本發(fā)明涉及石油開采技術領域，具體而言，涉及一種用于油井套管的應力測試方法。

背景技術：

地應力是地殼固體介質受重力、地球構造力和天文動力以及探掘工程附加動力的作用,在介質內部單元引起響應變形的力學參數,也可簡稱為地殼內存在的應力。石油形成并賦存于地殼巖石中。地應力的大小及其變化是控制油氣富集區(qū)分布、水力壓裂裂縫擴展、儲集層裂縫分布、油井套管長期外載以及鉆井地層破裂壓力、坍塌壓力等各項參數的因素之一，也是油氣田開發(fā)方案的制定及油井工程設計必不可缺少的基礎數據。地應力研究在油田開發(fā)中的主要應用有：優(yōu)化設計注采井網，提高采收率；確定合適的油層套管，避免油水井生產過程中發(fā)生套管變形，以致造成生產井報廢；優(yōu)化鉆井設計方案，降低鉆井工程事故；優(yōu)化設計壓裂施工方案，防止油井暴性水淹，改善壓裂效果；確定最佳注水壓力，提高注水效率，降低含水上升率；確定最佳注汽壓力，提高注汽效率，降低蒸汽熱損失。

淺層超稠油油藏，埋藏深度在200～500米，地層溫度下原油黏度大于50000mpa.s，該類油藏主要含油巖性為中細砂巖，其次為含礫砂巖和砂礫巖，膠結疏松至中等。儲集空間以原生粒間孔為主，其次為次生粒間溶孔、粒內孔。該類油藏主要位于新疆油田，原油性質具膠質含量高、酸值高、粘度高和含蠟量低、含硫量低、凝固點低、瀝青含量低、粘溫反應敏感和原始溶解氣油比低的特點，開采方式主要是注蒸汽熱采。采用常規(guī)蒸汽吞吐方式開采難度大，采出程度低，經濟效益差，國內外對于這類油藏采用的是SAGD的開采方式。SAGD開采分為循環(huán)預熱階段和采油生產階段。在循環(huán)預熱階段，注汽井和生產井同時注蒸汽循環(huán)，在較短的時間內，實現油層均勻加熱，使注汽井和生產井之間形成熱力、水力連通，當連通段達到一定程度后，就轉入采油生產階段。

地應力的確定是影響SAGD循環(huán)預熱效果的一個重要因素，確定地應力并對其進行優(yōu)化有利于注汽參數的優(yōu)化與SAGD整體開發(fā)方案的設計，目前關于淺層超稠油油藏的地應力測試還沒有開展過，因此開展淺層超稠油油藏的地應力測試研究很有必要。

技術實現要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于油井套管的應力測試方法，以解決現有技術中無法開展淺層超稠油油藏的地應力測試的問題。

為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于油井套管的應力測試方法，測試方法包括以下步驟：S1、對設置于地層中的油井套管進行測試井段的選取，并對選取的測試井段打孔，以形成射孔井段；S2、向射孔井段中注水，停止注水后測試射孔井段對應位 置處的巖石的瞬時閉合壓力P_s；S3、將射孔井段中的水排出后，再次向射孔井段中注水，并測試射孔井段對應位置處的巖石的破裂重張壓力P_r；S4、利用瞬時閉合壓力和破裂重張壓力進行計算，得到射孔井段對應位置處的巖石的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin。

進一步地，在步驟S1與步驟S2之間，測試方法還包括：將地層管線送入油井套管中，地層管線包括順次連接的油管段、循環(huán)閥、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；且油管段的入口連接有地面管線，地面管線包括主管道和用于檢測主管道的流體應力的第一應力傳感器，第一應力傳感器設置在主管道上，水泵與主管道連接以用于給地層管線注水，且主管道與油管段連通。

進一步地，油管段和第一封隔器之間連通并設置有循環(huán)閥，循環(huán)閥還與油井套管連通，在步驟S1與步驟S2之間，測試方法還包括：關閉循環(huán)閥，以阻斷油管段與油井套管之間的連通，并使射孔井段位于第一封隔器和第二封隔器之間。

