0 引 言
水平井测井技术在国内外都处于初始研究阶段，不同的测井方法，其输送技术也各有优劣，在应用中都存在局限性。水平井测井技术与传统直井测试技术相比有显著不同，主要表现在工具输送方式上：直井可以依靠仪器自身重力或带加重杆起下，而水平井必须借助外力把仪器送到目的层位，这是传统钢丝和电缆测井很难做到的[1]。连续管过电缆测试技术是将传统电缆测试和成熟的连续管技术相结合，预先将电缆穿入连续管内，配合自主研发电缆测试配套工具，下端连接常规测试仪器，通过注入头推动连续管，将测试仪器输送至测量井段进行测试，这从根本上解决了带压起下时的密封难题。可实现带压测井，且在测井过程中可进行循环洗井，降低了水平井测试作业整体成本，解决了水平井测试难题，保证了油井稳定开发。该技术具有其他测试技术无法比拟的优势，被认为是最具发展前景的生产测井技术[2]。
1 连续管输送技术连续管输送技术是将测井仪器安装在连续管下端，用连续管代替钢丝和电缆，注入头推动连续管携带测井仪器下至测量井段[3]，其作业示意图见图 1。
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| 图 1 连续管作业示意图 Fig.1 Schematic diagram of coiled tubing operation 1—连续管滚筒；2—注入头；3—立管； 4—防喷器；5—连续管；6—测井仪。 |
据调研，该技术已在国内应用于裸眼井测井和套管井水泥胶结测井。该技术提高了测试效率和测试成功率，降低了作业风险和成本[4]，具有多项优点：①可不压井带压作业，节约成本，提高时效；②可替代钢丝和电缆将测井仪器输送至水平井段；③无需井架、钻杆或油管配合，移运和安装简单、方便，节省作业成本；④无需对接单根，可在整个水平井段进行连续测试，方便快捷，效率高[5]。
2 研究难点分析 2.1 密封问题连续管下入后既要保证地面加压的气体或液体能从连续管上部注入到井筒内，同时还要保证井下气液不会从连续管通道内返出。解决该问题的方法是在连续管与测试工具之间加装单向短节。单向短节的结构如图 2所示。
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| 图 2 单向短节结构图 Fig.2 One-way joint structure 1—泄压套筒；2—阀芯；3—弹簧；4—扶正螺套；5—密封接头；6、17—O形密封圈；7—密封填料；8—填料压环；9—填料压帽； 10—连接套筒；11—连接接头；12—紧定螺钉；13—锥挡套；14—垫环；15—下接筒；16—底部接头部件；18—接头护帽。 |
单向短节由2部分组成：单向阀和电缆密封头。单向阀的作用是保证地面加压可以顺利地进入井筒而井底的气液不能通过连续管返回地面，保证了作业的安全。电缆密封头的作用是保证地面加压的气液不能进入测试工具。该单向短节长度820 mm，直径43 mm，耐温200 ℃，耐压100 MPa，绝缘电阻≥20 MΩ，导通电阻≤0.5 Ω。
2.2 遇卡问题测试工具入井过程中，特殊情况下会遇卡，当上提力过大会导致连续管变形、断裂，危及作业安全。加装释放短节则能解决此问题，在无法解卡时使短节脱手，起出连续管。释放短节结构见图 3。
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| 图 3 释放短节结构图 Fig.3 Release joint of the structure 1—上接头；2—拉力棒；3—打捞矛；4—下接头。 |
当仪器井下遇卡时，连续管上提，当连续管的过提值大于释放短节的释放值时，装置做出释放短节动作，释放下端工具，提出连续管，下井仪器留在井内方便打捞。释放短节长350 mm，直径43 mm，质量3.4 kg，耐温200 ℃，耐压100 MPa，拉力释放数值30、40和60 kN，绝缘电阻≥200 MΩ，导通电阻≤0.5 Ω。
2.3 连续管扭曲问题在连续管下入深度较深后，连续管和测试工具之间会发生扭曲，如不采取措施可能会扭断电缆。采用在测试工具与连续管间加装旋转短节的方法可以解决这个问题，这样既不阻碍测试工具的转动，也不会将扭矩传送给连续管，能够很好地解决测试工具旋转带动连续管扭曲问题。也可以避免由于连续管旋转，导致仪器串快速旋转而造成仪器损坏。旋转短节结构见图 4。
