用于油井套管的应力测试方法技术

本发明专利技术提供了一种用于油井套管的应力测试方法，测试方法包括以下步骤：S1、对设置于地层中的油井套管进行测试井段的选取，并对选取的测试井段打孔，以形成射孔井段；S2、向射孔井段中注水，停止注水后测试射孔井段对应位置处的岩石的瞬时闭合压力Ps；S3、将射孔井段中的水排出后，再次向射孔井段中注水，并测试射孔井段对应位置处的岩石的破裂重张压力Pr；S4、利用瞬时闭合压力和破裂重张压力进行计算，得到射孔井段对应位置处的岩石的最大水平主应力σHmax和最小水平主应力σHmin。利用上述应力值有效地对浅层超稠油油藏的最佳注汽压力进行确定，进而能够有效地提高注汽效率，降低蒸汽的热损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油开采
，具体而言，涉及一种用于油井套管的应力测试方法。
技术介绍
地应力是地壳固体介质受重力、地球构造力和天文动力以及探掘工程附加动力的作用,在介质内部单元引起响应变形的力学参数,也可简称为地壳内存在的应力。石油形成并赋存于地壳岩石中。地应力的大小及其变化是控制油气富集区分布、水力压裂裂缝扩展、储集层裂缝分布、油井套管长期外载以及钻井地层破裂压力、坍塌压力等各项参数的因素之一，也是油气田开发方案的制定及油井工程设计必不可缺少的基础数据。地应力研究在油田开发中的主要应用有：优化设计注采井网，提高采收率；确定合适的油层套管，避免油水井生产过程中发生套管变形，以致造成生产井报废；优化钻井设计方案，降低钻井工程事故；优化设计压裂施工方案，防止油井暴性水淹，改善压裂效果；确定最佳注水压力，提高注水效率，降低含水上升率；确定最佳注汽压力，提高注汽效率，降低蒸汽热损失。浅层超稠油油藏，埋藏深度在200～500米，地层温度下原油黏度大于50000mpa.s，该类油藏主要含油岩性为中细砂岩，其次为含砾砂岩和砂砾岩，胶结疏松至中等。储集空间以原生粒间孔为主，其次为次生粒间溶孔、粒内孔。该类油藏主要位于新疆油田，原油性质具胶质含量高、酸值高、粘度高和含蜡量低、含硫量低、凝固点低、沥青含量低、粘温反应敏感和原始溶解气油比低的特点，开采方式主要是注蒸汽热采。采用常规蒸汽吞吐方式开采难度大，采出程度低，经济效益差，国内外对于这类油藏采用的是SAGD的开采方式。SAGD开采分为循环预热阶段和采油生产阶段。在循环预热阶段，注汽井和生产井同时注蒸汽循环，在较短的时间内，实现油层均匀加热，使注汽井和生产井之间形成热力、水力连通，当连通段达到一定程度后，就转入采油生产阶段。地应力的确定是影响SAGD循环预热效果的一个重要因素，确定地应力并对其进行优化有利于注汽参数的优化与SAGD整体开发方案的设计，目前关于浅层超稠油油藏的地应力测试还没有开展过，因此开展浅层超稠油油藏的地应力测试研究很有必要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于油井套管的应力测试方法，以解决现有技术中无法开展浅层超稠油油藏的地应力测试的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于油井套管的应力测试方法，测试方法包括以下步骤：S1、对设置于地层中的油井套管进行测试井段的选取，并对选取的测试井段打孔，以形成射孔井段；S2、向射孔井段中注水，停止注水后测试射孔井段对应位置处的岩石的瞬时闭合压力Ps；S3、将射孔井段中的水排出后，再次向射孔井段中注水，并测试射孔井段对应位置处的岩石的破裂重张压力Pr；S4、利用瞬时闭合压力和破裂重张压力进行计算，得到射孔井段对应位置处的岩石的最大水平主应力σHmax和最小水平主应力σHmin。进一步地，在步骤S1与步骤S2之间，测试方法还包括：将地层管线送入油井套管中，地层管线包括顺次连接的油管段、循环阀、第一封隔器、射孔管段和第二封隔器，使第一封隔器和第二封隔器均卡封在油井套管中，其中，油管段、第一封隔器和射孔管段形成通路；且油管段的入口连接有地面管线，地面管线包括主管道和用于检测主管道的流体应力的第一应力传感器，第一应力传感器设置在主管道上，水泵与主管道连接以用于给地层管线注水，且主管道与油管段连通。