特殊井试油5-2

1、China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院硫化硫化氢氢( (H H2 2S)S)对对人体具有致命的毒害，人体具有致命的毒害，对钢对钢材材设备设备亦有相当亦有相当严严重的腐重的腐蚀蚀作用。因此，在含作用。因此，在含H H2 2S S井井试试油油测试时测试时，一旦出，一旦出现现H H2 2S S，就必就必须须采取相采取相应应的的对对策。策。 目前，目前，H H2 2S S的利用和开发还没有成熟的技术，在装备配套上难以解的利用和开发还没有成熟的技术，在装备配套上难以解决决H H2 2S S的防腐问题，对人身安全的防护也不能提供有效的保证。依靠的防腐

2、问题，对人身安全的防护也不能提供有效的保证。依靠现有技术条件和装备在含现有技术条件和装备在含H H2 2S S井试油时应井试油时应掌握如下原则：掌握如下原则： 1) 1)试试含含H H2 2S S的油的油层层而不而不试试H H2 2S S气气层层； 2) 2)测试测试工工艺艺能有效地控制能有效地控制H H2 2S S； 3) 3)对对低含量的低含量的H H2 2S S井可井可进进行行试试油；油； 4) 4)对高含量的对高含量的H H2 2S S井必须采取有效措施后才能进行试油井必须采取有效措施后才能进行试油 China University of Petroleum, Beijing石油天然气

3、工程学院 1 1、含硫化含硫化氢氢井井试试油施工工油施工工艺艺中子伽中子伽马测马测井井 由于由于钻钻井完井井完井时时所所测测中子伽中子伽马马曲曲线线受泥受泥浆滤浆滤液等影响往往液等影响往往偏低，所以，偏低，所以，试试油施工前重油施工前重测测中子伽中子伽马马曲曲线线，能比，能比较较客客观观地反映地地反映地层层情况，用情况，用这这条曲条曲线线同完井同完井时时所所测测的中子伽的中子伽马马曲曲线进线进行行对对比，如比，如H H含量曲含量曲线线幅度比原有曲幅度比原有曲线线幅度幅度值值高，高，则则表表明原解明原解释释的水的水层层、油、油层层有可能是气有可能是气层层或含气或含气层层，依此判断，依此判断出气出

4、气层层位置，然后再位置，然后再综综合其它参数确定是否含有合其它参数确定是否含有H H2 2S S，并估并估计计H H2 2S S的含量。的含量。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 1 1、含硫化含硫化氢氢井井试试油施工工油施工工艺艺油管油管传输传输射孔与地射孔与地层测试联层测试联作作 采用采用传输传输射孔与地射孔与地层测试联层测试联作，在地作，在地层压层压力力较较高及地下液体情况不明的情高及地下液体情况不明的情况下况下进进行行试试油，可取得地油，可取得地层层的的压压力、力、产产量及液性等数据，可在地面采用量及液性等数据，可在地面采用H

5、2SH2S检测仪检测仪等等仪仪器器对对井内液体情况井内液体情况进进行行检测检测。如。如H2SH2S的含量高，不适合目前的含量高，不适合目前试试油油条件条件时时，用此工，用此工艺艺可可进进行地下开、关井，采取行地下开、关井，采取压压井等施工措施。井等施工措施。 (1) (1)油管油管传输传输射孔射孔 油管油管传输传输射孔具有深穿透、高孔密、多相位、射孔具有深穿透、高孔密、多相位、负压负压射开油射开油层层的特点，可的特点，可满满足足较较复复杂杂地地层层条件下的射孔，如斜井、稠油等。是在安装好井口采油条件下的射孔，如斜井、稠油等。是在安装好井口采油树树和放和放喷喷管管线线的条件下射孔的，的条件下射孔

6、的，对对于高于高压压油气井及含油气井及含H H2 2S S井尤井尤为为安全可靠。安全可靠。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 鉴鉴于目前于目前MFEMFE测试测试器使用的器使用的较为较为普遍，工具也成系列，所普遍，工具也成系列，所以常采用油管以常采用油管传输传输射孔与射孔与MFEMFE测试测试器器进进行地行地层测试联层测试联作，作，实现实现一次下井完成射孔和一次下井完成射孔和测试测试工作，减少可能出工作，减少可能出现现的的H H2 2S S对对工具、工具、设备设备和人和人员伤员伤害机会，既可保害机会，既可保证证施工安全，又施工安全，

7、又可反映地可反映地层层流体情况，达到流体情况，达到测试测试目的。目的。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 (2) (2)地地层测试层测试 地地层测试层测试是是获获得地得地层层流体流体样样品、品、计计算地算地层层参数和确定其参数和确定其产产能能的一的一项项工工艺艺，可通，可通过过地面控地面控制使井下测试阀任意开关。在含制使井下测试阀任意开关。在含H H2 2S S井井测试时选择测试时选择油管油管传输传输射孔与射孔与MFEMFE测试测试器配合。器配合。 在测试工艺上，为确保安全施工，尽量减少地层在测试工艺上，为确保安全施工，尽量减少地层

