CN109162698A - 新型詹姆斯端压法测井设备及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型詹姆斯端压法测井设备及测试方法。其特征在于主阀门上端连接三通接头，三通接头的上端通过法兰连接测试阀，测试阀的上端通过法兰连接录井仪固定装置，三通接头的旁侧为直管段，直管段右端通过法兰连接节流阀，节流阀右端通过法兰连接詹姆斯测试管道，詹姆斯测试管道后端连接消音器的进水管，消音器的排水管连接堰槽水箱，堰槽水箱的排水管连接排水渠。本发明通过端压法测算汽水总量评估单井热潜力，通过消音器进行汽、水分离，测定大气压力下汽、水流量和温度，通过压差测定蒸汽中不凝气体含量，使用井下动态温度确定焓值，确定闪蒸面进而确定阻垢剂成分和投加位置，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线。

Description

新型詹姆斯端压法测井设备及测试方法

技术领域

本发明属于地热井测试技术领域，具体涉及一种新型詹姆斯端压法测井设备及测试方法。

背景技术

现有地热井测试过程中也存在一些问题，①测试设备的詹姆斯管对空排放，对井场周边造成严重的热污染和噪声污染，端压表需要人现场目测，受、汽水结垢、天气气候等影响准确性不高；②测试设备没有进行集成，拼接较多，安装不方便，搬运不方便，自动化程度低；③测试设备的装配需要绞车的配合不方便，影响测试速度和效果；④地热水的流量测试，无法进行准确的汽、水分离，只能通过理论计算来大致分析在大气压下蒸汽和热水的流量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型詹姆斯端压法测井设备及测试方法的技术方案。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于包括主阀门、测试阀、节流阀、詹姆斯测试管道、消音器和堰槽水箱，主阀门下端设置在井口上，主阀门上端连接三通接头，三通接头的上端通过法兰连接测试阀，测试阀的上端通过法兰连接录井仪固定装置，三通接头的旁侧为直管段，直管段上安装压力表P2和温度表T1，直管段右端通过法兰连接节流阀，节流阀右端通过法兰连接詹姆斯测试管道，在詹姆斯测试管道上设置压力表P1，詹姆斯测试管道后端连接消音器的进水管，消音器的排水管连接堰槽水箱，堰槽水箱的排水管连接排水渠。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述井口上还设置空气管道辅助阀门和压力表辅助阀门，压力表辅助阀门上设置压力表P3。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述录井仪固定装置上设置PT测井仪入口。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述三通接头的直管段还设置有挂片取样口。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述消音器内部是一个空桶结构，空桶的中部设置碎石消音器，碎石消音器是由多个小孔状的网栅和碎石组合而成，碎石消音器与消音器筒壁上的进水管连通。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述堰槽水箱是一个开放式的储水箱，在堰槽水箱的后段设有三角堰流量计。

所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述压力表P1、压力表P2和压力表P3处均设置有压力传感器，温度表T1处设置有温度传感器。

所述的一种利用新型詹姆斯端压法测井设备进行地热井测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，根据地热井的闭井井口压力判断是否适用新型詹姆斯端压法测井设备及井口连接方式，新型詹姆斯端压法测井设备的三通接头与井口的主阀门直接法兰连接，安装完成后应不漏汽或水；如果是自喷井不需要引喷；

第二步，按照测试流程开展测井记录工作，所有数据都应准确无误，完整有效，如果闭井压力很低，而静态测试井下温度很高大于120℃，则该井可以通过引喷进行放喷试验；

第三步，做完所有测试工作后，分析评价单井产量，包括对测井数据分析处理，分别测定不同压力下的汽流量、水流量和温度，并测定分离蒸汽中的不凝气体含量，确定单井的热焓和热流体产量，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线等。

所述的一种利用新型詹姆斯端压法测井设备进行地热井测试的方法，其特征在于第二步中所述的测试流程如下：

1）安装好测井设备并固定好录井仪固定装置，先将PT测井仪的配重棒放置到井底最深处，再提出，开始静态压力-温度测试，将PT测井仪和配重棒连接好后从井口开始一直到配重棒刚触及的井底最深处以上三米的位置，完成后将PT测井仪提出井口，下载所有数据；

