一种井下分层取样和测试的方法.pdf

本发明公开了一种用于提捞井、抽油机井、螺杆泵井、电泵井、水井、探井和试采井的井下分层取样测试的方法，主要是利用电缆携带井下丢手测试管柱并锚定在相应测试层段位置，然后用电缆或钢丝携带将带有测试仪器的取样测试器下入井下丢手测试管柱内进行测试和取样，再利用电缆下入打捞器起出取样测试器或井下丢手测试管柱，在不同层段测取分层流压、分层静压、温度以及流量等多种参数，同时可实现正常生产状态下的分层流体(油、水、液、气)取样。

1、  一种分层取样测试的方法，包括以下步骤：
步骤一、用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层后，上提下放的井下丢手测试管柱，将井下丢手测试管柱锚定在相应测试层段位置；
步骤二、用电缆或钢丝携带将带有测试仪器的取样测试器下入井下丢手测试管柱内；
步骤三、启动提油设备使油井正常工作，井下置于丢手测试管柱的取样测试器完成该层段的动态测试和高压物性取样；
步骤四、目的层测试完成后，利用电缆下入打捞器捞住分层取样测试器并起出，可得到井下分层流体样品和测试资料；
步骤五、改变取样测试器中的测试仪器，重复上述步骤二至步骤四，获取与测试仪器相应的测试资料；
步骤六、利用电缆下入打捞器捞住井下丢手测试管柱并起出，改变目的层，重复步骤一至步骤五，完成另一目的层的取样和测试。

2、  根据权利要求1所述的分层取样测试的方法，其特征在于，先将带有测试仪器的取样测试器放入井下丢手测试管柱内，再用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层。

3、  权利要求1或2所述分层取样测试方法中的分层取样测试装置，其特征在于，其由一井下丢手测试管柱和一取样测试器组成，取样测试器带有一测试仪器，置于该丢手测试管柱当中，并可在井下丢手测试管柱中下入或取出。

4、  根据权利要求3所述的分层取样测试装置，其特征在于，所述井下丢手装置由依次固定连接的井下丢手接头、密封装置、桥式测试工作筒、和锚定装置组成；所述桥式测试工作筒其内部开有一个测试通道和两个桥式通道，所述测试通道侧向与地层连通形成两个进液孔，所述桥式通道设于金属件壁面内，以所述测试通道为中心线对称开设。

5、  根据权利要求3或4所述油水井桥式分层取样测试装置，其特征在于，所述井下丢手接头最上端设向上渐大的喇叭端，内孔设有缩径定位台阶；所述锚定装置外部设有数个可张开或收拢的卡瓦，所述密封装置为一可压缩式中空橡胶密封件。

6、  根据权利要求3或4所述油水井桥式分层取样测试装置，其特征在于，所述取样测试器由依次丝扣连接的打捞头、取样腔、球座、下接头、测试密封段和测试仪器组成；所述取样腔、球座、下接头、测试密封段上段内腔连通；测试密封段外壁设上下两个密封胶圈，测试密封段在上密封胶圈下面位置开设进液孔，进液孔连通测试密封段上段内腔，在测试密封段下密封胶圈上面位置开设传压孔，传压孔连通测试密封段下段内腔；测试密封段下段内腔与所述测试仪器连动。

7、  根据权利要求6所述油水井桥式分层取样测试装置，其特征在于，所述打捞头纵向设有二个连通取样腔的进液孔；所述取样腔为一中空的金属件，取样腔中设有一柱塞，柱塞与取样腔内壁密实连接。

8、  根据权利要求6所述油水井桥式分层取样测试装置，其特征在于，所述球座底部设有通孔，通孔向上依次设有球阀和浮子，该球阀和浮子伸入到取样腔内；所述下接头具有内腔，腔内设拉紧弹簧，弹簧一端连接球阀，另一端固定在下接头的底端；下接头底端设有两个通孔。

