地层测试是在钻井工程建立起地层通道——井眼之后，通过一定的措施使地层流体流入井筒甚至喷出地面，并对流体和产层通过一系列作业搞清流体性质、产能及取得各种地层特性参数等资料的整个工艺过程。海洋油气开发流程如图2-23所示，从中不难看出地层测试技术在海洋油气开发过程中的重要性。深水油气开发过程中开采环境恶劣、开采难度大，海洋环境等对深海油气开发装备提出了严格要求，因此深水测试的重要性更加凸显。

图2-23　海洋油气开发流程

2.2.4.1　深水测试特点

对于深水测试，测试过程的安全是首要考虑的问题。在确保安全条件的情况下，尽可能缩短整个测试过程的时间。深水测试有以下几方面特点：

①对风险控制有极高要求。海上钻井平台空间狭小、设备和人员密集、自然条件恶劣，测试过程中一旦发生井喷或引入平台的油气流发生泄漏，都可能导致爆炸、火灾、中毒和环境污染等重大事故，因此深水测试对风险控制有极高的要求。为了实现整个测试过程的安全可控，在平台测试系统、井下测试管串和联顶管柱上安装了一系列功能各异的电／液控装置。在紧急情况下应具有多种应急预案和手段控制油气流动，确保测试设备、人员及油气井的安全。

②存在海底浅层气和水合物安全隐患。测试过程中井筒周围的温度变化可能破坏原有的温度场，导致气体膨胀上窜，其危害有三点：一是破坏水下井口装置的稳定性，上窜气体冲刷水下井口装置的基座可能造成井口的松动和失稳；二是上窜气体在海水中产生的大量气泡降低了平台周围海水的密度，可能导致平台或钻井船失去应有的浮力而造成沉船事故；三是上窜气体可能造成火灾和爆炸事故。

③受台风和气候突变的影响。海洋气候变化很大，在特殊情况下要求测试系统能够快速关井并实现上部管柱的快速退出，同时具有快速回接功能。

④存在水合物堵塞问题。地层流体进入上部管柱后，受低温和高压的影响可能形成水合物堵塞测试管柱，因此测试管柱应具有化学试剂注入口，防止水合物的堵塞。

⑤会产生测试管柱的伸缩问题。深水完井测试时，由于受海浪或温度变化的影响，测试管柱会产生纵向伸缩，为消除此影响，须采用伸缩短接对管柱的伸缩进行补偿。

⑥在深水测试时，海底井口以下部分的测试管柱通过槽式悬挂器悬挂在井口上，因此不能采用上提、下放式测试工具，只能采用压控式测试工具。

⑦深水测试周期长，成本高，风险大。可能的情况下应尽量简化测试程序，缩短所用时间，降低测试成本。

2.2.4.2　深水测试系统组成

深水测试系统大体分为以下四个部分：

1）地面测试系统(www.daowen.com)

整个流程使用全封闭式设计，取消了柔性连接而全部使用加厚管线和法兰连接。由于全部使用了硬密封的设计，使得整个流程的承压能力、耐高温能力和抗腐蚀能力极大地提升，从而最大限度地提高了流程的安全系数，避免了可燃物泄露和暴露的可能性。地面测试系统的主要流程设备全部固定在平台上，节省了每次作业前的设备连接时间，有效缩短了作业周期。

2）水下安全系统

使用深水水下测试树，克服了水深带来的液压传输距离过长、设备响应时间慢的问题，提高了设备的响应速度，而且提供了更多的井下化学注入点，有效地控制了井下水合物的生成。2.2.4.3节将专门对“水下测试树系统”做一介绍。

3）数据采集系统

数据采集系统提供了实时的各种温度、压力和实时产量的计算与采集，整合了数据传输系统，可以将数据实时地传回陆地。

4）井下测试管柱

海底井口下部测试管柱结构与陆地基本相同，主要由伸缩接头、循环阀、测试阀、取样器、泄压阀、震击器、安全接头、封隔器、全通径压力计托筒等部件组成。对已下套管井的射孔与测试联作，还要包括点火头和射孔枪等部件。使用了插入式封隔器，在浅水测试中通常使用机械旋转座封的方式，而在深水测试中，由于井口的连接方式已经不适合于旋转座封，故采用非旋转式封隔器座封的方式。测试设计过程中综合考虑了测试井的实际深度和海水温度对水合物生成的影响，应用海水温度实时监控系统来检测水合物生成情况，并制定具体的水合物清除和处理方案。

2.2.4.3　水下测试树系统

水下测试树系统由地面部分和水下部分组成。地面部分包括控制管线转盘、控制操作台、化学药剂罐和药剂注入泵等。水下部分包括防喷阀、水下控制器、回收阀、水下树、化学药剂注入短节、附件（扶正器、加速包）等。其中，水下树扶正器用来扶正整个井下管柱，在水下树脱扣回接的时候有扶正和清除泥浆中杂质的作用，并配有化学注入接头，作为上部化学注入点。

水下测试树在执行紧急解脱时，系统会自动关闭水下测试树上的球阀，并将通过泄压阀泄放上下阀门间的压力，以便脱开。泄压阀位于剪切短节的上部，用于连接水下测试树的脱闩部分。当水下测试树需要紧急撤离时，承流阀会自动关闭，达到回收上部管线流体的目的，防止造成污染，而位于脱开部分以下的两个球阀可以保证下部管柱内的流体不会溢出。当有钢丝作业时，剪切球阀可以剪断钢丝、密封管线。标准水下测试树示意图如图2-24所示。

图2-24　标准水下测试树示意图

防喷阀的作用是用于井控、防止井喷，防喷阀一般位于距离转盘面60 m左右的地方，在紧急情况发生时通过液压管线直接关闭球阀，有时用来配合钢丝作业需要。

在水下测试树下部还有一个可以调节长度的悬挂器，悬挂器届时会坐到水下防喷器的抗磨补芯上，通过调节悬挂器的位置来保证水下测试树管柱组合的剪切短节位于剪切闸板处，光滑短节处于水下防喷器下闸板的位置，并且滑动接头壁内有化学注入通道，形成了从上部管串到井底化学注入接头的化学注入通道，在不影响闸板密封的情况下实现井底化学注入功能。

在海底以下大约600 m处还有一个甲醇注入短节，用来向管柱内注入甲醇，以防止由于压力下降、温度降低而形成水合物，避免管串堵塞事故的发生。此处的甲醇注入量约占总注入量的50%。