2）打开节流阀，放流；如果需要引喷使用空压机通过空气管道辅助阀门给井口加压，加压时井口主阀门必须关闭，等几个小时，再打开节流阀；

3）每隔十分钟记录井口压力表P3、直管段压力表P2和温度表T1的值，以及詹姆斯测试管道上压力表P1和堰槽水位h的值；

4）流量稳定后，开始动态流量-压力测试，从井口开始至PT测井仪的配重棒触及的井底最深处以上三米的位置，完成后提出井口，下载所有数据，将PT测井仪重新放下至主要生产区域的深度，固定PT测井仪并记录压力；

5）流量放喷八个小时后，关闭节流阀，关闭流量，之后两个小时继续记录井下压力；

6）从配重棒触及井底最深处以上三米往上，记录静态压力，下载数据；

7）使用堰槽液位和詹姆斯端压计算流量，使用井下动态温度检验热储量；

8）出力=流量/(生产区域动态压力-静态压力)；

9）使用压力-温度分布结果确定生产区域深度, 进行压力增长的预测分析。

本发明的有益效果：

1．消音器的设计，将詹姆斯测试管道直接连入消音器，在大气环境下消音器能解决地热流体释放能力消音问题同时确保蒸汽向上排入大气，将蒸汽和热水进行分流，测井产生的地热水可以放入排水渠进行冷却排放，在消音器里设置的碎石消音器能有效降低噪音；

2．堰槽水箱的设计，在堰槽水箱后段设有三角堰流量计，能够准确计量出热水流量，可以验证詹姆斯端压法的计算数据准确性；

3．在井口设有空气管道辅助阀门，便于对无法自喷的生产井进行引喷处理；

4．在压力表和温度表的位置设有压力传感器和温度传感器，可以将传感器数据引入测井控制电脑，同时可以对比压力表和温度表的读数是否准确；

5．在地热发电过程中除了要确定资源的热力参数外还要确认地热流体的水中物质化学成分，特别是对于结垢和腐蚀等问题有着重要的意义，例如确定阻垢剂成分，确定投加位置等，本设备设有挂片取样口，便于水样取样分析和挂片分析结垢，经过测井可以分析计算出汽水闪蒸面，确定阻垢剂成分和投加位置。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为消音器的结构示意图一；

图3为消音器的结构示意图二；

图4为三角堰流量计在堰槽水箱中的安装位置示意图；

图5为测量三角堰流量计液位高度h的示意图；

图中：1-井口，2-空气管道辅助阀门，3-压力表辅助阀门，4-主阀门，5-三通接头，6-测试阀，7-录井仪固定装置，8-挂片取样口，9-节流阀，10-詹姆斯测试管道，11-消音器，12-堰槽水箱，13-排水渠，14-进水管，15-排水管，16-碎石消音器，17-三角堰流量计。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

新型詹姆斯端压法测井设备，包括主阀门4、测试阀6、节流阀9、詹姆斯测试管道10、消音器11和堰槽水箱12，主阀门下端设置在井口1上，在井口1上还安装有空气管道辅助阀门2和压力表辅助阀门3，压力表辅助阀门3处设置压力表P3，根据压力表P3可以读出闭井压力，根据闭井压力可以分析判断是否需要压缩空气引喷，如果需要引喷连接空压机和压缩空气管道并打开空气管道辅助阀门即可引喷，三通接头5的上端用法兰连接测试阀6，测试阀的上端用法兰连接录井仪固定装置7，录井仪固定装置上设置PT测井仪入口，三通接头的旁侧用法兰连接直管段，直管段上安装压力表P2和温度表T1，直管段上还设置挂片取样口8，直管段用法兰连接节流阀9，节流阀后端用法兰连接詹姆斯测试管道10并安装压力表P1；将詹姆斯测试管道直接连接通入消音器的进水管14，消音器11的主要作用是一个在大气压力下进行汽水分离，另外一个就是降低噪音；消音器的排水管15连接堰槽水箱12，在堰槽水箱的后段设有三角堰流量计，堰槽水箱的排水管连接排水渠13，可以通过三角堰流量计17测量分离后热水的流量。