進一步地，在步驟S2中，開啟水泵向油管段中送水，當第一應力傳感器測量的應力值開始下降時，關閉水泵；畫出井底壓力隨關閉水泵后時間的開方的變化曲線，井底壓力為油管段的管口至射孔井段之間的水的重量產生的靜水壓力與流經第一應力傳感器的應力值之和，靜水壓力為ρgH，其中，ρ為水的密度，H為井底垂直深度，g為重力加速度，且井底壓力隨關閉水泵后時間的開方的變化曲線包括依次連接的第一直線段、曲線段和第二直線段，第一直線段的延伸線和第二直線段的延伸線的交點對應的應力值為瞬時閉合壓力P_s。

進一步地，在步驟S3中，流經第一應力傳感器的水的應力值隨時間的變化率小于0.02Mpa/min時，打開第一應力傳感器和水泵之間的回流閥門，以將油井套管中的水排出。

進一步地，在步驟S3中，開啟水泵向油管段送水，畫出流經第一應力傳感器的應力值隨時間的變化曲線，并對應力值隨時間的變化曲線作切線，切線的斜率開始變化時的切點對應的應力值為破裂重張壓力P_r。

進一步地，在步驟S4中，通過公式σ_Hmax＝3σ_Hmin-P_r-P_o得到最大水平主應力σ_Hmax，并通過公式σ_Hmin＝P_s得到最小水平主應力σ_Hmin，其中，P_o＝ρgH，ρ為水的密度；H為井底垂直深度；g為重力加速度。

進一步地，在關閉循環(huán)閥以阻斷油管段與油井套管之間的連通的步驟之前，開啟水泵向油管段中和油井套管中送水；以及在關閉循環(huán)閥以阻斷油管段與油井套管之間的連通的步驟之后，打開油井套管的閘門，并設定水泵的壓力為10～15MPa，并保持5～10min后，當第一應力傳感器的壓降小于0.5Mpa時，關閉水泵，并執(zhí)行步驟S2。

進一步地，在關閉循環(huán)閥以阻斷油管段與油井套管之間的連通的步驟中，向油管段內投球，以打壓循環(huán)閥，使循環(huán)閥關閉。

進一步地，測試方法還包括：在依次執(zhí)行步驟S1至步驟S4之后，重復執(zhí)行步驟S3至步驟S4。

進一步地，在步驟S4的步驟之后，方法還包括：S5、將地層管線提出油井套管。

進一步地，在步驟S5中，將地層管線上提，以將第一封隔器和第二封隔器解封后靜置10min以上，再提出油井套管。

進一步地，在步驟S1中，選取的測試井段為多個，各測試井段分別位于油藏蓋層、油層或油藏底層。

進一步地，在步驟S1中，形成的射孔井段沿軸向上的射孔密度為12～36孔/m，射孔井段的長度為0.5～1m。

進一步地，地層管線包括順次連接的自封封井器、油管段、循環(huán)閥、水力錨、第一封隔器、射孔管段、第二封隔器以及第二應力傳感器。

進一步地，在步驟S1和步驟S2之間，開啟水泵向地面管線送水，設定水泵的壓力為5～10MPa，并保持5～15min后，地面管線不漏水，且當第一應力傳感器的壓降小于0.5Mpa時，執(zhí)行步驟S2。

應用本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明提供了一種用于油井套管的應力測試方法，由于該測試方法通過將射孔管段通入流體，以對測試段進行加壓，并對測試段對應的巖石處的應力值進行測試，從而可以通過測試結果計算出測試段對應位置處的巖石的最大主應力值和最小水平主應力值，并利用上述應力值有效地對淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力進行確定，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明實施方式所提供的用于油井套管的應力測試方法的流程示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施方式所提供的設置于地層中的部分應力測試裝置的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實施方式所提供的設置于地面上的部分地面管線的示意圖；

圖4示出了本發(fā)明實施例1提供的用于油井套管的應力測試方法中井底壓力隨時間的開方的變化曲線；以及

圖5示出了本發(fā)明實施例1提供的用于油井套管的應力測試方法中流經第一應力傳感器的應力值隨時間的變化曲線。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述做出相應解釋。

由背景技術可知，現有技術中關于淺層超稠油油藏的地應力測試還沒有開展過。本發(fā)明的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提供了一種用于油井套管的應力測試方法，如圖1所示，該測試方法包括以下步驟：S1、對設置于地層中的油井套管進行測試井段的選取，并對選取的測試井段打孔，以形成射孔井段；S2、向射孔井段中注水，并測試射孔井段對應位置處的巖石的瞬時閉合壓力P_s；S3、將射孔井段中的水排出后，再次向射孔井段中注水，并測試射孔井段對應位置處的巖石的破裂重張壓力P_r；S4、利用瞬時閉合壓力和破裂重張壓力進行計算，得到射孔井段對應位置處的巖石的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin。

