電纜地層測試在渤海油田的應(yīng)用研究

張國強

中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司 （天津 300452）

電纜地層測試在渤海油田的應(yīng)用研究

張國強

中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司 （天津 300452）

作為油氣層快速評價的有效手段,電纜地層測試技術(shù)在我國油氣田勘探開發(fā)中起著越來越重要的作用,為正確認識儲層特征、流體性質(zhì)和油氣藏類型提供可靠依據(jù),因此電纜地層測試的應(yīng)用研究具有重要意義。以渤海油田大量的電纜地層測試資料為基礎(chǔ),對電纜地層測試的測前設(shè)計、現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量控制及應(yīng)用效果進行了系統(tǒng)總結(jié)研究,以推動電纜地層測試技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展。

電纜地層測試 測前設(shè)計 質(zhì)量控制

電纜地層測試是目前國內(nèi)各油田廣泛使用的一種測井技術(shù)，如何做好其測前設(shè)計、現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量控制及應(yīng)用一直是大家普遍關(guān)注的問題。在渤海油田，無論是老一代的電纜測試器RFT、FMT，還是新一代的MDT、RCI，包括中海油服自主研制的FET、ERCT都有著廣泛的應(yīng)用，因此，對渤海油田的電纜地層測試應(yīng)用做深入研究也顯得尤為必要，以便給其它油田起到一些借鑒作用，推動電纜地層測試技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展。

1 測前設(shè)計

1.1 設(shè)計流程

電纜地層測試的測前設(shè)計一般由基地測井作業(yè)主管、測井解釋人員及現(xiàn)場測井監(jiān)督合作完成。在完成常規(guī)測井項目和其它特殊測井項目后，綜合測井、錄井、氣測、鉆井取心等現(xiàn)場資料，結(jié)合目的層所要解決的地質(zhì)以及工程任務(wù)，同時考慮測量時的安全因素，優(yōu)化選擇測量點，達到最佳的測井目的。

1.2 設(shè)計考慮因素

1.2.1 井眼情況

電纜地層測試應(yīng)盡量避免井眼垮塌較嚴重或鋸齒狀井眼，另外，如果裸眼井段過長，測井時電纜很容易被井壁吸附，在這種情況下，電纜地層測試的時間不宜過長或測井過程中應(yīng)注意活動電纜。

1.2.2 泥漿條件

地層測試之前井內(nèi)泥漿應(yīng)有足夠的穩(wěn)定時間，最佳情況應(yīng)是沒有泥漿漏失和井內(nèi)出液，以使測壓資料更加準確。當泥漿內(nèi)有特殊物質(zhì)時會影響測試結(jié)果，如堵漏劑、玻璃微珠等。同時，鉆井液的密度不能過大，當井中液柱壓力與地層壓力差太大時，儀器的泵出模塊和雙封隔器模塊無法正常工作。

1.2.3 儲層巖性

通常情況下，地層測試在分選較好的砂巖儲層中測量效果較好，但對高孔、高滲的砂礫儲層和火山巖儲層，也可進行地層測試。

1.2.4 孔隙度、滲透率

在渤海油田，上第三系和下第三系地層孔隙度低于15%，白堊系和侏羅系地層孔隙度低于10%，有效滲透率低于10×10-3μm2的儲層地層測試較困難。

1.2.5 儲層厚度

通常一個儲層最少測壓3個點才能準確求取地層流體密度，一般厚度小于3～4m的儲層，由于各測壓點之間的相互影響，無論其物性怎樣，用測壓建立壓力剖面，求取地層流體密度的準確度都不高。對較薄的儲層，一般采用地層測試器的井下流體分析系統(tǒng)實時檢測分析或PVT取樣。

1.2.6 測壓深度間隔

通常情況下，用地層壓力資料計算流體密度時，最佳情況是壓力點深度間隔為2m左右，但可根據(jù)測壓情況適當調(diào)整。

1.2.7 取樣點選取

在儲層孔隙度、滲透率較好的位置根據(jù)不同的地質(zhì)目的具體選擇取樣點。

2 現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量控制

2.1 測壓質(zhì)量控制

2.1.1 溫度平衡控制

電纜地層測試器的溫度計一般都是按升溫刻度的，所以應(yīng)采取下測方式，以使溫度遲滯效應(yīng)減至最小，儀器到達測量深度后，停車觀察溫度的變化，等溫度穩(wěn)定，溫度變化小于0.28℃（0.5℉）/min后再開始測壓。