9、  根据权利要求3所述油水井桥式分层取样测试装置，其特征在于，
所述井下丢手装置由依次固定连接的井下丢手接头、密封装置、桥式测试工作筒、和锚定装置组成；所述桥式测试工作筒其内部开有一个测试通道和两个桥式通道，所述测试通道侧向与地层连通形成两个进液孔，所述桥式通道设于金属件壁面内，以所述测试通道为中心线对称开设；所述井下丢手接头最上端设向上渐大的喇叭端，内孔设有缩径定位台阶；所述锚定装置外部设有数个可张开或收拢的卡瓦；所述密封装置为一可压缩式中空橡胶密封件；
所述取样测试器由依次丝扣连接的打捞头、取样腔、球座、下接头、测试密封段和测试仪器组成；所述取样腔、球座、下接头、测试密封段上段内腔连通；测试密封段外壁设上下两个密封胶圈，测试密封段在上密封胶圈下面位置开设进液孔，进液孔连通测试密封段上段内腔，在测试密封段下密封胶圈上面位置开设传压孔，传压孔连通测试密封段下段内腔；测试密封段下段内腔与所述测试仪器连动；所述打捞头纵向设有二个连通取样腔的进液孔；所述取样腔为一中空的金属件，取样腔中设有一柱塞，柱塞与取样腔内壁密实连接；所述球座底部设有通孔，通孔向上依次设有球阀和浮子，该球阀和浮子伸入到取样腔内；所述下接头具有内腔，腔内设拉紧弹簧，弹簧一端连接球阀，另一端固定在下接头的底端，下接头底端设有两个通孔。