由于本發(fā)明的上述方法中通過將射孔管段通入流體，以對測試段進行加壓，并對測試段對應的巖石處的應力值進行測試，從而可以通過測試結果計算出測試段對應位置處的巖石的最大主應力值和最小水平主應力值，并利用上述應力值有效地對淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力進行確定，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。

一種可以應用于本發(fā)明的上述方法的應力測試裝置如圖2和圖3所示，包括：地層管線，包括順次連接的油管段20、循環(huán)閥30、第一封隔器40、射孔管段50、第二封隔器60，其中，油管段20、第一封隔器40和射孔管段50組成通路，循環(huán)閥30控制油管段20和油井套管10的連通，且地層管線設置于油井套管10中；地面管線，包括主管道70和用于檢測主管道70的流體應力的第一應力傳感器80，第一應力傳感器80設置在主管道70上，且主管道70與油管段20連通；水泵90，水泵90與地面管線的主管道70連接，用于給地層管線注水；數據采集器100，數據采集器100與第一應力傳感器80連接；用于對流體應力進行顯示和計算的主控機110，與數據采集器100連接。

上述應力測試裝置由于具有第一封隔器、射孔管段、第二封隔器和第一應力傳感器，從而可以通過第一封隔器和第二封隔器將油井套管的測試段隔離出來，再通過射孔管段進入流體對測試段進行加壓，并利用第一應力傳感器對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試，從而通過測試結果計算出測試段處的最大主應力值和最小水平主應力值，并 利用上述應力值有效地對淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力進行確定，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，第一封隔器40和第二封隔器60將油井套管10分隔為三個腔體，射孔管段50位于第一封隔器40與第二封隔器60之間形成的腔體內，油管段20位于三個腔體中遠離第二封隔器60的腔體內，地層管線還包括用于檢測射孔管段50內的流體應力的第二應力傳感器120，第二應力傳感器120位于三個腔體中遠離第一封隔器40的腔體中并與第二封隔器60連接，如圖2所示。

在上述優(yōu)選地實施方式中，由于射孔管段50位于第一封隔器40與第二封隔器60之間形成的腔體內，從而當向應力測試裝置中的油管段20注水時，水會從射孔管段50的孔眼流出進入到腔體中并對測試段進行加壓，并且不會從該腔體中流出，進而可以有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試；并且由于第二封隔器60還連接有第二應力傳感器120，上述腔體中的水在回流時能夠直接通過第二封隔器60流入第二傳感器，由于第二應力傳感器設置于地下，因此相比于第一應力傳感器更接近于測試段，從而應用第二應力傳感器能夠更為準確的對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，地層管線還包括水力錨130，且循環(huán)閥30和第一封隔器40通過水力錨130連接，如圖2所示。當向應力測試裝置中的油管段20注水時，水在通過循環(huán)閥30后會對水力錨130產生壓力，從而使水力錨130開啟并卡緊油井套管10，進而有效地防止了流入油管段20與油井套管10之間的水向測試段的泄露，實現了對測試段更為穩(wěn)定的加壓，更為有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，地層管線還包括盲堵板140，且射孔管段50和第二封隔器60通過盲堵板140連接，如圖2所示。上述盲堵板140能夠有效地將射孔管段50和第二封隔器60進行分隔，從而使流入射孔管段50的水直接從射孔管段50的孔眼流出，而不會流入到第二封隔器60中，進而實現了對測試段更為穩(wěn)定地進行加壓，更為有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。更為優(yōu)選地，第一封隔器40和射孔管段50之間還連通設置有油管短接210。上述油管短接210能夠有效地縮短射孔管段50的長度，從而使通入射孔管段50的水通過孔眼更為有效地對測試段進行加壓。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，地面管線還包括設置于油管段20和水泵90之間的主管道70上的第一閥門150和第一流量計160，第一流量計160與數據采集器100連接，第一閥門150、第一流量計160和第一應力傳感器80沿主管道70由水泵90向油管段20的方向間隔設置，如圖3所示。上述第一閥門150用于控制水通過水泵90向地層管線的流入，當控制上述第一閥門150，以將水通過水泵90向地層管線流入，設置于主管道70上的第一流量計160能夠實時對流入地層管線的水的流量進行檢測，從而有效地對測試段進行加壓，進而更為有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，地面管線還可以包括：回流管道170，回流管道170的第一端與主管道70連接；回流容器180，回流管道170的第二端與回流容器180的入口連接， 回流容器180的出口與水泵90連接，如圖3所示。由于水泵90連接有回流容器180，從而能夠利用水泵90將回流容器180中的水直接抽出送入到地層管線中，并且當水從地層管線中回流出來時，能夠直接流回回流容器180中，實現了水在地層管線和地面管線中的循環(huán)利用。