进一步地，油管段和第一封隔器之间连通并设置有循环阀，循环阀还与油井套管连通，在步骤S1与步骤S2之间，测试方法还包括：关闭循环阀，以阻断油管段与油井套管之间的连通，并使射孔井段位于第一封隔器和第二封隔器之间。进一步地，在步骤S2中，开启水泵向油管段中送水，当第一应力传感器测量的应力值开始下降时，关闭水泵；画出井底压力随关闭水泵后时间的开方的变化曲线，井底压力为油管段的管口至射孔井段之间的水的重量产生的静水压力与流经第一应力传感器的应力值之和，静水压力为ρgH，其中，ρ为水的密度，H为井底垂直深度，g为重力加速度，且井底压力随关闭水泵后时间的开方的变化曲线包括依次连接的第一直线段、曲线段和第二直线段，第一直线段的延伸线和第二直线段的延伸线的交点对应的应力值为瞬时闭合压力Ps。进一步地，在步骤S3中，流经第一应力传感器的水的应力值随时间的变化率小于0.02Mpa/min时，打开第一应力传感器和水泵之间的回流阀门，以将油井套管中的水排出。进一步地，在步骤S3中，开启水泵向油管段送水，画出流经第一应力传感器的应力值随时间的变化曲线，并对应力值随时间的变化曲线作切线，切线的斜率开始变化时的切点对应的应力值为破裂重张压力Pr。进一步地，在步骤S4中，通过公式σHmax＝3σHmin-Pr-Po得到最大水平主应力σHmax，并通过公式σHmin＝Ps得到最小水平主应力σHmin，其中，Po＝ρgH，ρ为水的密度；H为井底垂直深度；g为重力加速度。进一步地，在关闭循环阀以阻断油管段与油井套管之间的连通的步骤之前，开启水泵向油管段中和油井套管中送水；以及在关闭循环阀以阻断油管段与油井套管之间的连通的步骤之后，打开油井套管的闸门，并设定水泵的压力为10～15MPa，并保持5～10min后，当第一应力传感器的压降小于0.5Mpa时，关闭水泵，并执行步骤S2。进一步地，在关闭循环阀以阻断油管段与油井套管之间的连通的步骤中，向油管段内投球，以打压循环阀，使循环阀关闭。进一步地，测试方法还包括：在依次执行步骤S1至步骤S4之后，重复执行步骤S3至步骤S4。进一步地，在步骤S4的步骤之后，方法还包括：S5、将地层管线提出油井套管。进一步地，在步骤S5中，将地层管线上提，以将第一封隔器和第二封隔器解封后静置10min以上，再提出油井套管。进一步地，在步骤S1中，选取的测试井段为多个，各测试井段分别位于油藏盖层、油层或油藏底层。进一步地，在步骤S1中，形成的射孔井段沿轴向上的射孔密度为12～36孔/m，射孔井段的长度为0.5～1m。进一步地，地层管线包括顺次连接的自封封井器、油管段、循环阀、水力锚、第一封隔器、射孔管段、第二封隔器以及第二应力传感器。进一步地，在步骤S1和步骤S2之间，开启水泵向地面管线送水，设定水泵的压力为5～10MPa，并保持5～15min后，地面管线不漏水，且当第一应力传感器的压降小于0.5Mpa时，执行步骤S2。应用本专利技术的技术方案，本专利技术提供了一种用于油井套管的应力测试方法，由于该测试方法通过将射孔管段通入流体，以对测试段进行加压，并对测试段对应的岩石处的应力值进行测试，从而可以通过测试结果计算出测试段对应位置处的岩石的最大主应力值和最小水平主应力值，并利用上述应力值有效地对浅层超稠油油藏的最佳注汽压力进行确定，进而能够有效地提高注汽效率，降低蒸汽的热损失。