0 引言

长庆低渗透油藏储层物性差、天然裂缝发育，非均质性强，早期注水开发的三叠系低渗透主力油藏已进入中高含水期，自然递减加大，平面矛盾突出。随着开发时间的不断延长，水驱状况和剩余油分布日益复杂，油田的稳产难度不断加大。近年来，针对如何调整和改善水驱剖面、扩大水驱波及体积以及充分动用剩余油等，持续开展了堵水调剖技术研究与应用，并取得了显著效果，堵水调剖已成为一次井网条件下改善水驱效果，实现油藏稳产的主体技术方案^[1-3]。

在调剖前、后对注水井进行压降测试是为制定调剖方案和评价调剖效果提供决策的一项重要技术手段。长庆油田地貌条件复杂、井多分散，人工压降调剖选井测试耗时耗力，且数据准确性无法保证。传统的压降测试是将压力计下入到井底进行测试，但是，由于低渗透油藏孔喉空间细微，渗流通道狭小，关井后压力随时间的降落缓慢，测试时间较长^[4-5]，井下测压数据不能实时传输至地面，给测试作业和调剖决策带来不便。此外，在井筒内受到流体的浸泡，压力计容易损坏，导致测试操作失败。通过改进在中高渗透油藏广泛应用的PI调剖选井决策方法，建立了适应低渗透油藏的IPI调剖选井决策法，在此基础上，研制了一种安装在注水井井口的压降测试仪。该仪器直接安装在注水井井口的油压或套压表接头上进行关井压降测试，大大提升了现场测试的便捷性和数据录取的准确性，也有效提升了调剖的效果。

1 理论基础

注水井关井后，将井筒至油藏看作一个封闭系统，此时满足可压缩流体随压力变化的体积变化规律、质量守恒定律和达西定律，井口压降能够集中反映注水油层物性及流体渗流特性共同作用的变化规律^[6-7]。注水井调剖前、后油层流体性质及渗流特征均发生了改变，其压降曲线亦必然不同。

压力指数(Pressure Index，PI)决策是目前广泛应用于注水井调剖选井的技术方法。PI指数通过注水井关井测得的井口压降曲线算出，其定义为^[8]：

式中：PI为压力指数，MPa；t为关井时间，min；p(t)为随关井时间t变化的注水井井口压力，MPa。

测得的PI值与地层渗透率反相关，与吸水强度正相关，因此PI值越小的井更需进行调剖。

然而，低渗透油藏孔喉小，渗流能力弱，注水井井口泄压慢，对于传统PI测试90 min而言，其压降变化幅度小，易造成调剖选井的误判^[9-11]。因此，在决策算法及测试时间上进行了优化改进，建立了改进型压力指数(Improved Pressure Index，IPI)决策方法，其数学表达式为：

式中：IPI为改进型压力指数，无因次；K为原始渗透率，μm²；h为射孔厚度，m；q为注水井日注水量，m³；μ为流体的黏度，mPa·s。

在决策算法方面，IPI决策方法考虑了储层的原始渗透率，消除了储层本身泄压能力对压降曲线的影响，反映开发过程中储层渗流能力动态变化的程度。

同样，IPI值越小的井更需进行调剖。在测试时间方面，IPI考虑低渗透油藏压降缓慢的特点，计算时间选取的尺度周期更长，即测试井要完成主要的压力降落幅度，压降反映井筒以及近井地带一定范围内的地层信息。

2 技术分析 2.1 仪器结构

研制的井口压降测试仪由井口压力表转换接头、工作筒、压力表接头和堵头组成，其中，工作筒内包括测压筒和电池筒2部分。具体结构如图 1所示。

2.2 工作原理

将目标注水井井口油压表卸掉后，利用压降测试仪的井口压力表转换接头将仪器安装在原注水井的油管压力表位置，压降测试仪的井口压力表接头中心有为水流压力传播通道的径向水槽，接头两端均为外螺纹，一端与注水井井口压力表接口为螺纹连接，另一端与工作筒为螺纹连接。安装完毕后关闭注入水的来水闸门和油压闸门。压降测试仪通过测压筒内置的高精度微型压力传感器进行测试，数据采集模块可以根据测试需要设置不同的采样时间间隔。采用可编程定时器对数据采集进行计时，到预设时间后发出中断请求，完成对规定通道数据采集。电池筒主要用于单片机和数据存储芯片的供电。仪器硬件结构框图如图 2所示。在压降测试结束后，用数据导线与测试仪连接，通过仪器及电脑配套的数据处理软件对数据进行整理计算，并将结果输出。

