程中隨環(huán)境壓力、溫度的變化而改變，所以施工計算中必須模擬多種工況（井口高產(chǎn)條件下應急關井、射孔、低產(chǎn)、高產(chǎn)等）進行如下五方面力學計算：第一、載荷計算分析；第二、管柱上各點應力分析和強度校核；第三、管柱的軸力及彎矩計算分析；第四、園管中流體粘滯摩阻及壓力梯度計算；第五、管柱的變形分析。并根據(jù)力學分析計算提供不同工況下的施工作業(yè)參數(shù)，以指導現(xiàn)場施工操作。針對高溫高壓井的特點，還應考慮：

a.套管磨損的套管抗內(nèi)壓強度評估和抗外擠強度評估；

b.頂替射孔液過程中套管外擠力的變化，評價射孔液密度設計的安全合理性；

c.對于長期試采或者是投產(chǎn)的井進行氣體沖蝕計算；

d.依據(jù)強度校核和變形（伸長或縮短）計算，提出管柱最佳組合建議；

e.根據(jù)管柱應力分析確定射孔-酸化-測試聯(lián)作的施工泵壓、環(huán)空平衡壓力等施工參數(shù)的安全值。⑥應急措施設計針對地層測試施工過程每一道工序（工具下井、坐封、射孔、生產(chǎn)、關井測壓、解封、壓井、起管柱拆裝井口等）可能發(fā)生的意外情況進行應急措施預計，確?，F(xiàn)場緊急條件有條理施工，順利排除險情。四、

高溫高壓井測試的關鍵技術測試射孔液、壓井液的確定

為了避免高密度泥漿增大封隔器壓差和射孔二次污染，先用中、低密度的射孔液（無固相或泥漿）替換原鉆井泥漿再下入射孔測試聯(lián)作管柱，一趟完成射孔和測試作業(yè)，測試結(jié)束后用原鉆井重泥漿壓井。這樣，既避免了測試壓差過大導致封隔器失敗，也降低了壓力引爆射孔及實施井下開關井的操作壓力。在原鉆機作業(yè)條件下，為節(jié)約配制無固相壓井液的費用，也可采用中、低密度泥漿作為射孔液。要求泥漿的熱穩(wěn)定性、懸浮性及流變性應能適應高溫深井長時間測試的作業(yè)要求，避免埋卡封隔器的事故。如何確定射孔液的密度，一般應遵循三個原則。其一，滿足封隔器承壓能力。在射孔測試聯(lián)作條件下，根據(jù)測試墊的密度設計射孔液的密度，測試壓差應小于封隔器工作壓差；其二，滿足替液作業(yè)的安全要求。用中、低密度的射孔液（無固相或泥漿）替換原鉆井泥漿的過程中所產(chǎn)生的壓差將對井筒形成負壓，射孔液的密度應保證地層氣不經(jīng)套管懸掛器處竄入井筒，更不能因替液作業(yè)引起套管在外擠力（地層壓力、巖石蠕變等）作用下變形。其三，滿足完井作業(yè)要求。一般來說，試油后直接轉(zhuǎn)采應采用無固相射孔液；試油后封閉上返，可對原鉆井泥漿作降低密度處理后作為射孔液。

測試方式選擇

從射孔的角度，高壓氣井應優(yōu)先采用射孔測試聯(lián)作方式。由于射孔測試聯(lián)作是在較低密度的射孔液中一次完成射孔和測試，既可以減小封隔器壓差，又可以減少射孔的“二次污染”。但是也有下部已試高壓氣層封堵不嚴的特殊情況，此時由于不能進行頂替射孔液的作業(yè)，只能在壓井泥漿中電纜射孔，再進行跨隔測試。從測試管柱組合的角度，高壓氣井一般應優(yōu)先采用氣密封油管測試管柱保證測試安全；但是對于一口高壓氣井中的預測可能為氣水層、低產(chǎn)氣層以及明確要求落實液性或者求物性下限的層段，也可采用鉆桿測試加快試油速度、降低作業(yè)成本。

測試管柱設計

適用于高壓氣井的測試管柱大致分為四種類型。這些管柱的共同特點是設置了井下開關閥，突出了確保先從井下切斷氣源的思想，從而緩減了井口壓力矛盾，為處理井口及地面油氣失控創(chuàng)造了有利條件。同時選用了具有雙向自鎖功能的封隔器，能夠承受來自封隔器上下方的70兆帕壓力。這四種類型測試管柱的主要結(jié)構(gòu)為：

1、射孔測試聯(lián)作管柱（見圖2-1）這是高壓氣井最常用的測試管柱，在降低壓井液密度后射孔測試聯(lián)作有很明顯的優(yōu)點。其一，可以減小封隔器壓差；其二，可以緩減射孔“二次污染”。主要結(jié)構(gòu)：采油樹（或測試控制頭）+油管