在上述優(yōu)選的實施方式中，地面管線還可以包括第二閥門190和第二流量計200，第二流量計200和第二閥門190沿回路管道的第一端向回流管道170的第二端的方向間隔設置在回流管道170上，第二流量計200與數據采集器100連接，如圖3所示。上述第二閥門190用于控制水從地層管線向回流容器180的回流，當控制上述第二閥門190，以將流出地層管線的水回流至回流容器180時，設置于回流管道170上的第二流量計200能夠實時對流出地層管線的水的流量進行檢測，從而實現了對測試段的有效加壓及對水的迅速回流，進而更為有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，射孔管段50沿軸向上的射孔密度為12～36孔/m。更為優(yōu)選地，射孔管段50的長度為0.5～1m。在上述優(yōu)選的參數范圍內，水在通入射孔管段50時能夠更為有效和迅速地從孔眼中流入測試段對應的腔體中，從而能夠更為有效和迅速地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，優(yōu)選地，油管段20的直徑與油井套管10的直徑之比為2:5～3:5。由于上述油管段20具有上述優(yōu)選的直徑范圍，從而能夠將該油管段20更為迅速地設置于油井套管10中，以使油管段20于油井套管10具有合適的距離，還能夠保證流入較多的水對測試段進行加壓，進而更為迅速地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述油管段20的直徑為73mm，上述油井套管10的直徑為177.8mm，此時，油管段20的厚度可以為9.19mm。

在本發(fā)明提供的應力測試裝置中，數據采集器100用于對第一應力傳感器、第二應力傳感器、第一流量計160和第二流量計200測量的數據進行采集，主控機110用于對采集的上述數據進行計算和顯示。

上述應力測試裝置中，封隔器的型號可以為KCZ231/145×62-120/30，封隔器的型號可以為KCZ331/150×62-120/30，水力錨的型號可以為KCSLM8Z/145×62，油管段和油管短接可以為油田常用的UP TGB油管。

并且，當油井套管10具有多個由上到下設置于地層中的待測段時，在將應力測試裝置設置于油井套管10中時，可以首先將應力測試裝置中的射孔管段50對應于最下面的待測段，待對該待測段所對應的巖石處的應力值測試完畢后，將應力測試裝置中的油管段20上提，以將射孔管段50對應于由下往上的第二個待測段，以此類推能夠實現對多個測試段的測試。

下面將結合圖2和圖3更詳細地描述根據本發(fā)明提供的用于油井套管的應力測試方法的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員。

首先，執(zhí)行步驟S1：對設置于地層中的油井套管10進行測試井段的選取，并對選取的測試井段打孔，以形成射孔井段。優(yōu)選地，在步驟S1中，選取的測試井段為多個，各測試井段分別位于油藏蓋層、油層或油藏底層；并且，形成的射孔井段的長度與射孔密度與射孔管段對應，射孔井段的射孔密度為12～36孔/m，射孔井段的長度為0.5～1m。采用上述優(yōu)選的參數范圍，能夠在對射孔井段(即測試段)的注水過程中，實現對測試段處巖石的有效加壓。

在完成步驟S1之后，執(zhí)行步驟S2：向射孔井段中注水，停止注水后測試射孔井段對應位置處的巖石的瞬時閉合壓力P_s。將水注入射孔井段(即測試段)，以給測試段加壓，壓力會隨著水的不斷注入而迅速增高，由于射孔周邊的應力集中，測試段處的巖石在足夠大的液壓作用下，將會在最小切向應力的位置上產生破裂，也就是在垂直于最小水平主應力的方向開裂。此時的臨界壓力值為巖石的初次破裂壓力P_b，巖石一旦產生裂縫，壓力將急劇下降。若繼續(xù)保持排量加壓，裂縫將保持張開并向縱深處延伸。在停止注水后壓力將急劇下降，之后，隨著液體向地層的滲入，壓力將緩慢下降。在巖體應力的作用下，裂縫趨于閉合。當裂縫處于臨界閉合狀態(tài)時的壓力即為瞬時閉合壓力P_s。