8、H H2 2S S对工对工具设备及人身的伤害机会应选择一开一关测试制度，适当延具设备及人身的伤害机会应选择一开一关测试制度，适当延长一开时间，尽可能在一开时测出长一开时间，尽可能在一开时测出H H2 2S S的含量。关井时间根据的含量。关井时间根据开井时间、显示情况和能取得各种地层参数来考虑。开井时间、显示情况和能取得各种地层参数来考虑。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 压压差的差的选择选择原原则则是能有效激是能有效激动动地地层层、解除所、解除所试层试层的近井的近井地地带带的的污污染。具体的染。具体的选择应选择应根据地根据地层层的岩

9、性、埋深、的岩性、埋深、预预测测的的压压力、井况等因素来考力、井况等因素来考虑虑。 为为弄清地弄清地层层流体情况，可不用泥流体情况，可不用泥浆浆做液做液垫垫( (鉴鉴于于H H2 2S S易易爆的特点也不能考爆的特点也不能考虑虑气体作液气体作液垫垫) )。根据。根据H H2 2S S腐腐蚀蚀原理，原理，可考可考虑虑采用采用pH10pH10的碱水做液的碱水做液垫垫，这样这样既能取得既能取得纯净纯净的的地地层层流体，又能防止流体，又能防止H H2 2S S对对工具及管材的腐工具及管材的腐蚀蚀。 在在测试测试管柱上，采用断管柱上，采用断销销式反循式反循环环和和泵压泵压式反循式反循环环双双套循套循环阀

10、环阀，确保循，确保循环环通道通道畅畅通。通。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 在在测试测试管柱上，采用断管柱上，采用断销销式反循式反循环环和和泵压泵压式反循式反循环环双套循双套循环阀环阀，确保循，确保循环环通道通道畅畅通。通。 测试测试中中应应根据出根据出现现的不同情况采取不同的措施：的不同情况采取不同的措施： 1) 1)放放喷测试喷测试。开井后，如井内流体能。开井后，如井内流体能喷喷至地面且适合至地面且适合测试测试条件，条件，则经则经四通通四通通过过分离器分离器进进行油、气、水分离和行油、气、水分离和计计量，气体在火把量，气体在火

11、把处处燃燃烧烧，测试测试完完毕压毕压并；如未流出地面，按并；如未流出地面，按规规定定测试测试完完毕毕，起管柱，起管柱见见液面，打开循液面，打开循环阀进环阀进行循行循环压环压井。井。 2) 2)测试时测试时地面地面检测检测H H2 2S S含量，如小于国家含量，如小于国家规规定的定的1010mgmgm m3 3安全安全标标准准则则正正常常测试测试；如高于；如高于1010mg/mmg/m3 3低于低于3030mgmgm m3 3( (安全安全浓浓度度临临界界值值) )则则考考虑虑取完重要取完重要资资料后关井；如含量料后关井；如含量过过高，不适合高，不适合测试测试条件，条件，则则取取样样后关井，打开

12、循后关井，打开循环阀压环阀压井或不井或不进进行关井操作，直接正行关井操作，直接正挤压挤压井。井。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 3)如取出的样品为泥浆或其它滤液等无代表性的地层流体，如取出的样品为泥浆或其它滤液等无代表性的地层流体，则需调整开井流动时间、液垫高度等，进行重复测试。则需调整开井流动时间、液垫高度等，进行重复测试。测试过测试过程，注意程，注意观观察察显显示示头头气泡气泡显显示和示和环环空液面空液面变变化情况，化情况，做好防做好防喷喷和关井工作。和关井工作。 由于温度在由于温度在9595以上以上时时，H H2 2S S

13、对对金属的腐金属的腐蚀蚀作用将大大降作用将大大降低。因此，深井低。因此，深井测试时测试时可不考可不考虑虑工具在井下的腐工具在井下的腐蚀蚀影响。但影响。但测试测试完完毕毕后，后，应彻应彻底洗井清除底洗井清除H H2 2S S，以避免在上提管柱以避免在上提管柱时时，因温度降低造成工具管材的腐蚀。因温度降低造成工具管材的腐蚀。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 2 2、地面流程及地面流程及压压井井 地面装地面装备备本着可在本着可在进进行地行地层测试时层测试时随随时实现时实现关井、关井、压压井、放井、放喷测喷测试试以及地面除硫的原以及地面除

14、硫的原则进则进行配套，行配套，应应采用防硫井口、防硫分离器等。采用防硫井口、防硫分离器等。地面流程地面流程连连接接 施工前将地面流程施工前将地面流程连连接好，套管两接好，套管两侧侧各接一条硬管各接一条硬管线线。一条接至。一条接至大罐循大罐循环环和洗和洗压压井出口，一条接至井出口，一条接至压压井液罐与井液罐与泵车泵车相相连连接，作反接，作反压压井和井和环环空加空加压压点火起爆使用。在油管出口点火起爆使用。在油管出口( (测试测试控制控制头头) )处处装一高装一高压压四通，接好三条硬管四通，接好三条硬管线线，第一条，第一条连连接井口防硫接井口防硫闸门闸门，可接高，可接高压压活活动动管管线线( (便

15、于便于测试测试) )，旁接，旁接测试显测试显示示头头；第二条接到泥；第二条接到泥浆浆罐罐处处并与水泥并与水泥车车相相连连接，作接，作为为正正压压井及洗井管井及洗井管线线；第三条管；第三条管线线接防硫分离器，分接防硫分离器，分离器外接两条方向相反的出气管离器外接两条方向相反的出气管线线。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 3 3、压压井方式井方式 当开井后当开井后检测检测含有含有H H2 2S S，需需压压井井时则时则根据根据现场现场情况分两种情况分两种压压井方井方式式压压井。井。 1) 1)关关闭闭防硫防硫闸门闸门，然后关，然后关闭