2.1.2 壓力穩(wěn)定控制

不同類型電纜地層測試器的壓力計精度不同，所測壓力是否達到穩(wěn)定的標準也不完全一樣，一般，最終壓力變化小于3.448kPa(0.5psi)/min認為達到穩(wěn)定。

2.1.3 泥漿柱壓力質(zhì)量控制

測前測后泥漿柱壓力至少記錄30s，每一壓力點測前與測后的泥漿柱壓力應(yīng)相同，泥漿液面必須穩(wěn)定，隨著時間的推移泥漿柱壓力降低通常指示泥漿漏失，而泥漿的重力分離將使泥漿柱壓力梯度圖的線性發(fā)生畸變。

2.1.4 地層壓力質(zhì)量控制

一般每個儲層至少要有3個壓力點，其地層壓力梯度才可做成一條直線，現(xiàn)場監(jiān)督應(yīng)及時做出壓力與深度剖面，以檢查異常點，或者，用每一點的地層壓力除以深度，然后再除以1.422，換算成相對地層壓力系數(shù)，3個點的相對地層壓力系數(shù)都相同或至少小數(shù)點后3位相同，就說明測得的壓力值一致性好，否則需要補測。對任何可疑點都應(yīng)上提或下放0.5m重新測量，以便確認取得壓力的真實性。對于低滲透性地層，抽取流體后的壓力值很低而且恢復(fù)很慢，即所謂的“干點”或“致密層”，這時應(yīng)在約5min后停止，另外，低滲透地層往往會發(fā)生測量的地層壓力大大超過真實地層壓力的情況，這是由于鉆井液侵入帶來的高壓(取決于鉆井液壓力)難以釋放，形成“超壓”現(xiàn)象，在井眼條件允許的情況下，地層測試之前盡量不要劃眼和循環(huán)鉆井液。對于抽取流體后的壓力值恢復(fù)接近于地層壓力但無法穩(wěn)定的現(xiàn)象，首先要做出判斷，這種現(xiàn)象是地層的問題還是由于探頭被堵塞，如果認為由于探頭被堵塞而引起，應(yīng)找一明顯水層來驗證，或在水層沖洗解堵或提出儀器更換備件，如是地層問題，在同一地層測壓將出現(xiàn)相同現(xiàn)象。對于座封不住或座封后抽取流體就漏的現(xiàn)象，是封隔器破裂或地層太軟而造成的，可在套管中坐封檢查封隔器是否破裂。堅硬地層和裂縫性地層也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這主要是地層堅硬形不成泥餅所致，這時應(yīng)放棄進一步測試[2]。

2.1.5 抽取速率及抽取流體體積控制

低滲透地層選用較低速率：0.3～1.0mL/s，抽取5～10mL，高滲透地層選用較高速率：>1.0mL/s，抽取10～20mL，如果對地層不了解，開始時用低速率大體積，總的原則是控制抽取時的壓降使所測壓力盡量接近于真實地層壓力。抽取速率過低，壓降＜5%～ 10%，將無法分析計算，過高將可能會使泵抽流體出現(xiàn)相態(tài)分離或者造成管線堵塞和漏封[3,4]。抽取流體體積過小可能造成異常高壓的假象，過大將造成壓力恢復(fù)時間過長，浪費作業(yè)時效。

2.1.6 重復(fù)性控制

應(yīng)變壓力計，壓力計讀數(shù)±0.06%；石英晶體壓力計，±6.896kPa(±1.0psi)。一般前3個點應(yīng)進行重復(fù)測量，以驗證儀器性能的穩(wěn)定性和所測壓力的準確性，壓力對比必須是在同一深度。