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| 图 4 旋转短节结构图 Fig.4 Rotary joint structure 1—上接头；2—压帽；3—上插座；4—螺塞；5—并紧弹簧；6—上套；7—主轴组件；8—螺纹环；9—弹 簧；10—轴承座；11—下套；12—钢球；13—顶丝；14—下接头体；15—导电杆组件；16—卷销；17、19、 20、23、25、27、28—O形密封圈；18、21—孔用弹性挡圈；22、24—轴承；26—密封针；29—上护帽。 |
旋转短节连接在连续管和仪器之间，其长度320 mm，直径43 mm，耐温200 ℃，耐压100 MPa，绝缘电阻≥20 MΩ，导通电阻≤0.5 Ω。
2.4 测试工具受冲击问题当测试工具串在井下活动，特别是在遇卡时，解卡过程中会受到较大冲击载荷，此时很容易损坏测试工具串，在测试工具串与连续管之间加装张力短节则能有效解决上述问题。张力短节能够承受一定的张力，有一定的伸缩变形能力，能够起到缓冲载荷的效果。张力短节结构见图 5。
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| 图 5 张力短节结构图 Fig.5 Tension joint structure 1—下护帽；2—螺栓；3—弹性挡圈；4、5、22、28、31、32—O形密封圈；6—插针套；7—带孔光插针；8—光插针套； 9—下接头；10—开合固定套；11—传力销；12—固定销；13—铜隔环；14—开合外壳；15—开槽沉头螺钉；16、17—过线 管；18—弹簧组件；19—两半环；20—感应线圈组件；21—中间接头组焊件；23—张力端长外壳；24—紧定螺钉；25—小 弹簧；26—挡销；27—电路板；29—香蕉插头；30—绝缘垫；33—绝缘套；34—香蕉插头座；35—上接头；36—上护帽。 |
张力短节连接在下井仪器上部，地面实时监测下井仪器与连续管在套管井内的输送状态。当出现遇阻或遇卡时停止下放连续管，防止连续管压坏测井仪器。该张力短节长780 mm，直径43 mm，质量3.4 kg，耐温175 ℃，耐压80 MPa，测量范围-4~12 kN，测量精度±50 N，工作电压45～65 V，工作电流(20±5)mA。
3 测试堵塞器的研究与试验为实现电潜泵在启泵生产状态下对采用Y生产管柱的生产井进行实时测试，传统方法是通过钢丝或电缆下入测试堵塞器和测试仪器，其中测试堵塞器下入Y工作筒内，实现测试通道与采油通道的隔离。该方式仅适用于直井和井斜较小的定向井，对于大斜度井或水平井，则需采用连续管才能将井下测试仪器下入预定深度。为配合该工艺，自主研发了θ61 mm测试堵塞器。该堵塞器既保证测井作业时能正常生产，又保证测试过程中的内外密封[6]。测试堵塞器示意图见图 6。
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| 图 6 测试堵塞器示意图 Fig.6 Schematic diagram of the testing plug 1—打捞部分；2—内密封部分；3—定位部分；4—外密 封部分；5—锁定部分；6—锁座；7—剪钉1；8—剪钉2。 |
连续管携带测试堵塞器向下进入工作筒后，定位部分实现定位；连续管向下施加压力，剪钉1首先被剪断；连续管牵引锁座下行，锁块撑出，将堵塞器锁在工作筒内，此时剪钉2开始被剪切；连续管继续向下施加压力，将剪钉2剪断，连续管与堵塞器脱开，进行动态测试。测试完后，上提连续管，锁座上移，锁块收回；再上提连续管，堵塞器脱开工作筒，直至地面。