16、测试闭测试器，打开防硫器，打开防硫闸门闸门确定确定测试测试器是器是否已关否已关闭闭，投棒或憋，投棒或憋压压打开反循打开反循环阀环阀，进进行正行正压压井。返出物出口井。返出物出口经经中和罐除去中和罐除去压压井液中的井液中的H H2 2S S，这这种方法可保留取种方法可保留取样样器内高器内高压压物性物性样样品。品。 2) 2)发现发现H H2 2S S后，不关后，不关闭闭防硫防硫闸门闸门和和测试测试器，直接通器，直接通过过正正压压井管井管线线及流程，将油管内的液体直接及流程，将油管内的液体直接挤挤入地入地层层，不返出地面，在确，不返出地面，在确认压认压住住后再关后再关测试测试器，打开反循器，打开反

17、循环阀环阀。这这种方法不能取得高种方法不能取得高压压物性物性样样品。品。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 起下管柱起下管柱过过程中的程中的压压井措施井措施 射孔前，井口装好防硫防喷器，在井口准备好油管挂射孔前，井口装好防硫防喷器，在井口准备好油管挂和连接短节及闸门，放置在井口附近。起下钻过程中保和连接短节及闸门，放置在井口附近。起下钻过程中保持液面在井口，随时向井筒内灌压井液。在起下管柱过持液面在井口，随时向井筒内灌压井液。在起下管柱过程中如发现井口外溢或井喷，应采取措施：一是关闭封程中如发现井口外溢或井喷，应采取措施：一是关闭封井

18、器，油管挂井器，油管挂+ +提升短节十闸门提升短节十闸门( (或旋塞或旋塞) )与井内油管连接，与井内油管连接，打开封井器，将油管挂坐于大四通内，然后进行压井；打开封井器，将油管挂坐于大四通内，然后进行压井；二是迅速关闭封井器，油管二是迅速关闭封井器，油管上上连连接接闸门闸门( (或旋塞或旋塞) )，进进行行压压井。井。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 4 4、防硫措施防硫措施对许多碳素钢和低合金钢，经硫化物应力腐蚀实践表明，对许多碳素钢和低合金钢，经硫化物应力腐蚀实践表明，其破裂的敏感性主要取决于钢材的金相组织，通过对钢其破裂的敏

19、感性主要取决于钢材的金相组织，通过对钢的合理的热处理，可以得到一种呈均匀球形分布的索氏的合理的热处理，可以得到一种呈均匀球形分布的索氏体金相组织，这种金相组织钢有较良好的抗硫性能。日体金相组织，这种金相组织钢有较良好的抗硫性能。日本住友株式会社金属公司利用了这一原理，在严格控制本住友株式会社金属公司利用了这一原理，在严格控制温度和环境条件下对钢材管子内外面进行热处理温度和环境条件下对钢材管子内外面进行热处理( (以充分以充分控制好的淬火和回火加以热处理，最低回火温度控制好的淬火和回火加以热处理，最低回火温度621621C)C)，并控制其硬度而生产出了并控制其硬度而生产出了SM90SSM90S、

20、SM90SSSM90SS油管，具有油管，具有抗抗H H2 2S S应力和破裂性能应力和破裂性能。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 使用防硫油管注意事使用防硫油管注意事项项 在在实实践中，含践中，含H H2 2S S井井试试油油时时使用防硫油管要注意：使用防硫油管要注意： 1) 1)钢钢材的表面状况材的表面状况对对破裂有很大影响，受破裂有很大影响，受损伤损伤的表面如腐的表面如腐蚀蚀、机械、机械伤伤害等。受害等。受伤处伤处容易造成容易造成应应力集中，力集中，应应力集中点往往是断裂的裂源。因此，力集中点往往是断裂的裂源。因此，在下管柱在下

21、管柱过过程中不能使用管程中不能使用管钳钳、液、液压钳压钳等，以防造成机械等，以防造成机械损伤损伤，只能使，只能使用用锚头绳紧锚头绳紧扣。扣。 2) 2)保保护护内涂内涂层层，限制在管内，限制在管内进进行行钢丝钢丝、电缆电缆作作业业或其它方法投送工具，或其它方法投送工具，如必如必须进须进行作行作业时，要限制其速度小于业时，要限制其速度小于3030m mminmin。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 3) 3)使用一段使用一段时间时间后后须对须对油管油管进进行探行探伤检查伤检查。4)4)由于防硫油管需考虑氢脆的危害，故材质较软，应特别

22、注意由于防硫油管需考虑氢脆的危害，故材质较软，应特别注意防粘扣。防粘扣。 目前还不能相好地解决防粘扣问题。建议采取下列措施：目前还不能相好地解决防粘扣问题。建议采取下列措施： 每口井采用双套油管，测试施工用防硫油管，通井、封每口井采用双套油管，测试施工用防硫油管，通井、封堵、注灰等用普通油管。堵、注灰等用普通油管。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 一般普通油管螺一般普通油管螺纹为圆纹为圆型螺型螺纹纹，螺，螺纹间纹间配合内螺配合内螺纹齿纹齿根和外螺根和外螺纹齿纹齿尖不可能配合到底，每个接尖不可能配合到底，每个接头处头处均留有一螺旋通道