2.1.7 深度控制

采用自然伽瑪曲線校深檢查地層測試器的深度，并附在藍圖內(nèi)，若井段較長，應(yīng)分段檢查深度，一般至少每200m進行一次自然伽瑪校深。

2.2 取樣質(zhì)量控制

2.2.1 泵抽速率控制

泵抽速率取決于地層的滲透性好壞、出砂情況以及是否容易垮塌等，反映到地層測試器參數(shù)上就是泵壓和壓降。在現(xiàn)場作業(yè)中應(yīng)根據(jù)泵壓和壓降的變化選擇適當?shù)乃俾时贸椤１贸樗俾蔬^快容易砂堵、抽漏，泵抽速率過慢浪費作業(yè)時效，增加作業(yè)成本?？傊畱?yīng)遵循低速檔、中速檔、高速檔逐漸增加的原則，在“安全”的前提下，盡可能提高泵抽時效，節(jié)約泵抽成本。渤海油田的A區(qū)塊，聲波時差>120μs/f，中子密度孔隙度32%～34%，孔滲性好，疏松，易出砂，其純油層泵抽時間無需太長就可以取到油樣，但容易因砂堵而導致取樣失敗。B區(qū)塊聲波時差110～ 120μs/f，中子密度孔隙度30%～33%，孔滲性較好，比較疏松，泵抽時易抽漏，很多情況下在泵抽結(jié)束開閥取樣瞬間漏封。在樣筒內(nèi)加液墊、在泵抽管線上裝限流閥可以降低砂堵、抽漏的幾率。MDT、RCI、FET、ERCT在泵抽過程中裝樣，可以避免像FMT由于開閥瞬間壓差較大導致漏封，F(xiàn)MT開閥漏封后在泵抽管線內(nèi)會有約500ml樣品，可以在井口泵出來幫助判斷儲層流體性質(zhì)。

2.2.2 泵抽時間控制

泵抽多長時間開始取樣由現(xiàn)場測井監(jiān)督和工程師決定。根據(jù)電纜地層測試器的井下流體分析結(jié)合不同儲層的具體取樣目的確定泵抽時間，目標是確保所取樣品能夠說明儲層流體性質(zhì)，達到化驗室分析的要求，實現(xiàn)取樣設(shè)計的地質(zhì)目的。泵抽時間過短容易造成所取樣品不純，不能說明儲層流體性質(zhì)，泵抽時間過長浪費作業(yè)時效，增加測試器遇卡的風險。地層水和泥漿濾液的區(qū)分是當前井下流體分析的難點，可以用電容或電阻率的變化趨勢和快慢定性判斷濾液的污染程度。

3 應(yīng)用效果研究

3.1 計算地層流體密度

為了研究電纜地層測試根據(jù)壓力剖面計算地層流體密度的可靠性，本文搜集了渤海地區(qū)17個油氣田的50個應(yīng)用實例，經(jīng)過研究分析從中得出了一些比較有規(guī)律性的結(jié)論。

地層原油性質(zhì)對利用測壓資料計算地層流體密度的精度有直接影響。對于地下原油密度小于0.910g／cm3、黏度小于100mPa·s的地層，應(yīng)用壓力資料計算的地層原油密度可信度較高。大部分實例絕對誤差在0.050g／cm3以內(nèi)，應(yīng)用效果較好。如C油田館陶組和東營組的FMT壓力資料應(yīng)用非常成功，但是在明化鎮(zhèn)組卻普遍出現(xiàn)了較大的差異，壓力回歸原油密度和PVT分析原油密度二者相差竟達0.210g／cm3以上。分析其原因是該油田明化鎮(zhèn)組的原油密度大于0.970g／cm3、黏度高于1 000mPa·s,導致壓力測試不準，壓力資料很難真實地反映地層壓力梯度。在渤海其他稠油油田亦有類似情況。

儲層分布穩(wěn)定性對利用測壓資料計算地層流體密度的影響較大。油層比較厚、測壓點較多且壓力資料質(zhì)量良好的地層，用壓力剖面回歸的地層流體密度比較可信。而物性差、薄層(5 m以下)且壓力點少的地層中應(yīng)用可信度較差，尤其是多層壓力資料一起應(yīng)用時，其準確性更需慎重考慮。

3.2 確定流體界面和劃分壓力系統(tǒng)

油田儲量研究中流體界面的確定非常重要，對于一些未直接鉆遇流體界面的較厚油氣層，利用地層測試壓力資料確定的流體界面來計算儲量效果較好。渤海油田利用壓力資料確定的油水界面與實際鉆遇的油水界面吻合較好的實例很多，尤其是在砂層較厚、分布穩(wěn)定、疊合連片的地層中應(yīng)用可信度較高。實際應(yīng)用中不同井區(qū)需用各自的壓力剖面回歸的水線來確定流體界面，應(yīng)用多井的壓力資料共同確定油水界面時需先做有效校正，慎重考慮其可靠性。