采样时间间隔越长，则仪器工作时间越长。压降测试结束后，如果不回放，仪器处于继续测量状态。当压力计再次通电后，上次试井数据不被消除，继续进行测量。仪器内数据回放过或设置过采样间隔后，仪器处于重新测量状态。当再次通电后进行测量，上次试井数据已被消除。

2.3 主要参数及性能特点

该压降测试仪的主要参数如下。

结构参数：外径19 mm，长度430 mm。

技术参数：工作环境温度-40~200 ℃；压力测量精度0.2%；压力传感器量程0~80 MPa，压力测量精度0.05%；采样时间间隔1 s~18 h可调；仪器存储点数120万组；休眠时仪器功耗小于0.08 mA，工作时仪器功耗小于18 mA。

其主要性能特点如下。

(1) 与常规井下压降测试仪相比，该井口压降测试仪体积小，携带方便。通过在井口安装和测试，工序简单、操作方便，大大降低了作业强度。

(2) 与人工录取压降数据相比，该压降测试仪数据录取准确性高，避免了人工数据录取存在的准确性差和误差较大等问题，有效提高了压降测试精度。

(3) 该仪器实现了数据采集、存储、计算和输出等测试处理一体化。

仪器通过数据线与电脑等终端设备连接后，可以直接进行数据计算与分析，输出结果可直接为调剖选井决策使用。

3 现场应用与分析 3.1 试验分析

该压降测试仪于2012年研制完成，当年在长庆的靖安、西峰和白豹等具有代表性的主力油田进行了52井次的现场测试试验。为便于表述，提出压降速率的概念来描述和对比压降曲线形态特征。压降速率表征了单位时间内井口压力降落的快慢，其定义为：

式中：F_p为压降速率，MPa/h；t₁、t₂为测压时间，h，且t₂≥t₁；p_t1、p_t2分别为测压时间t₁、t₂时刻对应的压力，MPa。

测试数据回放表明，井口压降测试仪的主要压力降落时间段在5~10 h。利用式(3)计算试验油藏在测试时间内井口完成主要压降段对应的F_p值，结果见表 1。

从表 1可以看出，低渗透油藏完成主要压降段时间在5~10 h之间，压降幅度0.7~1.4 MPa，压降速率F_p为0.07~0.28 MPa/h。与PI决策方法在中高渗油藏通常90 min就完成主要压降相比，低渗透油藏完成主要压降所需的时间更长，压降幅度更小。试验油藏的孔隙度主要分布在8%~12%，渗透率主要分布在(0.3~10.0)×10^-3 μm²，与长庆低孔低渗油藏具有共性特征。

因此，初步确定下步压降测试仪的最短压降测试周期为10 h，即仪器单次测试的数据采集周期不低于10 h，实际测试过程中根据区块特性进行测试的时间可适当延长。

此外，与人工压降测试相比，仪器测试误差小、精度高，尤其对于低渗透油藏压力降落的后程，仪器测试的准确性明显提升。

图 3为X33-26井人工测压和仪器测压的压降曲线对比，若以仪器测压值为基准值，则仪器测压可降低1%的相对误差。

3.2 推广应用

自2013年起，该压降测试仪在长庆油田进行了推广应用。截至2015年，测试仪在长庆低渗透油藏累计测试压降曲线1 120条，决策调剖井560井次，覆盖安塞、靖安、西峰、姬塬及华庆等8个油藏调剖方案的186口调剖措施井。现场压降测试实现了无人值守，劳动强度和测试成本大幅降低。现场应用结果表明：应用压降测试仪可有效提高调剖效果，调剖后油井见效率5%，投入产出比提高0.47，调剖井对应油井1 288口，累计增油4.69×10⁴ t，累计降水8.7×10⁴ m³。整体调剖区域开发指标逐年变好，改善水驱效果明显。

4 结论与认识

(1) 长庆油田调剖井多、选井工作量大。在建立适应长庆低渗透油藏的IPI调剖选井决策的基础上，研制了井口压降测试仪。该仪器具有体积小、测试精度高以及数据自动采集存储等特点。

(2) 研制的压降测试仪直接安装在注水井井口，工程作业快速简便，关井后实现无人值守测试。与人工测试相比，井口压降测试仪大大降低了劳动强度，提高了测试精度。

(3) 现场试验结果表明：长庆低渗透油藏关井5~10 h可完成主要的井口压降测试，压降幅度0.7~1.4 MPa，压降速率为0.07~0.28 MPa/h。井口压降测试仪的推广应用有效提升了低渗透油藏的调剖效果。