23、，均留有一螺旋通道，为为达到密封的达到密封的目的靠充填密封脂密封。目的靠充填密封脂密封。这对这对在深在深井井、高、高压压井的含井的含H H2 2S S井的井的试试油工作油工作带带来影响。来影响。 5) 5)控制使用控制使用环环境，使用境，使用优质压优质压井液或完井液。保持井液或完井液。保持压压井液井液pHpH值值1010，这样这样可以中和可能出可以中和可能出现现的的H H2 2S S，同同时时加入除硫加入除硫剂剂。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 5 5、对压对压井液的要求井液的要求 H H2 2S S气体气体对钢对钢材材设备设备可

24、以造成极大的腐可以造成极大的腐蚀蚀破坏，影响破坏，影响H2SH2S气体气体对对金属的腐金属的腐蚀蚀因素除温度和金属自身性能因素除温度和金属自身性能( (金相金相组织组织及硬度及硬度) )外，特外，特别别是溶液的酸碱性是溶液的酸碱性环环境更是其主要因境更是其主要因素，素，这这里所里所说环说环境是指境是指钢钢材所材所处处溶液。在溶液。在试试油工作中，油工作中，为为了控制井筒了控制井筒环环境减境减轻氢轻氢脆腐脆腐蚀蚀，采用了化学除硫、，采用了化学除硫、优优化化压压井液的方法。井液的方法。 因因为为不是回收硫磺，也不是大面不是回收硫磺，也不是大面积积地清除地清除H H2 2S S，所以所以在在设计时应

25、设计时应掌握下述原掌握下述原则则。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 5 5、对压对压井液的要求井液的要求加入加入缓蚀剂缓蚀剂 H H2 2S S的腐的腐蚀蚀主要是主要是氢氢脆和硫化物的脆和硫化物的应应力腐力腐蚀蚀。吸附在。吸附在钢铁钢铁表面上表面上的的HSHS及及H2SH2S能阻止原子能阻止原子氢结氢结合成分子合成分子氢氢，促使，促使氢氢原子聚集在原子聚集在钢钢材表材表面，加速了面，加速了氢氢渗入渗入钢钢材内部的速度。因此，阻止材内部的速度。因此，阻止氢氢原子聚集在原子聚集在钢钢材材表面是抵制表面是抵制氢氢脆破坏的有效方法，而脆破坏

26、的有效方法，而实现这实现这一方法是使用一方法是使用缓蚀剂缓蚀剂。缓蚀剂缓蚀剂的作用原理的作用原理为为：借助于：借助于缓蚀剂缓蚀剂在在钢钢材表面形成薄膜，隔材表面形成薄膜，隔绝绝其其与外部介与外部介质质的接触，减的接触，减缓缓抑制抑制钢钢材的材的电电化学腐化学腐蚀蚀作用，延作用，延长长管柱的管柱的使用寿命。使用寿命。缓蚀剂缓蚀剂的种的种类类分分为为吸附型、吸附型、钝钝化型及沉淀型三种。化型及沉淀型三种。 1) 1)吸附型吸附型缓蚀剂缓蚀剂加入介加入介质质中，其分子首先被金属所吸附，改中，其分子首先被金属所吸附，改变变双双电层电层中中电电荷的分配，形成荷的分配，形成缓蚀剂缓蚀剂阻碍腐阻碍腐蚀蚀介介

27、质质接近金属表面，使金接近金属表面，使金属表面得到保属表面得到保护护。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 5 5、对压对压井液的要求井液的要求 2) 2)钝钝化型化型缓蚀剂缓蚀剂本身大多本身大多为为氧化氧化剂剂，它，它们们吸附于金属表面，使金吸附于金属表面，使金属表面氧化，形成耐腐属表面氧化，形成耐腐蚀蚀的的钝钝化化层层，这这种种钝钝化化层层即即为为金属表面形成金属表面形成的氧化的氧化层层，使金属的自然腐，使金属的自然腐蚀电蚀电位往正方向移位往正方向移动动，出，出现钝现钝化，降低化，降低腐腐蚀电蚀电流。流。 3) 3)沉淀型沉淀型缓蚀

28、剂缓蚀剂与介与介质质中的活性离子作用中的活性离子作用产产生沉淀覆盖在金属表生沉淀覆盖在金属表面上，形成致密、附着力面上，形成致密、附着力强强的保的保护护膜，阻止腐膜，阻止腐蚀蚀物到达金属表面。物到达金属表面。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 5 5、对压对压井液的要求井液的要求加入碱性物加入碱性物质质加入碱性物质将压井液中侵入的加入碱性物质将压井液中侵入的H H2 2S S中和，如加入中和，如加入NaOHNaOH。同时，泥浆同时，泥浆液中添加碱性碳酸锌使其与液中添加碱性碳酸锌使其与H H2 2S S反应生成反应生成ZnSZnS沉淀

29、，达到消除沉淀，达到消除H H2 2S S的目的目的。的。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 6 6、现场现场施工安全措施施工安全措施 1) 1)对对人人员进员进行防行防H H2 2S S的人身保的人身保护护措施的培措施的培训训工作，使工作，使现场现场人人员员具具有防有防H2SH2S的知的知识识，能使用各种防毒面具、，能使用各种防毒面具、检测仪检测仪器等。器等。 2) 2)开工前开工前应应从当地气象部从当地气象部门门了解施工季了解施工季节节当地盛行的当地盛行的风风向，地面向，地面设备设备的的摆摆放放应应放在盛行放在盛行风风的上的上风