根據水壓致裂應力測量理論,水壓破裂縫總是在最大水平主應力方向的孔壁上垂直或近垂直地首先產生，水壓破裂面總是在垂直于最小水平主應力方向的平面內擴展，因此，作用在水壓破裂面上的法向應力，即瞬時閉合壓力P_s，等于地殼中的最小水平主應力，瞬時閉合壓力P_s可以通過畫關系曲線來確定，關系曲線為停泵后壓力隨時間開方變化的曲線，在停泵初期裂縫未閉合時曲線的切線與停泵后期裂縫閉合后曲線的切線，是兩條斜率不同的直線，兩條直線的交點對應著裂縫臨界關閉狀態(tài)，這個交點的值也就是瞬時閉合壓力P_s。在上述應力值隨時間的開方的變化曲線中，應力值的最大值即為巖石的初次破裂壓力P_b。

在一種優(yōu)選的實施方式中，在步驟S1與步驟S2之間，測試方法還包括：將地層管線送入油井套管10中，地層管線包括順次連接的油管段20、循環(huán)閥30、第一封隔器40、射孔管段50和第二封隔器60，使第一封隔器40和第二封隔器60均卡封在油井套管10中，其中，油管段20、第一封隔器40和射孔管段50形成通路；且油管段20的入口連接有地面管線，地面管線包括主管道70和用于檢測主管道70的流體應力的第一應力傳感器80，第一應力傳感器80設置在主管道70上，水泵90與主管道70連接以用于給地層管線注水。地面管線還可以包括數據采集器100和主控機110，數據采集器100與第一應力傳感器80連接，用于對流過第一應力傳感器80的水的應力進行采集，主控機110與數據采集器100連接，用于對采集的應力進行顯示和計算；且當地面管線還包括回流管道170和上述回流容器180時，在步驟S2中，可以利用水泵90將回流容器180中的水直接抽出送入到地層管線中，且主管道70與油管段20連通。

地層管線還可以包括順次連接的自封封井器、油管段20、循環(huán)閥30、水力錨130、第一封隔器40、射孔管段50、第二封隔器60以及第二應力傳感器120。即地層管線還包括連接設置于循環(huán)閥30和第一封隔器40之間的水力錨130，以及對應射孔管段50設置于第二封隔器60另一端的第二應力傳感器120。上述水力錨130在受到水壓后能夠將油井套管10卡緊，進而能夠有效地防止流入油管段20與油井套管10之間的水向測試段的泄露，實現了對測試段 更為穩(wěn)定的加壓，更為有效地對測試段對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試；并且，射孔井段中的水在回流時能夠直接通過第二封隔器60流入第二應力傳感器120，由于第二應力傳感器120設置于地下，因此相比于第一應力傳感器80更接近于測試段，從而應用第二應力傳感器120能夠更為準確的對應的巖石處的瞬時閉合壓力和重張壓力進行測試。更為優(yōu)選地，第一封隔器40和射孔管段50之間還連通設置有油管短接210。上述油管短接210能夠有效地縮短射孔管段50的長度，從而使通入射孔管段50的水通過孔眼更為有效地對測試段進行加壓。

在步驟S1和步驟S2之間，本申請用于油井套管10應力的測試方法還可以包括：開啟水泵90向地面管線送水，設定水泵90的壓力為5～10MPa，并保持5～15min后，當第一應力傳感器80的壓降小于0.5Mpa時，執(zhí)行步驟S2。上述方法能夠保證地面管線具有較好的密封性能，有效地避免了水在輸送過程中從地面管線漏出。

當將上述地層管線送入油井套管10中，并且油管段20的入口連接有上述地面管線時，油管段20和第一封隔器40之間還可以連通并設置有循環(huán)閥30，且循環(huán)閥30還與油井套管10連通，此時在步驟S1與步驟S2之間，測試方法還可以包括：關閉循環(huán)閥30，以阻斷油管段20與油井套管10之間的連通，并使射孔井段位于第一封隔器40和第二封隔器60之間?？梢韵蛴凸芏?0內投球，以打壓循環(huán)閥30，使循環(huán)閥30關閉。通過向上述循環(huán)閥30投球，使球卡在循環(huán)閥30中，從而使循環(huán)閥30還與油井套管10之間的通道關閉，此時若再向油管段20中注入，能夠保證水不會從循環(huán)閥30流入油井套管10中，進而使水通過循環(huán)閥30流入到射孔管段50中，再通過孔眼進入到測試段中。