三通接头主要的作用是在动态测试时起到流量测试和PT测井仪下井的配合。

测试阀是PT测井仪下井时要打开，PT测井仪出井后要关闭的作用，有效隔离PT测井仪跟井口的录井仪固定装置。

录井仪固定装置是PT测井仪的防喷装置，它在测试时打开，PT测井仪通过录井仪固定装置下井时，地热流体不会喷出。

直管段上安装压力表P2和温度表T1能够测定动态时井口压力和温度，挂片取样口是进行水质分析取样及挂片结垢测试的专用口，该取样结构属于国内首创。

压力表P1、压力表P2和压力表P3处均设置有压力传感器，温度表T1处设置有温度传感器。

节流阀的作用是控制动态测试时的流量。

詹姆斯测试管道的压力表P1读数代入公式计算汽水总量。

消音器的作用是汽水分离和降低噪音，这样的好处是经过詹姆斯管的地热流体进行汽水分离后蒸汽排入大气不会烫伤井场的植被，地热水经过堰槽后排入导流渠不会污染周边地下水，也可以收集起来用于回灌试验。

消音器是一个利用汽、水重力分离原理和孔板降噪的原理的设备，消音器内部是一个空桶，空桶的中部是消音器的关键部件碎石消音器16，其是由很多小孔状的网栅和碎石组合而成，并与筒壁的进水管相连，詹姆斯端压管接入进水管，蒸汽通过消音器上部排入大气，热水通过消音器下部管道排入堰槽水箱。

消音器通过管道和法兰与堰槽水箱连接，通过设置在堰槽水箱后段的60度三角堰流量计，测量三角堰的液位高度h通过公式可以计算出地热水的流量；通过三角堰流量计的地热水可以排入排水渠不污染环境，或者可以收集起来用于回灌。

堰槽水箱就是一个开放式的储水箱，在堰槽水箱的后段设有三角堰流量计，三角堰流量计的作用就是测量热水的流量。

利用该设备进行地热井测试的方法，包括如下步骤：

第一步，根据地热井的闭井井口压力判断是否适用新型詹姆斯端压法测井设备及井口连接方式，新型詹姆斯端压法测井设备的三通接头与井口的主阀门直接法兰连接，安装完成后应不漏汽或水；如果是自喷井不需要引喷；

第二步，按照测试流程开展测井记录工作，所有数据都应准确无误，完整有效，如果闭井压力很低，而静态测试井下温度很高大于120℃，则该井可以通过引喷进行放喷试验；

第三步，做完所有测试工作后，分析评价单井产量，包括对测井数据分析处理，分别测定不同压力下的汽流量、水流量和温度，并测定分离蒸汽中的不凝气体含量，确定单井的热焓和热流体产量，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线等。

第二步中的测试流程如下：

1）安装好测井设备并固定好录井仪固定装置，先将PT测井仪的配重棒放置到井底最深处，再提出，开始静态压力-温度测试，将PT测井仪和配重棒连接好后从井口开始一直到配重棒刚触及的井底最深处以上三米的位置，完成后将PT测井仪提出井口，下载所有数据；

2）打开节流阀，放流；如果需要引喷使用空压机通过空气管道辅助阀门给井口加压，加压时井口主阀门必须关闭，等几个小时，再打开节流阀；

3）每隔十分钟记录井口压力表P3、直管段压力表P2和温度表T1的值，以及詹姆斯测试管道上压力表P1和堰槽水位h的值；

4）流量稳定后，开始动态流量-压力测试，从井口开始至PT测井仪的配重棒触及的井底最深处以上三米的位置，完成后提出井口，下载所有数据，将PT测井仪重新放下至主要生产区域的深度，固定PT测井仪并记录压力；