30、风方向。方向。 3) 3)井井场场四周安装四周安装风风向向标标，要害部位，要害部位( (井口、管井口、管线线出口等出口等处处) )安装性安装性能良好的能良好的H H2 2S S自自动报动报警警监测监测器。器。鉴鉴于于H H2 2S S检测时检测时有与其它气体干有与其它气体干扰扰的缺的缺陷，陷，还应还应采用灵敏性采用灵敏性较较高的高的动动物物( (如兔子、公如兔子、公鸡鸡等等) )置于井口附近置于井口附近监监测测。 4) 4)接两条接两条长长度大于度大于5050m m的气体出口管的气体出口管线线，两条管，两条管线线的方位的方位夹夹角以角以当地盛行当地盛行风风方向而定，以保方向而定，以保证风证风向

31、改向改变时变时至少有一条可用。至少有一条可用。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 5)5)放放喷测试时喷测试时，分离出的，分离出的H H2 2S S气体气体应应点火点火烧烧掉，不准将掉，不准将H2SH2S逸散到逸散到大气中。大气中。 6) 6)井井场场准准备备1 1.5.522.0.0倍井筒容倍井筒容积积泥泥浆备浆备用，且密度合乎要求，用，且密度合乎要求，pHpH值值1010，泥，泥浆浆中中应应加入一定量的加入一定量的缓蚀剂缓蚀剂，及，及时监测时监测人井泥人井泥浆浆pHpH值值和和密度，并保持密度，并保持缓蚀剂缓蚀剂的的规规定含量。

32、定含量。 7) 7)井口装置、地面流程和管柱井口装置、地面流程和管柱应应具有抗具有抗U2SU2S功能。井口升高短功能。井口升高短节节、地面流程的各接地面流程的各接头头用防硫管材加工后，螺用防硫管材加工后，螺纹纹部分需部分需进进行行热处热处理，使理，使其金相其金相组织组织呈索氏体呈索氏体结结构。构。 8)8)起下油管严禁使用液压管钳上扣，以防止损伤油管。起下油管严禁使用液压管钳上扣，以防止损伤油管。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 （1)水

33、平气井试井的难度与风险水平气井试井的难度与风险 n （2)风险消减与安全操作技术风险消减与安全操作技术 （3)水平气井试井工艺技术水平气井试井工艺技术 （4)结结 论论 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 对对天然气中天然气中H H2 2S S含量高达含量高达13.74%13.74%、COCO2 2含量高达含量高达10.41%10.41%、测测试试日日产产量达到量达到(100(100300)300)104104m3m3的高含硫气井的高含硫气井试试井，由于井，由于测测试产试产量大、井口防量大、井口防喷喷系系统统复复杂杂、防、防喷喷立管高

34、度高、立管高度高、测试测试工具工具串串长长而重以及井斜角大、而重以及井斜角大、压压力力计计下入下入难难度高和大度高和大产产量下地量下地层层流体高速流流体高速流动时动时上冲力的影响，上冲力的影响，风险风险高、高、难难度大。度大。 罗罗家家6 6、7 7两口高含硫化两口高含硫化氢氢直井的直井的现场现场先先导导性性试试井井试验试验，摸，摸索出一套适合高含硫化索出一套适合高含硫化氢氢大斜度、水平气井的大斜度、水平气井的试试井工井工艺艺技技术术和方法，在和方法，在罗罗家家1111水平气井水平气井试试井井测试试验测试试验中取得成功，确保中取得成功，确保了了测试测试作作业业的的连续连续性和性和测试测试数据数

35、据录录取的准确性，保障了操作取的准确性，保障了操作人人员员、设备设备和公众的安全。和公众的安全。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院（1)水平气井试井的难度与风险水平气井试井的难度与风险 硫化氢含量高；硫化氢含量高；井口防喷系统复杂；井口防喷系统复杂；防喷立管高度高；防喷立管高度高；测试工具串长而重；测试工具串长而重；根据不同的测试目的，需要进行根据不同的测试目的，需要进行多次钢丝起下和防喷管的安装、多次钢丝起下和防喷管的安装、拆卸和保养；拆卸和保养；井口操作人员背负井口操作人员背负1010余公斤重的余公斤重的空气呼吸器等防中毒设备。

36、空气呼吸器等防中毒设备。风险高；风险高；难度高；难度高；劳动强度大。劳动强度大。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院测试产量高；测试产量高；井斜大。井斜大。利用钢丝和测试工利用钢丝和测试工具的自重将压力计具的自重将压力计送至入靶点附近难送至入靶点附近难度非常大。度非常大。井场附近居民井场附近居民密集，不允许密集，不允许长时间放喷长时间放喷。在最短时间测得在最短时间测得最准确的资料。最准确的资料。大产量测试时大产量测试时井筒流体的高井筒流体的高速流动。速流动。可能导致压力计可能导致压力计受损或钢丝疲劳受损或钢丝疲劳甚至上冲打绞甚至上冲打绞

