鉆井中途油氣層測(cè)試儀（EFDT）常規(guī)探針在渤海地區(qū)取樣適用性分析

馬俊全

摘 要：測(cè)井作業(yè)要求時(shí)效性與準(zhǔn)確性兼得，測(cè)壓取樣數(shù)據(jù)的取得比其他測(cè)井項(xiàng)目對(duì)地層物性要求更加靈敏苛刻。作業(yè)時(shí)如果未能正確選用合理作業(yè)工具，可能導(dǎo)致儀器入井后無(wú)法完成作業(yè)任務(wù)，導(dǎo)致作業(yè)成本增加。在進(jìn)行測(cè)壓取樣作業(yè)前，可以通過(guò)對(duì)前期測(cè)井資料以及快速解釋資料進(jìn)行參考，對(duì)作業(yè)目的層物性進(jìn)行初期判斷，從而指導(dǎo)測(cè)壓取樣作業(yè)選擇合適的井下工具，對(duì)提高作業(yè)的成功率起著至關(guān)重要的作用。本文通過(guò)對(duì)渤海灣使用常規(guī)探針成功取得樣品深度的流度、泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、含水飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，尋找出適合常規(guī)探針取樣的地層參數(shù)過(guò)渡值以及限值，來(lái)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)探針在渤海地區(qū)取樣前期設(shè)計(jì)，從而確定合理的取樣探針類(lèi)型，提高取樣成功率并通過(guò)對(duì)未參與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨機(jī)10個(gè)取樣成功點(diǎn)以及10個(gè)取樣不成功點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比，證實(shí)了過(guò)渡值以及限值參考的可行性。

關(guān)鍵詞：常規(guī)探針;數(shù)據(jù);渤海地區(qū);探井作業(yè)

0 前言

EFDT鉆井中途油氣層測(cè)試儀（Enhanced Formation Dynamic Tester）是目前渤海灣探井測(cè)井過(guò)程中完成測(cè)壓取樣任務(wù)的主要測(cè)井設(shè)備，具有能夠完成儲(chǔ)層動(dòng)靜態(tài)壓力測(cè)量、進(jìn)行高純度取樣并實(shí)時(shí)進(jìn)行流體分析的功能，從而獲得油氣層滲透性、壓力分布、產(chǎn)能等關(guān)鍵參數(shù)。測(cè)試結(jié)果可快速直接識(shí)別和評(píng)價(jià)復(fù)雜油氣層從而提高勘探發(fā)現(xiàn)率，并在一定程度上替代鉆桿測(cè)試，從而降低勘探成本。

目前渤海地區(qū)測(cè)壓取樣作業(yè)主要集中在探井作業(yè)中，測(cè)壓取樣作業(yè)在探井作業(yè)中使用率較高，自2010年至2016年，渤海地區(qū)約53%的探井使用EFDT設(shè)備進(jìn)行測(cè)壓取樣作業(yè)，于此同時(shí)約95%的樣品使用常規(guī)探針取得。但隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)定向探井以及物性較差的井越來(lái)越多，目的層低孔滲、出砂等對(duì)測(cè)壓取樣設(shè)備要求逐漸增高，在渤海地區(qū)長(zhǎng)期使用的常規(guī)探針出現(xiàn)了無(wú)法滿足取樣作業(yè)的情況。

在這樣的背景下，研發(fā)人員開(kāi)發(fā)出更多類(lèi)型的探針來(lái)應(yīng)對(duì)物性較差的地層，隨著可用設(shè)備的增多，就要有一種新方式能夠在測(cè)壓取樣作業(yè)前合理判斷出更加適合作業(yè)目的層的探針類(lèi)型，從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)采取合適的探針進(jìn)行作業(yè)。在此前提下我們通對(duì)過(guò)去六年中常規(guī)探針在渤海地區(qū)作業(yè)的井次進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，收集整理出一套常規(guī)探針適應(yīng)性的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)起到指導(dǎo)性作用。

1 過(guò)流面積影響探針適用性

影響探針適用性的一個(gè)重要因素為探針的過(guò)流面積，過(guò)流面積增大會(huì)在一定程度上降低壓降，有效應(yīng)對(duì)底孔滲以及稠油取樣，降低出砂對(duì)吸鼻堵塞的概率，但同時(shí)在有限的空間內(nèi)增大過(guò)流面積，就會(huì)損失有效的坐封面積，會(huì)導(dǎo)致坐封面積在整個(gè)探針極板的面積中所占比率降低，這就會(huì)對(duì)成功坐封的要求比較苛刻，對(duì)井眼的規(guī)整程度以及地層的疏松程度要求更高，并且在作業(yè)量較大的任務(wù)下對(duì)探針橡膠密封部分的耐受性也是一種考驗(yàn)。在實(shí)際作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，隨著過(guò)流面積的增大，探針的壽命也會(huì)降低，作業(yè)時(shí)失封的概率也會(huì)增大，會(huì)出現(xiàn)作業(yè)未完成，但探針已經(jīng)破損無(wú)法繼續(xù)作業(yè)的情況。并且隨著探針復(fù)雜程度的增加探針的成本也隨之增高。在定向探井中井斜也會(huì)對(duì)坐封效果產(chǎn)生一定影響，坐封面積越大對(duì)儀器在井筒中探針處于高邊位置長(zhǎng)度越長(zhǎng)，失封的概率也會(huì)隨之增加。