3.3 預(yù)測砂體連通性

在根據(jù)各層壓力梯度線的相交關(guān)系了解壓力系統(tǒng)在縱向上的連通關(guān)系時，壓力資料顯示不是一個壓力系統(tǒng)的，肯定不屬于同一個流體系統(tǒng)；壓力資料顯示為一個壓力系統(tǒng)的，只能視為同一個流體系統(tǒng)，而不能肯定為同一個流體系統(tǒng)。

在應(yīng)用壓力資料來論證砂體之間橫向上是否連通時，需要先做井間校正，因為可能存在井間系統(tǒng)誤差，導致各井的壓力剖面回歸的水線相互平行而不相交，需將各井的壓力剖面回歸的水線平移到一條水線上來，油氣層壓力線做相應(yīng)的平移。

3.4 識別疑難層

在測井解釋中經(jīng)常遇到低阻油層和地層水礦化度較低的情況，用常規(guī)電阻率測井曲線很難區(qū)分油水層。有些氣層僅依據(jù)常規(guī)測井曲線也很難做出準確解釋。利用電纜地層測試資料可通過地層壓力梯度計算出地層流體密度，或者直接通過取樣來確定地層流體性質(zhì)，從而幫助測井解釋人員進行油、氣、水層解釋[5]。

D井是渤海油田某區(qū)塊的第一口探井，圖1是該井的一段常規(guī)測井曲線，曲線質(zhì)量合格，電阻率和孔隙度都能反映地層特征，與錄井資料對比良好，中子和密度曲線雖然有交會，但低密度低中子的特征不明顯，不能完全指示氣層特征，聲波時差在上部砂巖處有所增大，但沒有“周波跳躍”現(xiàn)象存在，同樣也不能指示氣層特征。另外，按油層電阻率為水層電阻率的3～5倍來估算，水層電阻率為3Ω·m，油層電阻率應(yīng)在10Ω·m左右，顯然該層電阻率達不到油層的標準。電纜地層測試回歸壓力剖面如圖2所示，上部1 821～1 826.1m和下部1 826.1～1 831.5m井段回歸地層流體密度分別為0.141g/cm3和0.706g/cm3，在1 829m取樣，取得80mL天然氣，300mL油，結(jié)合常規(guī)測井曲線，該段最終測井解釋：上部為氣層，下部為油層，氣油界面在1 826.1m。

4 結(jié) 論

電纜地層測試在反映砂體連通性、識別流體性質(zhì)、確定流體界面、劃分壓力系統(tǒng)等方面有獨到之處，結(jié)合常規(guī)測井曲線可以更好地評價儲層，有利于深化對油氣藏的認識。制訂合理的測前設(shè)計、嚴格控制現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量，提高電纜地層測試數(shù)據(jù)采集的準確性，加強應(yīng)用電纜地層測試資料評價結(jié)果的可靠性，對于海上油氣田勘探開發(fā)生產(chǎn)至關(guān)重要。

[1]周艷敏,陶果,李新玉.電纜地層測試技術(shù)應(yīng)用進展[J].科技導報，2008，26(15)：89-92.

[2]潘福熙，郝仲田.中國海洋石油有限公司勘探監(jiān)督手冊測井分冊[M].

[3]Modular Formation Dynamics Tester,Schlumberger Client Services [M].

[4]Reservoir Characterization Instrument,Baker Hughes Client Services [M].

[5]吳錫令.石油開發(fā)測井原理[M].北京：高等教育出版社，2004：281-297.

As the effective means of rapid evaluation on hydrocarbon reservoirs,the wireline formation testing technology plays a more and more important part in the exploration and development of our national oilfields,offering the reliable basis to the understanding of reservoir characteristics,fluid property and the type of oil and gas reservoir,so the study on the application of wireline formation test is very important.Based on a lot of data made by the wireline formation test,the systematic study focuses on the design before the test,the quality control of field operation and the effect of application about wireline formation test so as to promote the development of wireline formation test in our country.

wireline formation test;design before the test;quality control

張國強（1978-），男，工程師，中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司測井總監(jiān)，2000年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)。

尉立崗

2010-11-09