37、。China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 检查维护保养所有试井设备和工具（重点：井口检查维护保养所有试井设备和工具（重点：井口压力控制设备、试井钢丝、井下测试仪器以及安全防压力控制设备、试井钢丝、井下测试仪器以及安全防护设备）。护设备）。 安全防护和应急抢险救助学习和演练，成立事故安全防护和应急抢险救助学习和演练，成立事故应急小组和医疗救护小组。应急小组和医疗救护小组。 每个现场操作人员配备一套空气呼吸器和硫化氢每个现场操作人员配备一套空气呼吸器和硫化氢报警仪。报警仪。 测风向，立风向标，确定逃生路线和紧急集合地测风向，立风向标，确定逃生

38、路线和紧急集合地点。点。 疏散距井口疏散距井口500500mm范围内的居民。范围内的居民。（2)风险消减与安全操作技术风险消减与安全操作技术测试前的准备工作测试前的准备工作China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院岗位分布图岗位分布图China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 召开安全技术交底会议，责任落实到人。召开安全技术交底会议，责任落实到人。 井口岗操作人员穿戴好防护设施、开启硫井口岗操作人员穿戴好防护设施、开启硫化氢报警仪。化氢报警仪。 放喷测试期间，距井场周边放喷测试期间，距井场周

39、边500500mm范围的范围的各路口有专人看守，救护车辆和医疗救护人员各路口有专人看守，救护车辆和医疗救护人员随时作好急救准备。随时作好急救准备。 井口压力控制系统试压验封，安全巡检。井口压力控制系统试压验封，安全巡检。 实时监测工具入井过程中钢丝悬重的变化实时监测工具入井过程中钢丝悬重的变化 。 测试作业测试作业China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 上起井下工具前，用清水连续冲洗钢丝的上起井下工具前，用清水连续冲洗钢丝的同时给钢丝涂抹一层保护油，并用排风扇对着同时给钢丝涂抹一层保护油，并用排风扇对着绞车滚筒向外吹散钢丝上可能残留的绞车

40、滚筒向外吹散钢丝上可能残留的H H2 2S S 。 采用地面放喷管线或高压软管泄压，并点采用地面放喷管线或高压软管泄压，并点火燃烧。火燃烧。 确认防喷管内无压力后，进行防喷管的拆确认防喷管内无压力后，进行防喷管的拆卸作业。卸作业。 测试结束测试结束 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院l 根据气井根据气井H H2 2S S和和COCO2 2的含量、最高井口关井压力来选的含量、最高井口关井压力来选择，基于抗硫化物应力开裂和腐蚀，参考择，基于抗硫化物应力开裂和腐蚀，参考NACENACE标准标准MR0175MR0175有关设备和材料选择的推荐

41、作法。有关设备和材料选择的推荐作法。l 井下测试仪器和加重杆外壳材质选用具有高抗硫化井下测试仪器和加重杆外壳材质选用具有高抗硫化氢、二氧化碳等酸性气体特征氢、二氧化碳等酸性气体特征。l 非金属密封件应选择能承受所测气井的工作压力、非金属密封件应选择能承受所测气井的工作压力、温度和硫化氢环境。温度和硫化氢环境。 l 试井钢丝宜选择含碳量低、镍铬含量高的高抗硫镍试井钢丝宜选择含碳量低、镍铬含量高的高抗硫镍基合金钢丝。基合金钢丝。 l （3)水平气井试井工艺技术水平气井试井工艺技术设备和材质选择设备和材质选择 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程

42、学院l 编制试井施工方案和安全应急预案。编制试井施工方案和安全应急预案。l 试井设备和测试仪器准备。试井设备和测试仪器准备。 l 安全防护设备的选择及人员培训和安全演练。安全防护设备的选择及人员培训和安全演练。 l 确定安全撤离路线，对周边群众进行硫化氢气体的危害及确定安全撤离路线，对周边群众进行硫化氢气体的危害及安全防护知识学习，妥善安置距井场周边安全防护知识学习，妥善安置距井场周边500500mm范围内居民范围内居民的日常生活。的日常生活。技术准备技术准备 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 井下工具串允许长度分析井下工具串允许长

43、度分析 水平气井试井工艺技术要点水平气井试井工艺技术要点 22max2dRRDL式中：式中： LmaxLmax工具串最大允许长度，工具串最大允许长度，mmDD油管内径，油管内径，mm；RR曲率半径，曲率半径，mm； d d工具串外径，工具串外径，mm。 （1） China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 式中：式中： 气体密度，气体密度，kg/mkg/m3 3 g g天然气相对密度；天然气相对密度； RR通用气体常数，通用气体常数，R=8315PamR=8315Pam3 3/(kmolk)/(kmolk)； T T温度，温度，K K； Z Z

44、气体偏差系数。气体偏差系数。井下工具串下入深度分析井下工具串下入深度分析 28.97gPRTZ静压测试静压测试 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 在测流压过程中，井下工具串受井筒天然气浮力在测流压过程中，井下工具串受井筒天然气浮力和天然气高速流动时的冲击力的作用。由于工具的存和天然气高速流动时的冲击力的作用。由于工具的存在减小了油管的过流面积，使流速大大增加在减小了油管的过流面积，使流速大大增加, , 同时压力同时压力计工具串受到的上顶力随流量的增大而增大。对于大计工具串受到的上顶力随流量的增大而增大。对于大斜度、水平气井，还需考虑