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术实施方式所提供的用于油井套管的应力测试方法的流程示意图；图2示出了本专利技术实施方式所提供的设置于地层中的部分应力测试装置的示意图；图3示出了本专利技术实施方式所提供的设置于地面上的部分地面管线的示意图；图4示出了本专利技术实施例1提供的用于油井套管的应力测试方法中井底压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油井套管的应力测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：S1、对设置于地层中的油井套管进行测试井段的选取，并对选取的所述测试井段打孔，以形成射孔井段；S2、向所述射孔井段中注水，停止注水后测试所述射孔井段对应位置处的岩石的瞬时闭合压力Ps；S3、将所述射孔井段中的水排出后，再次向所述射孔井段中注水，并测试所述射孔井段对应位置处的岩石的破裂重张压力Pr；S4、利用所述瞬时闭合压力和所述破裂重张压力进行计算，得到所述射孔井段对应位置处的岩石的最大水平主应力σHmax和最小水平主应力σHmin。

【技术特征摘要】
1.一种用于油井套管的应力测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：S1、对设置于地层中的油井套管进行测试井段的选取，并对选取的所述测试井段打孔，以形成射孔井段；S2、向所述射孔井段中注水，停止注水后测试所述射孔井段对应位置处的岩石的瞬时闭合压力Ps；S3、将所述射孔井段中的水排出后，再次向所述射孔井段中注水，并测试所述射孔井段对应位置处的岩石的破裂重张压力Pr；S4、利用所述瞬时闭合压力和所述破裂重张压力进行计算，得到所述射孔井段对应位置处的岩石的最大水平主应力σHmax和最小水平主应力σHmin。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S1与步骤S2之间，所述测试方法还包括：将地层管线送入所述油井套管中，所述地层管线包括顺次连接的油管段、循环阀、第一封隔器、射孔管段和第二封隔器，使所述第一封隔器和所述第二封隔器均卡封在所述油井套管中，其中，所述油管段、所述第一封隔器和所述射孔管段形成通路；且所述油管段的入口连接有地面管线，所述地面管线包括主管道和用于检测所述主管道的流体应力的第一应力传感器，所述第一应力传感器设置在所述主管道上，水泵与所述主管道连接以用于给所述地层管线注水，且所述主管道与所述油管段连通。3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述油管段和所述第一封隔器之间连通并设置有循环阀，所述循环阀还与油井套管连通，在所述步骤S1与步骤S2之间，所述测试方法还包括：关闭所述循环阀，以阻断所述油管段与所述油井套管之间的连通，并使所述射孔井段位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间。4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S2中，开启所述水泵向所述油管段中送水，当所述第一应力传感器测量的应力值开始下降时，关闭所述水泵；画出井底压力随关闭所述水泵后时间的开方的变化曲线，所述井底压力为所述油管段的管口至射孔井段之间的水的重量产生的静水压力与流经所述第一应力传感器的应力值之和，所述静水压力为ρgH，其中，ρ为水的密度，H为井底垂直深度，g为重力加速度，且所述井底压力随关闭所述水泵后时间的开方的变化曲线包括依次连接的第一直线段、曲线段和第二直线段，所述第一直线段的延伸线和所述第二直线段的延伸线的交点对应的所述应力值为所述瞬时闭合压力Ps。5.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S3中，流经所述第一应力传感器的水的应力值随时间的变化率小于0.02Mpa/min时，打开所述第一应力传感器和所述水泵之间的回流阀门，以将所述油井套管中的水排出。6.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S3中，开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，陈森，黄勇，游红娟，郭文德，何小东，李林，蒲丽萍，伍文英，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11