测试堵塞器在实验井中试验步骤：①连接好地面设备。②以10 m/min速度开始下入连续管，每下100 m进行上提、下放测试。③当连续管下至Y接头位置时，应缓慢下入，直至测试堵塞器进入Y工作筒并坐封后(悬重表显示为悬重缓慢降低后突然下降)，通过上提或下压连续管的方式剪切脱离销钉后，测试堵塞器与连续管工具串分离(测试堵塞器本身配有2组销钉，即位于测试堵塞器下体最下端的脱离销钉组和位于测试堵塞器上体内部的解锁销钉组。脱离销钉的外径为7 mm，2个销钉的理论剪切值为19.8 kN；解锁销钉的外径为8 mm，2个解锁的理论剪切值为25.8 kN)。④静态下进行密封测试，加压13 MPa，稳压10 min。⑤动态下进行密封测试，总计8次，连续管每次起下速度各不相同。⑥试验结束后，上提连续管至Y接头位置时，悬重会显示遇阻情况，此时进入测试堵塞器解锁程序。上提连续管，剪切解锁销钉解除锁定状态，此时测试堵塞器锁定卡瓦回缩，测试堵塞器就可以随着连续管井下工具一起回到井口，作业结束[7]。试验数据见表 1。
| 井斜/(°) | 下入深度/m | 脱离拉力/kN | 解锁拉力/kN | 静态压力/MPa |
| 52.5 | 770 | 63.5 | 59.0 | - |
| 44.5 | 660 | 59.0 | 79.4 | 13.8 |
| 44.5 | 660 | 61.2 | 72.6 | 13.8 |
4 应用情况
连续管过电缆测试作业已在多井次成功进行，以BZ28-2s-A1H井连续管筛管找漏作业为例。该井作业的目的是利用连续管过电缆测试工具对储层用40臂井径成像测井，找出生产管柱的漏点。该井是2009年投产的一口水平生产井，油层中部垂深1 085 m，水平段长度271 m。作业前根据井身结构，利用Cerberus软件做连续管起下模拟，模拟数据见图 7。
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| 图 7 连续管起下模拟数据 Fig.7 Simulation data of the coiled tubing tripping |
模拟数据显示连续管可以在井筒内正常起下，不会发生遇卡或遇阻的情况。连接好地面设备和井下工具，井下工具的组合为：穿电缆连续管φ31.8 mm+连接器+φ43.0 mm单向短节+φ43.0 mm电缆密封头+φ43.0 mm释放短节+φ43.0 mm旋转短节+φ43.0 mm柔性短节+上扶正器+φ70.0 mm MIT+下扶正器。打开采油树主阀和清蜡阀，开始下入连续管，下入速度控制在20 m/min以内。连续管每下入300 m做1次上提测试，记录每次上提和下放的悬重的数据。当连续管下放位置接近目的层位时，下入速度减慢至5 m/min，并做上提测试。地面测试仪器操作人员操作仪器开始井下测试，在目的井段来回起、下连续管进行测试，测试速度为5 m/min。测试完成后，上提连续管至井口，拆卸设备。
5 结束语连续管过电缆测试工具可以解决现有的水平井无法进行动态测试的难题，标志着我国已具有相应的水平井测试技术，打破了国外的技术垄断。该工具降低了水平井测试的整体成本和水平井或大斜度井的测试难度，起到了保证油井稳定开发的作用，对保证水平井的高效生产具有重要意义。
| [1] | 李文彬, 苏欢, 李彬, 等. 连续油管测试技术的现状和发展[J]. 辽宁化工, 2009, 38(12): 875–878. |
| [2] | 陈树杰, 赵薇, 刘依强, 等. 国外连续油管技术最新研究进展[J]. 石油石化节能, 2010, 26(11): 44–50. |
| [3] | 朱丽华. 同心连续油管中途测试技术[J]. 钻采工艺, 2003, 26(3): 18–21. |
| [4] | 周兆明, 万夫, 李伟勤, 等. 连续油管检测技术综述[J]. 石油矿场机械, 2011, 40(4): 9–12. |
| [5] | 易晓忠, 雷佳华, 张河, 等. 水平井连续油管测试系统研发及应用[J]. 油气井测试, 2013, 22(2): 62–66. |
| [6] | 刘立祥, 汤文世, 祖健. 连续管聚能切割技术改进[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2012, 33(14): 82. |
| [7] | 王首强, 刘立祥, 徐明飞, 等. 连续管水平井聚能切割技术及应用[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2012, 33(13): 59, 66. |