在上述優(yōu)選的實施方式中，更為優(yōu)選地，在關閉循環(huán)閥30以阻斷油管段20與油井套管10之間的連通的步驟之前，開啟水泵90向油管段20中和油井套管10中送水；以及在關閉循環(huán)閥30以阻斷油管段20與油井套管10之間的連通的步驟之后，打開油井套管10的閘門，并設定水泵90的壓力為10～15MPa，并保持5～10min后，當第一應力傳感器80的壓降小于0.5Mpa時，關閉水泵90，并執(zhí)行步驟S2。

打開上述油井套管10的閘門，是為了驗證第一封隔器40的密封性，如果第一封隔器40密封效果好，第一封隔器40與油井套管10之間不存在壓力傳遞，且油井套管10內不會有液體返出，如果第一封隔器40密封效果不好，會存在壓力傳遞，油井套管10內會有液體返出，如果不打開油井套管10的閘門就無法判斷是否有液體返出；水泵的壓力為10～15MPa，停泵后關閉進口閘門，保持5～15min后，第一應力傳感器80的壓降小于0.5Mpa。這是為了驗證兩個封隔器的密封性，如果密封效果好，會形成封閉空間，沒有泄壓通道，停泵后壓力基本不會降低，壓降如果低于0.5MPa，說明密封效果后；如果密封效果不好，會存在泄壓通道，壓力會下降比較快，大于0.5MPa的話，封隔器密封效果不合格。

在一種優(yōu)選的實施方式中，當采用上述的地層管線和上述地面管線時，獲得上述瞬時閉合壓力P_s的具體方法為：在步驟S2中，開啟水泵90向油管段20中送水，當第一應力傳感器80測量的應力值開始下降時，關閉水泵90；畫出井底壓力隨關閉水泵90后時間的開方的變化曲線，其中，井底壓力為油管段的管口至射孔井段之間的水的重量產生的靜水壓力與流經 第一應力傳感器的應力值之和，靜水壓力為ρgH，其中，ρ為水的密度，H為井底垂直深度，g為重力加速度，且井底壓力隨關閉水泵后時間的開方的變化曲線包括依次連接的第一直線段、曲線段和第二直線段，第一直線段的延伸線和第二直線段的延伸線的交點對應的應力值為瞬時閉合壓力P_s。

在完成步驟S2之后，執(zhí)行步驟S3：將射孔井段中的水排出后，再次向射孔井段中注水，并測試射孔井段對應位置處的巖石的破裂重張壓力P_r。將射孔井段中的水排出，以使射孔井段內的壓力完全回零后，即可向射孔井段中進行新一輪注水，直到前一次巖石產生的破裂縫重新張開，水壓形成的破裂面在后續(xù)的重張壓裂循環(huán)中，在逐漸增大的液壓作用下，破裂縫重新張開時的壓力為重張壓力P_r。

重張壓力P_r可以通過畫壓力-時間關系曲線來確定，在壓力-時間關系曲線上，壓裂前的曲線上升過程為線性增長，即壓力上升速度保持穩(wěn)定，當壓力上升速率發(fā)生突變時，即從上升曲線的線性部分作切線，曲線偏離的那一點即為重張壓力P_r。在裂縫重張以后的過程中，壓力上升速率明顯降低，待曲線上升至峰值時，并有曲線與時間軸平行的現象，此時裂縫已充分張開，并且注水流量與從裂縫流出的流量保持平衡。

瞬時閉合壓力P_s也可以通過畫壓力-時間關系曲線來確定，在步驟S3中，開啟水泵90向油管段20送水，當第一應力傳感器80測量的應力值開始下降時，關閉水泵90。裂縫重新裂開后，停泵的那一點作一條與上述關系曲線相切的直線，取直線離開上述關系曲線的那一點為瞬時閉合壓力P_s，在上述壓力-時間關系曲線中，開始時壓力下降速率較大并呈線性關系，之后壓力下降速率減小。