一种井下分层取样和测试的方法
技术领域
本发明涉及油田开采领域井下取样测试技术，特别涉及油水井井下分层取样和测试的方法。
背景技术
在油田开发过程中，及时取得油井测试数据，可以帮助开发人员准确掌握油井的地层特性、小层地质信息、井(层段)的产能状况。目前，在油井测试方面，采用的是管柱作业方式实现井下丢手和打捞，井下取样、测试仪器与管柱设计成一体，在测试、取样工艺方面主要存在以下不足之处：
1、无法满足油井的动态测试、取样。特别是机采井由于没有必需的测试通道，无法测取动态测试资料；
2、取样、测试工艺需作业施工，工序复杂，施工周期长，测试成本较高；
3、无法进行分层测试；
4、测试功能比较单一，只能测取1-2个参数，并且只能测定静态参数。
目前，尚无适宜的分层测试、流体取样等有效测试工艺手段出现。
发明创造内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可用于提捞井、抽油机井、螺杆泵井、电泵井、水井、探井和试采井的井下分层取样和测试方法。应用该方法可测得上述系列井的分层流压、分层静压、温度以及流量等多种参数，同时可实现正常生产状态下的分层流体(油、水、液、气)取样。
本发明的分层取样测试的方法，包括以下步骤：
步骤一、用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层后，上提下放的井下丢手测试管柱，将井下丢手测试管柱锚定在相应测试层段位置；
步骤二、用电缆或钢丝携带将带有测试仪器的取样测试器下入井下丢手测试管柱内；
步骤三、启动提油设备使油井正常工作，井下置于丢手测试管柱的取样测试器完成该层段的动态测试和高压物性取样；
步骤四、目的层测试完成后，利用电缆下入打捞器捞住分层取样测试器并起出，可得到井下分层流体样品和测试资料；
步骤五、改变取样测试器中的测试仪器，重复上述步骤二至步骤四，获取与测试仪器相应的测试资料；
步骤六、利用电缆下入打捞器捞住井下丢手测试管柱并起出，改变目的层，重复步骤一至步骤五，完成另一目的层的取样和测试。
上述方法中，先将带有测试仪器的取样测试器放入井下丢手测试管柱内，再用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层。
本发明的另一目的是提供用于上述方法中的专用设备分层取样测试装置，其由一井下丢手测试管柱和一取样测试器组成，取样测试器带有一测试仪器，置于该丢手测试管柱当中，并可在井下丢手测试管柱中下入或取出。
上述分层取样测试装置中，所述井下丢手装置由依次固定连接的井下丢手接头、密封装置、桥式测试工作筒、和锚定装置组成；所述桥式测试工作筒其内部开有一个测试通道和两个桥式通道，所述测试通道侧向与地层连通形成两个进液孔，所述桥式通道设于金属件壁面内，以所述测试通道为中心线对称开设。
上述分层取样测试装置中，所述井下丢手接头最上端设向上渐大的喇叭端，内孔设有缩径定位台阶；所述锚定装置外部设有数个可张开或收拢的卡瓦，所述密封装置为一可压缩式中空橡胶密封件。
上述分层取样测试装置中，所述取样测试器由依次丝扣连接的打捞头、取样腔、球座、下接头、测试密封段和测试仪器组成；所述取样腔、球座、下接头、测试密封段上段内腔连通；测试密封段外壁设上下两个密封胶圈，测试密封段在上密封胶圈下面位置开设进液孔，进液孔连通测试密封段上段内腔，在测试密封段下密封胶圈上面位置开设传压孔，传压孔连通测试密封段下段内腔；测试密封段下段内腔与所述测试仪器连动。
上述分层取样测试装置中，所述打捞头纵向设有二个连通取样腔的进液孔；所述取样腔为一中空的金属件，取样腔中设有一柱塞，柱塞与取样腔内壁密实连接。
上述分层取样测试装置中，所述球座底部设有通孔，通孔向上依次设有球阀和浮子，该球阀和浮子伸入到取样腔内；所述下接头具有内腔，腔内设拉紧弹簧，弹簧一端连接球阀，另一端固定在下接头的底端；下接头底端设有两个通孔。
采用本发明方法，利用电缆实现井下丢手或打捞，不用作业，机动灵活、测试成本低，效率高；利用桥式工作筒中的桥式通道，为下一层位提供产液通道，测试时，层间彼此独立、互不干扰，可获取油水井正常生产状态下的动态资料，实现分层取样测试的目的；工作筒为井下测试仪器提供载体，可实现3-5个参数的测试，并且，仪器起下不用作业，实现电缆或钢丝投捞；测试装置中的密封装置靠井下装置自重座封并释放，不用水泥车打压，不用井下作业，可节约测试成本。
附图说明
图1为本发明专用分层取样测试装置的结构以及取样测试原理示意图；
图2为图1中井下丢手测试管柱结构示意图；
图3为图1中取样测试器结构示意图。
图4为本发明分层取样测试方法的流程图。
具体实施方式
本发明首先提供一种可用于提捞井、抽油机井、螺杆泵井、电泵井、水井、探井和试采井的井下分层取样和测试方法，配合该方法，本发明提供一套分层取样测试装置，该装置由井下丢手测试管柱和可以在其中起放的取样测试器组成。本发明工作流程是：步骤一、用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层后，上提下放管柱，将井下丢手测试管柱锚定在相应测试层段位置；步骤二、用电缆或钢丝携带将带有测试仪器的取样测试器下入井下丢手测试管柱内；步骤三、启动提油设备使油井正常工作，井下置于丢手测试管柱的取样测试器完成该层段的动态测试和高压物性取样；步骤四、目的层测试完成后，利用电缆下入打捞器捞住分层取样测试器并起出，可得到井下分层流体样品和测试资料；步骤五、改变取样测试器中的测试仪器，重复上述步骤二至步骤四，获取与测试仪器相应的测试资料；步骤六、利用电缆下入打捞器捞住井下丢手测试管柱并起出，改变目的层，重复步骤一至步骤五，完成另一目的层的取样和测试。
上述方法中，分层取样测试装置的结构参见图1，由一井下丢手测试管柱A和取样测试器B组成，取样测试器B置于该丢手测试管柱A当中，并可在丢手测试管柱A中下入或取出。