5）流量放喷八个小时后，关闭节流阀，关闭流量，之后两个小时继续记录井下压力；

6）从配重棒触及井底最深处以上三米往上，记录静态压力，下载数据；

7）使用堰槽液位和詹姆斯端压计算流量，使用井下动态温度检验热储量；

8）出力=流量/(生产区域动态压力-静态压力)；

9）使用压力-温度分布结果确定生产区域深度, 进行压力增长的预测分析。

在新型詹姆斯端压法测井设备在对井口压力≧0.1MPa的自喷井（不喷的井要引喷）测试评价时，包括以下步骤：

第一步，根据地热井的井口压力判断是否适用本设备及井口连接方式，原则上本设备三通与井口的主阀直接法兰连接，安装完成后应不漏汽（水），具体要求如下：

a. 井口主阀门的上法兰应与测井设备三通接头的下法兰完全匹配，垫片要符合井口温度和压力的要求，螺栓要对角紧固；

b. 三通接头上端固定的录井仪固定装置应与PT测井仪装配完整，PT测井仪安装重锤后通过录井仪固定装置、三通接头和主阀门可以下到井底，升降稳定有效；

c. 詹姆斯端压传感器稳定有效，现场压力表读数与压力传感器一致，堰槽液位传感器（三角堰流量计）稳定有效，传感器与现场读数一致；

d. 直管段温度传感器和压力传感器稳定有效，现场压力表、温度表的读数和传感器一致；

e. 引喷井空压机稳定运行，阀门开关有效；

f. 正式测试开始前，配重锤自行上下稳定有效。

第二步，按照测试流程开始测试，测试的过程中要定期检查电脑传感器记录数据与现场压力表、温度表等数据是否一致。

第三步，下载测试数据并输入电脑开始分析，其中关于流量的测试数据计算公式如下：

根据井下动态温度确定焓值，根据詹姆斯端压法公式计算出汽水总量，根据三角堰公式计算出地热水的流量，然后就可以计算出蒸汽的流量。根据能量守恒原理，就可以计算出不同压力下蒸汽流量和地热水的流量。根据饱和蒸汽性能曲线就能查出不同压力下饱和温度。根据蒸汽压力的变化就能计算出不凝气体的含量。

对单井放喷试验的要求可先用端压法测算单井的热潜力,准确测定则必须在井口进行汽、水分离（消音器就起到了汽水分离的作用），堰槽水箱的三角堰流量计就测定了大气压力下热水的流量，通过端压法和三角堰就计算出了大气压力下蒸汽的流量，根据能量守恒定律就能计算出不同压力下蒸汽和热水的流量，这在国内是第一次。

本发明压缩空气引喷在国内是首创，其引喷的方法中关于压力和时间的参数是特别重要的（引喷的核心是高压和长时间，必须将冷水压入储流层加热到再次汽化温度）。

本发明结合静态和动态的压力、温度数据，我们就能分析出地热生产井的产能不凝气体含量等。

本发明的设备能够反映出不同压力下的汽、水流量和温度，并测定分离蒸汽中的不凝气体含量，确定单井的热焓和热流体产量，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线。

本发明通过端压法测算汽水总量评估单井热潜力，通过消音器进行汽、水分离，测定大气压力下汽、水流量和温度，通过压差测定蒸汽中不凝气体含量，使用井下动态温度确定焓值，确定闪蒸面进而确定阻垢剂成分和投加位置，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线。

本发明的设备在原有詹姆斯端压法的原理基础上进行了创新设计，通过端压法计算公式（该公式是已知）计算出地热井的产能；同时，通过三角堰测量法（该公式是已知）能够在大气压力下复测和验证端压法的结果热水流量和蒸汽流量；结合PT测井仪能够模拟出生产井内的测井曲线；同时，大大提高了绘制曲线和分析的速度，可以通过曲线分析预测井的产能变化趋势，为电站的生产设计提供有效的设计依据。