在一種優(yōu)選的實施方式中，當采用上述的地層管線和上述地面管線時，在步驟S3中，判斷流經第一應力傳感器80的水的應力值，當應力值隨時間的變化率小于0.02Mpa/min時，打開第一應力傳感器80和水泵90之間的回流閥門，以將油井套管10中的水排出。當流經第一應力傳感器80的水的應力值滿足上述優(yōu)選的參數范圍，即測試段內的壓力趨于平穩(wěn)或不再有明顯下降時，通過回流閥門將地層管線中的水回流至地面管線中，能夠有效地縮短瞬時閉合壓力P_s階段的測試時間，從而有效地提高了油井套管10應力的測試效率；且當地面管線包括回流管道170和上述回流容器180時，在步驟S3中，從射孔井段中排出的水可以直接流回回流容器180中，實現了水在地層管線和地面管線中的循環(huán)利用。

在一種優(yōu)選的實施方式中，當采用上述的地層管線和上述地面管線時，獲得上述瞬時閉合壓力P_r的具體方法為：在步驟S3中，開啟水泵90向油管段20送水，畫出流經第一應力傳感器80的應力值隨時間的變化曲線，并對應力值隨時間的變化曲線作切線，切線的斜率開始變化時的切點對應的應力值為破裂重張壓力P_r。

在完成步驟S3之后，執(zhí)行步驟S4：利用瞬時閉合壓力和破裂重張壓力進行計算，得到射孔井段對應位置處的巖石的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin。在確定最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin的基礎上，能夠有效地確定淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。

在一種優(yōu)選的實施方式中，當采用上述的地層管線和上述地面管線時，得到射孔井段對應位置處的巖石的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin的具體方法為：在步驟S4中，通過公式σ_Hmax＝3σ_Hmin-P_r-P_o得到最大水平主應力σ_Hmax，并通過公式σ_Hmin＝P_s得到最小水平主應力σ_Hmin，其中，P_o為P_o＝ρgH，其中ρ是水的密度；H為井底垂直深度；g為重力加速度。P_o為巖石的孔隙壓力，通常以測試段所處地下水位的靜水壓力作為巖石的孔隙壓力P_o。

當選取的測試井段為多個，且各測試井段分別位于油藏蓋層、油層或油藏底層中時，測試方法還包括：在依次執(zhí)行步驟S1至步驟S4之后，重復執(zhí)行步驟S3至步驟S4?？梢韵葘⑸鲜龅貙庸芫€中的射孔管段50與地層最下面的測試井段對應，在對該測試井段處的巖石應力測試完畢后，將地層管線上提，以將射孔管段50對應由下至上數的第二個測試井段，并對該測試井段處的巖石應力進行測試，該處應力測試完畢后，再將地層管線上提，依此類推，測得地層中所有測試井段處巖石的瞬時閉合壓力Ps和重張壓力Pr，再利用上述各測試井段處巖石的瞬時閉合壓力Ps和重張壓力Pr進行計算，從而得到各射孔井段對應位置處的巖石的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin。利用上訴多個對應于射孔井段的最大水平主應力σ_Hmax和最小水平主應力σ_Hmin，能夠更為有效地對淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力進行確定，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。

在步驟S4的步驟之后，方法還可以包括：S5、將地層管線提出油井套管10。優(yōu)選地，在步驟S5中，將地層管線上提，以將第一封隔器40和第二封隔器60解封后靜置10min以上，再提出油井套管10。并且，在提管柱前必須進行壓井作業(yè)，反循環(huán)洗壓井，壓井合格后，緩慢上提至封隔器解封，靜置10min以上后再上提管柱。上述方法能夠有效地防止由于上提地層管線過快導致的器件受損和水的泄露。

下面將結合實施例進一步說明本申請?zhí)峁┑挠糜谟途坠艿膽y試方法。

實施例1

本實施例提供的用于油井套管的應力測試方法包括以下步驟：

1、測取新疆油田超稠油區(qū)塊某直井F1的地應力，該井的油井套管垂深100m，根據該區(qū)塊取芯井巖芯編錄數據及工程設計要求，選取油藏蓋層(1段)、油層(3段)、底層(1段)共五個測試段，在這五個測試段對應的油井套管處進行射孔，射孔采用YD-89射孔彈電纜射孔，射孔密度20孔/m，每個射孔段為0.5m。