参见图2，井下丢手测试管柱A主要由井下丢手接头A1、密封装置A2、桥式测试工作筒A3、锚定装置A4组成，其中丢手接头A1、密封装置A2、桥式测试工作筒A3和锚定装置A4依次固定连接，密封装置A2与工作筒A3和锚定装置A4通过丝扣连接。密封装置A2为一压缩式中空橡胶密封件，通过下放或上提电缆(钢丝)使该密封装置横向扩张或收缩。密封装置A2的主要功能是密封相应测试层段，该装置不用水泥车打压释放，靠该装置重力释放坐封，以达到密封测试目的层的目的。桥式测试工作筒A3为一中空的金属件，其内部横向开有一个测试通道A6和两个桥式通道A5，其中测试通道A6侧向与地层连通形成两个进液孔，对应测试目的层段；桥式通道A5开在金属件壁面上，以测试通道A6为中心线对称开设，且不与地层连通，桥式通道A5可为下一层段提供产液通道，测试时，可保证井下各层相对独立，互不影响。井下丢手接头A1为一中空金属管，最上端设向上渐大的喇叭端A11，A1内孔靠近喇叭端设有一缩径台阶，该台阶用来打捞或投送井下丢手装置A；锚定装置A4为一柱状中空金属物，外部设有6个可张开或收拢的卡瓦A41。A4的主要功能是将丢手装置悬挂在测试目的层段的套管内壁上，可利用电缆或钢丝通过井下丢手接头A1的喇叭端A11和锚定装置A4设的卡瓦A41实现丢手装置的井下丢手和锚定。
参见图3，井下分层取样测试器B1主要由打捞头B1、取样腔B2、球座B3、下接头B4、测试密封段B8、测试仪器B6组成，这些部件均是金属件，依次采用丝扣连接。其中，打捞头B1纵向设有二个连通取样腔B2的进液孔B14，用来排出取样腔B2内的液体；取样腔B2为一中空的金属件，用来储存井下油样，取样腔B2中设有一柱塞B13，柱塞B13与取样腔B2内壁密实连接；球座B3底部设有通孔B16，通孔B16向上依次设有球阀B11和浮子B12，该球阀B11和浮子B12伸入到取样腔B2内；下接头B4具有内腔，腔内设拉紧弹簧B10，弹簧B10一端连接球阀B11，另一端固定在下接头B4的底端，下接头B4底端设有两个通孔B15；测试密封段B8为带有内腔的金属筒，分为内腔不相连通的上下两段，上段筒外壁设密封胶圈B5，另设与内腔连通的进液孔B9，上段内腔通过通孔B15与下接头B4的内腔相连通，下段筒外壁设密封胶圈B5，另设与内腔连通的传压孔B7，下段内腔直接连动压力计，所设密封胶圈B5是橡胶件，与井下丢手装置A的桥式测试工作筒A3内壁密实连接，通过二个密封胶圈B5用来分隔测试通道的相应测试层段；测试仪器B6是一存储式井下测试仪器，可根据不同测试需要变化，如需测得对应层段的分层流压和静压时，该测试仪器B6可为存储式压力计。
结合本发明的专用设备分层取样测试装置，本发明的方法这样实现：
步骤一用电缆携带井下丢手测试管柱下入测试目的层后，上提下放管柱，一方面，该测试装置中的锚定装置A4的卡瓦A41将丢手测试管柱锚定在相应测试层段位置，另一方面，压缩式中空橡胶密封装置A2横向扩张或收缩，靠井下装置自重座封并释放，密封相应测试层段。
步骤二用电缆或钢丝通过井下分层取样测试器B的打捞头B1将取样测试器B下入井下丢手测试管柱A的桥式测试工作筒A3内，取样测试器的测试密封段B8与井下桥式测试工作筒A3相配合并封隔相应层段，测试密封段B8的进液孔B9和传压孔B7正好对应被封隔器分隔的生产层位。
步骤三启动提油设备使油井正常工作，此时地层压力大于井下液柱压力，分层取样器B的球阀B11被打开，井下产出液进入取样腔B2，并将取样腔B2柱塞B13上的蒸馏水从出液孔B14替出，此时取样测试器B内测试仪器B6(如压力计)可测得该层段的测试资料。生产一段时间后，井下液面升高，生产压差降低，井下球阀B11通过其下端连接的弹簧B10拉动球阀B11关闭取样测试器B，此时，封闭在取样腔B2内的流体成为该层段的流体样品，而测试仪器B6可记录该层段的测试参数。
步骤四测试完毕后，下入打捞器通过打捞头B1起出井下分层取样测试器B后，即可从取样腔B2得到井下分层流体样品和从测试仪器B6得到测试资料。
步骤五，如需获得该层段的其他测试参数，则改变测试仪器B6的种类，如压力计、温度计、流量计、找水仪、密度计等，重复步骤一至步骤四，分别获得测试目的层的动、静态压力、温度、流量等测试资料，可录取三十余种测试资料。
步骤六，改变测试目的层段时，利用电缆下入打捞器捞住井下丢手测试管柱A并起出，然后将其重新放入另一目的层，重复步骤一至步骤五，完成另一目的层的取样和测试。此时，分层丢手测试管柱A中设计有桥式工作筒A3，工作筒A3内设计有桥式通道A5，桥式通道A5为下一层位提供产液通道，测试时，层间彼此独立、互不干扰，可测得油水井正常生产状态下不同层段的动态资料。
本测试装置在大庆油田N2-20-468井进行了测试，根据地质师设计要求，将N2-20-468井分2个层段进行测试，测试过程如下：
1、首先测试第一层段。将测试装置利用电缆下入井下测试目的层(第一层)后，上提下放电缆将测试装置锚定该测试层段，井下封隔器靠管柱重力释放并封隔对应测试层段。
2、将测试装置丢入井下后，提出投送器，启动油井正常生产。
3、利用投送器将压力、取样测试器丢入井下测试工作筒，油井正常生产2天。井下压力、取样测试器测得该层段的流压资料(如表1所示)和流体样品。井下关并后，测得该层段的分层静压资料(如表1所示)。
4、起出分层取样测试器然后对该层进行流量测试，将流量计通过钢丝丢入井下管柱的测试工作筒内，流量计即可测得相应层段分层流量(如表1所示)。测试完毕下入打捞器，起出井下流量计。
5、下入打捞投送器，捞出井下测试装置后，通过上提下放电缆将井下测试装置解封，把该测试装置下入井下测试目的层(第二层)后，上提下放电缆将测试装置锚定在该测试层段，井下封隔器靠管柱重力释放并封隔对应测试层段。
6、重复2、3、4步骤，所测得的资料如表1所示。测试完毕，下入打捞器，起出井下测试装置。
                                   表1