45、井斜角增大又减少了工具斜度、水平气井，还需考虑井斜角增大又减少了工具的重力。的重力。流压测试需考虑的问题流压测试需考虑的问题 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 式中：式中：气体平均流速，气体平均流速，m/sm/s； P P压力，压力，kPakPa； q qsc sc标准状态下气体流量，标准状态下气体流量，mm3 3/d/d； P Psc sc地面大气压力，地面大气压力，101.325 101.325 kPakPa； T Tsc sc地面温度，地面温度，293 293 k k； d d油管内径，油管内径，mm； Z Z气体偏差系数。气

46、体偏差系数。2101.32541864002931scqTZvPd （）（）（）（）（ ）（） （3） China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 井口防喷管用井口防喷管用4 4根钢丝绳绷紧，顶端用风动绞车或吊根钢丝绳绷紧，顶端用风动绞车或吊车轻微上提，使防喷管柱稳固。车轻微上提，使防喷管柱稳固。 计算井下工具串的最大允许下入长度计算井下工具串的最大允许下入长度 ，确定压力计，确定压力计下入深度。下入深度。 至少下入两只压力计至少下入两只压力计 。 合理控制注脂压力，保证注脂密封系统连续正常工合理控制注脂压力，保证注脂密封系统连续正常工作。作

47、。试井工艺技术试井工艺技术 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 保持储能瓶正常压力，确保在防喷管泄漏等紧保持储能瓶正常压力，确保在防喷管泄漏等紧急情况下液压防喷器能实现快速关闭。急情况下液压防喷器能实现快速关闭。 实时监测测试工具进入大斜度井段过程中钢丝实时监测测试工具进入大斜度井段过程中钢丝悬重的变化悬重的变化 大产量测试时应台阶式地逐步提高到设计产量，大产量测试时应台阶式地逐步提高到设计产量，同时密切监视井下测试工具串的悬重变化情况同时密切监视井下测试工具串的悬重变化情况 入井工具起出后，如再次入井测试，应清洗和入井工具起出后，如

48、再次入井测试，应清洗和检查清洗和检查整套井口压力控制设备和入井工具检查清洗和检查整套井口压力控制设备和入井工具进行，更换所有橡胶密封件，安装后进行试压。进行，更换所有橡胶密封件，安装后进行试压。 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院构造位置罗家寨潜伏构造罗家寨高点完钻层位飞三一完钻井深4143 m完井方式射孔人工井底4130.00m最大井斜99.85垂直井深3474.37 m入靶点(A点)3703 m出靶点(B点)4143 m产层顶界深3695.1 m水平段长540 m产气层位飞三飞一段射孔井段3695.14137.7 m地层压力40.

49、3764MPa地层温度87.02完井测试稳定油压12.51MPa套压10.94MPa测试产量302104m3/d井口最高关井压力31.3MPaH2S含量132.6 g/m3CO2 含量144.67 g/m3表表1 1 罗家罗家11 11H H井基本情况表井基本情况表 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院表表2 2 罗家罗家11 11H H试井地质方案试井地质方案 测试类型测试类型阶段名称阶段名称气产量（气产量（10104 4m m3 3/d/d）阶段时间（阶段时间（h h）测试要求测试要求静压、静温梯度下压力计预计6钢丝下压力计测试稳定

50、试井1开303井底井口同时测试2开603井底井口同时测试3开903井底井口同时测试4开1203井底井口同时测试压力恢复关井048井底井口同时测试起压力计起压力计，回放数据，重新编程,下压力计。预计9单产量压降706井底井口同时测试压力恢复072井底井口同时测试起压力计起压力计，回放数据，重新编程,。预计4井筒流压、流温梯度测试下压力计30预计5钢丝下压力计测试井口同时测试井筒流压、流温梯度测试压力计下到井底后，起压力计。60预计5钢丝起压力计测试井口同时测试测试放空气量与测试时间预计73.75104m3167China University of Petroleum, Beijing石油天然气

51、工程学院表表3 3 罗家罗家11 11H H试井作业项目试井作业项目 序号序号作业项目作业项目施工结果施工结果相应措施相应措施1通井用58mm通井规通至井深3380m(井斜47)，通井工具下滑不动。医疗、救护等相关单位值班。2下压力计测井筒静压、静温梯度井筒静压、静温梯度测试完后，压力计下至井深3350m(井斜46)处停置。医疗、救护等相关单位值班。3稳定试井1开3h，qg=29.97104m3/d，取气样。点火后缓慢开井放喷；医疗、救护等相关单位值班。2开3h，qg=64.12104m3/d，取气样。3开3h，qg=92.04104m3/d，取气样。4开3h，qg=115.26104m3/d

52、 ，取气样。(最大瞬时产量134104m3/d)4关井压力恢复测试1关井65h医疗、救护等相关单位值班。5起压力计，回放数据；下压力计至井深3350m。医疗、救护等相关单位值班。6单产量压降测试 5开6h，qg=79.33104m3/d，取气样。点火后缓慢开井放喷；医疗、救护等相关单位值班。7关井压力恢复测试2关井72h医疗、救护等相关单位值班。8起压力计，回放数据；下压力计测流压、流温梯度。6开3h，qg=36.32104m3/d点火后缓慢开井放喷；医疗、救护等相关单位值班。9起压力计测流压、流温梯度。7开3h，qg=63.83104m3/dChina University of Petro