2、射孔完成后，用Ф152mm×1000mm(直徑×長度)通井規(guī)通井至人工井底。

3、用直徑為177.8mm刮壁器刮油井套管至人工井底，在測試段反復刮壁三次，確保試驗段井壁光滑、管徑一致。

4、用直徑為73mm的油管段(型號為UP TGB)將其它井下測量設備送入油井套管中，如圖2所示地層管線自下而上的連接順序為：第二應力傳感器、第二封隔器(型號為KCZ231/145×62-120/30)、盲堵板、射孔管段(長度為1m，射孔密度為25孔/m)、直徑為73mm長度為2.5m的油管短接(型號為UPTGB)、第一封隔器(型號為KCZ331/150×62-120/30)、 KCSLM8Z/145×62水力錨(型號為KCSLM8Z/145×62)、循環(huán)閥、直徑為73mm的油管段(型號為UP TGB)、自封封井器。

5、連接好地面管線：水泵入口連接上回流容器，出口段采用直徑為50.8mm的管線連接上第一閥門和第一流量計，然后接上三通，一邊連接直徑為50.8mm的管線并通過第一壓力傳感器連接于油井套管的井口，另一邊通過直徑為25.4mm的管線連接第二流量計與第二閥門，并與接回流容器連接，地面管線的連接關系如圖3所示。施工前，地面管線試壓10MPa，穩(wěn)壓10min，不刺不漏為合格，合格后進行下一步驟。

6、將地層管線下入油井套管后，坐封第一封隔器，下放全部地層管線重量，然后投直徑為45mm的鋼球一枚，打壓關閉循環(huán)閥；油管段及油井套管灌滿液體，套管試壓合格后，打開套管閘門，從油管打壓10MPa并保持壓力5min，壓降小于0.5MPa，則封隔器密封良好，關閉水泵后進行下一步驟。

7、上提地層管線，坐封第一封隔器，并下放全部管柱重量，使第一封隔器和第二封隔器卡封在最下一段測試段，然后開啟水泵向油管段中送水，以對測試段加壓，當第一應力傳感器測量的應力值開始下降時，關閉水泵；畫出井底壓力隨時間的開方的變化曲線，如圖3中的實線所示，縱坐標為井底壓力BHP，其值等于油井套管的管口至射孔井段之間的水的重量產生的靜水壓力與流經第一應力傳感器的應力值之和，單位為MPa，橫坐標為關閉水泵后時間的開方值sqrt(relative time)，單位為分鐘的開方，上述變化曲線包括依次連接的第一直線段、曲線段和第二直線段，第一直線段的延伸線和第二直線段的延伸線的交點對應的應力值為瞬時閉合壓力P_s，如圖4所示。

8、當流經第一應力傳感器的水的應力值隨時間的變化率小于0.02Mpa/min時，打開第一應力傳感器和水泵之間的回流閥門，以將油井套管中的水排出；開啟水泵向油管段送水，畫出流經第一應力傳感器的應力值隨時間的變化曲線，并對上述變化曲線作切線，切線的斜率開始變化時的切點對應的應力值為破裂重張壓力P_r。

9、再重復執(zhí)行4次上述步驟8，以獲得5次測試中的破裂重張壓力P_r，在5次對破裂重張壓力P_r的測試中，流經第一應力傳感器的應力值隨時間的變化曲線如圖5所示。

10、最下面一層測試層測試完成以后，上提地層管線解封第一封隔器和第二封隔器，再上提地層管線使第一封隔器和第二封隔器卡封在上一層測試層位置，按照步驟7至9測試這一層對應位置處巖石的瞬時閉合壓力P_s和破裂重張壓力P_r。

11、由下至上的其它測試層依次采用步驟7、8測試其對應位置處巖石的瞬時閉合壓力P_s和破裂重張壓力P_r。

12、通過公式σ_Hmax＝3σ_Hmin-P_r-P_o得到各測試段對應巖石處的最大水平主應力σ_Hmax，并通過公式σ_Hmin＝P_s得到各測試段對應巖石處的最小水平主應力σ_Hmin，其中，P_o為＝ρgH，ρ＝1.0g/cm³；H＝365.27m；g＝9.8m/s²。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現了如下技術效果：本發(fā)明提供了一種用于油井套管的應力測試方法，由于該測試方法通過將射孔管段通入流體，以對測試段進行加壓，并對測試段對應的巖石處的應力值進行測試，從而可以通過測試結果計算出測試段對應位置處的巖石的最大主應力值和最小水平主應力值，并利用上述應力值有效地對淺層超稠油油藏的最佳注汽壓力進行確定，進而能夠有效地提高注汽效率，降低蒸汽的熱損失。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。