Claims (9)

1.新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于包括主阀门、测试阀、节流阀、詹姆斯测试管道、消音器和堰槽水箱，主阀门下端设置在井口上，主阀门上端连接三通接头，三通接头的上端通过法兰连接测试阀，测试阀的上端通过法兰连接录井仪固定装置，三通接头的旁侧为直管段，直管段上安装压力表P2和温度表T1，直管段右端通过法兰连接节流阀，节流阀右端通过法兰连接詹姆斯测试管道，在詹姆斯测试管道上设置压力表P1，詹姆斯测试管道后端连接消音器的进水管，消音器的排水管连接堰槽水箱，堰槽水箱的排水管连接排水渠。

2.根据权利要求1所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述井口上还设置空气管道辅助阀门和压力表辅助阀门，压力表辅助阀门上设置压力表P3。

3.根据权利要求1所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述录井仪固定装置上设置PT测井仪入口。

4.根据权利要求1所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述三通接头的直管段还设置有挂片取样口。

5.根据权利要求1所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述消音器内部是一个空桶结构，空桶的中部设置碎石消音器，碎石消音器是由多个小孔状的网栅和碎石组合而成，碎石消音器与消音器筒壁上的进水管连通。

6.根据权利要求1所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述堰槽水箱是一个开放式的储水箱，在堰槽水箱的后段设有三角堰流量计。

7.根据权利要求2所述的新型詹姆斯端压法测井设备，其特征在于所述压力表P1、压力表P2和压力表P3处均设置有压力传感器，温度表T1处设置有温度传感器。

8.一种利用新型詹姆斯端压法测井设备进行地热井测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，根据地热井的闭井井口压力判断是否适用新型詹姆斯端压法测井设备及井口连接方式，新型詹姆斯端压法测井设备的三通接头与井口的主阀门直接法兰连接，安装完成后应不漏汽或水；如果是自喷井不需要引喷；

第二步，按照测试流程开展测井记录工作，所有数据都应准确无误，完整有效，如果闭井压力很低，而静态测试井下温度很高大于120℃，则该井可以通过引喷进行放喷试验；

第三步，做完所有测试工作后，分析评价单井产量，包括对测井数据分析处理，分别测定不同压力下的汽流量、水流量和温度，并测定分离蒸汽中的不凝气体含量，确定单井的热焓和热流体产量，绘制井口压力、产量与温度、流量和时间的关系曲线等。

9.根据权利要求8所述的一种利用新型詹姆斯端压法测井设备进行地热井测试的方法，其特征在于第二步中所述的测试流程如下：

1）安装好测井设备并固定好录井仪固定装置，先将PT测井仪的配重棒放置到井底最深处，再提出，开始静态压力-温度测试，将PT测井仪和配重棒连接好后从井口开始一直到配重棒刚触及的井底最深处以上三米的位置，完成后将PT测井仪提出井口，下载所有数据；

2）打开节流阀，放流；如果需要引喷使用空压机通过空气管道辅助阀门给井口加压，加压时井口主阀门必须关闭，等几个小时，再打开节流阀；

3）每隔十分钟记录井口压力表P3、直管段压力表P2和温度表T1的值，以及詹姆斯测试管道上压力表P1和堰槽水位h的值；

4）流量稳定后，开始动态流量-压力测试，从井口开始至PT测井仪的配重棒触及的井底最深处以上三米的位置，完成后提出井口，下载所有数据，将PT测井仪重新放下至主要生产区域的深度，固定PT测井仪并记录压力；

5）流量放喷八个小时后，关闭节流阀，关闭流量，之后两个小时继续记录井下压力；

6）从配重棒触及井底最深处以上三米往上，记录静态压力，下载数据；

7）使用堰槽液位和詹姆斯端压计算流量，使用井下动态温度检验热储量；

8）出力=流量/(生产区域动态压力-静态压力)；

9）使用压力-温度分布结果确定生产区域深度, 进行压力增长的预测分析。