53、leum, Beijing石油天然气工程学院采 油 树注 脂 密 封 撬 装 系 统高 压 放 喷 软 管试 井 钢 丝防 喷 管防 喷 器液 压 管 线液 压 管 线注 脂 管 线回 脂 管 线注 脂 短 节天 滑 轮地 滑 轮压 力 表井 口 电 子 压 力 计液 压 管 线图图1 1 罗家罗家11 11H H井试井井口压力控制系统示意图井试井井口压力控制系统示意图 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院钻 头 沙 溪 庙钻 头 钻 头 录 井 钢 丝油 管 井 下 安 全 阀 9 3 . 6 3悬 挂 器套 管 . 9 钻 头 3

54、9 9 5井 底. 5 （ 嘉 三 )钻 头 封 隔 器 3 3 9 8 . 6油 管 鞋 3 5 8 6 . 0 7绳 帽加 重 杆 7 . 2 8 重 量 7 1 . 5上 电 子 压 力 计 0 . 5 5下 电 子 压 力 计 0 . 9 0 3 3 0 0图图2 2 罗家罗家11 11H H井试井测试入井管串工具图井试井测试入井管串工具图 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 单套地面流程设备主要包括：节流管汇、蒸汽锅炉、单套地面流程设备主要包括：节流管汇、蒸汽锅炉、热交换器、分离器、数据自动采集系统、地面紧急关闭系热交换器、

55、分离器、数据自动采集系统、地面紧急关闭系统等统等 。罗家罗家11 11H H使用了三套地面使用了三套地面测试设备，采气井口生产测试设备，采气井口生产翼端接翼端接1 1套，压井翼端接两套；套，压井翼端接两套；流程共有流程共有8 8条管线，其中条管线，其中3 3条放喷管线接到燃烧池、条放喷管线接到燃烧池、3 3条测试管线接到燃烧池、条测试管线接到燃烧池、3 3套分套分离器的自动泄压管线汇集后由离器的自动泄压管线汇集后由1 1条管线接到燃烧池、条管线接到燃烧池、3 3套分套分离器出水管线汇集后由一条管线接到污水池；安装了离器出水管线汇集后由一条管线接到污水池；安装了 4 4个个液压液压紧急关闭阀，紧

56、急关闭阀，测试能力达到测试能力达到30030010104 4mm3 3/d/d 。罗家罗家11 11H H地面地面测试流程测试流程China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院图图3 3 罗家罗家11 11H H井试井地面测试流程图井试井地面测试流程图 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 罗家罗家11 11H H井是国内首次采用钢丝下测试工具在高含硫井是国内首次采用钢丝下测试工具在高含硫化氢水平气井中进行大产量试井，通过稳定试井和一系列化氢水平气井中进行大产量试井，通过稳定试井和一系列的

57、试井测试试验，取全取准了各项资料，获得的压力、温的试井测试试验，取全取准了各项资料，获得的压力、温度资料准确可靠，试井工艺成功。经试井分析解释：井筒度资料准确可靠，试井工艺成功。经试井分析解释：井筒静压力梯度：静压力梯度：0.002740.00274MPa/mMPa/m；606010104 4mm3 3/d/d下的流动压下的流动压力梯度为力梯度为0.00278 0.00278 MPa/mMPa/m；地层压力：地层压力：40.376440.3764MPaMPa；地地热增温率：热增温率：51.2351.23m/m/；地层温度：地层温度：87.0287.02；计算二项式；计算二项式绝对无阻流量绝对无

58、阻流量1026.771026.7710104 4mm3 3/d/d，指数式绝对无阻流量：指数式绝对无阻流量：1734.531734.5310104 4 mm3 3/d/d，表皮系数表皮系数-2.01-2.01，储层垂向渗透率：，储层垂向渗透率：2.402.401010-3-3mm2 2，水平渗透率水平渗透率170.572170.5721010-3-3mm2 2 。测试成果测试成果 China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院图图4 4 罗家罗家11 11H H稳定试井后关井双对数拟合分析图稳定试井后关井双对数拟合分析图 China Univer

59、sity of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院图图5 5 罗家罗家11 11H H稳定试井及关井压力变化拟合图稳定试井及关井压力变化拟合图China University of Petroleum, Beijing石油天然气工程学院 由于水平气井测试产量高、井斜大和测试工具长度的限制，由于水平气井测试产量高、井斜大和测试工具长度的限制，通过试井工具和钢丝的自重送入井工具有一定的局限性，对于通过试井工具和钢丝的自重送入井工具有一定的局限性，对于大产量测试也不可能将压力计送至入靶点或水平井段，无法测大产量测试也不可能将压力计送至入靶点或水平井段，无法测得产层中部的压力、温度

60、。本次试井前通井至斜深得产层中部的压力、温度。本次试井前通井至斜深33803380mm（井井斜角斜角4747）时工具已下滑不动，井下压力计测试停点斜深为）时工具已下滑不动，井下压力计测试停点斜深为33003300mm（垂深垂深32653265mm），），至入靶点斜深至入靶点斜深37333733mm（垂深垂深3505.333505.33mm）尚有尚有433433mm（垂深垂深240.33240.33mm）的距离。根据理论分的距离。根据理论分析，在这种测试条件下获取的数据，对计算地层渗透率、表皮析，在这种测试条件下获取的数据，对计算地层渗透率、表皮系数的影响不大，但不利于垂管流态和摩阻系数的分析和