過(guò)大的過(guò)流面積不利于測(cè)壓數(shù)據(jù)的采集，主要原因?yàn)閮蓚€(gè)方面：首先地層壓力測(cè)試對(duì)深度要求很高，大過(guò)流面積密封的往往是一段區(qū)域，不能將其簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)，所以測(cè)出的是密封區(qū)域的平均地層壓力，用該值去做回歸誤差會(huì)比較大;另一方面大過(guò)流面積要獲得壓力響應(yīng)往往對(duì)抽吸體積要求比較高，抽吸量過(guò)小會(huì)可能會(huì)造成壓降不夠，從而恢復(fù)不到真實(shí)地層壓力，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤;抽吸量太大會(huì)使等待恢復(fù)的時(shí)間變長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致作業(yè)效率降低。在目前作業(yè)情況下，測(cè)壓過(guò)程中我們所提供的適合測(cè)壓作業(yè)最大的過(guò)流面積探針為橢圓探針。但過(guò)小的過(guò)流面積又不利于取樣作業(yè)，會(huì)增大取樣過(guò)程中的壓差，并且沙堵的概率也會(huì)隨之增大。取樣作業(yè)往往伴隨著地層壓力測(cè)試，并且作業(yè)在壓力測(cè)試之后，測(cè)壓作業(yè)量直接關(guān)系到探針坐封次數(shù)，多次的坐封要求探針密封部分有較強(qiáng)的耐受性，以降低坐封次數(shù)多導(dǎo)致的探針損壞無(wú)法坐封的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，常規(guī)探針有著坐封效果穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。若要一次作業(yè)過(guò)程中同時(shí)完成測(cè)壓、取樣兩個(gè)工作，常規(guī)探針相對(duì)于其他探針是最為合理化的選擇，因此對(duì)于如何能夠充分利用常規(guī)探針完成作業(yè)尤顯得為重要。

2 影響取樣效果的因素

在測(cè)壓取樣過(guò)程中，影響取樣作業(yè)的主要因素分為兩方面，一為地層物性差，造成泵抽過(guò)程中壓差過(guò)大，甚至沒(méi)有壓力恢復(fù)，從而無(wú)法連續(xù)泵抽;大壓差造成儀器地層出砂堵塞探針，損壞packer橡膠部分造成漏封。另一方面會(huì)因?yàn)榫疀r原因如井斜過(guò)大、井眼不規(guī)則、泥餅品質(zhì)差導(dǎo)致儀器在泵抽過(guò)程中容易失封，甚至無(wú)法坐封;泥漿中未充分過(guò)濾掉的固相物質(zhì)，如小球、堵漏材料等造成儀器堵塞。

在排除井況原因影響取樣作業(yè)的情況下，EFDT常規(guī)探針能否完成取樣任務(wù)的主要因素取決于地層的物性。一般情況下我們根據(jù)地層的流度、孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量等參數(shù)來(lái)初步評(píng)價(jià)地層的物性。在對(duì)近年來(lái)渤海地區(qū)東涵蓋營(yíng)組（Ed）、沙河街組（Es）、館陶組（Ng）、明化鎮(zhèn)組（Nm）的成功取樣數(shù)據(jù)分析匯總后我們得出如下結(jié)論：

在對(duì)155個(gè)取樣點(diǎn)流度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，常規(guī)探針在成功取得樣品點(diǎn)的流度值分布規(guī)律，在流度小于10md/cp的情況下，成功取得樣品總數(shù)占樣品總數(shù)的16%，在流度小于5md/cp的情況下，占樣品總數(shù)的9%，而當(dāng)流度小于3md/cp，成功取樣點(diǎn)占所有成功取樣點(diǎn)的3%，隨著取樣點(diǎn)流度的降低，能夠成功取得樣品的概率逐漸降低，當(dāng)流度小于3md/cp時(shí)不建議使用常規(guī)探針嘗試取樣。在對(duì)10個(gè)未參與統(tǒng)計(jì)的取樣成功數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，取樣成功點(diǎn)的流度均滿足限值要求，說(shuō)明了限值數(shù)據(jù)得可靠性。

在實(shí)際作業(yè)中流度只是地層物性的一方面指標(biāo)，在單一使用流度數(shù)據(jù)來(lái)判定取樣成功率缺乏說(shuō)服力，并且流度數(shù)據(jù)需在儀器入井后對(duì)取樣點(diǎn)進(jìn)行壓力測(cè)試時(shí)才能采集流度數(shù)據(jù)，因此我們繼續(xù)對(duì)孔隙度、滲透率以及泥質(zhì)含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

在對(duì)214個(gè)成功取樣點(diǎn)（包含流度統(tǒng)計(jì)取樣點(diǎn)）深度泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在泥質(zhì)含量高于30%情況下，取樣成功率明顯降低，占成功取樣點(diǎn)總數(shù)的5.6%，而在泥質(zhì)含量高于40%的情況下，成功取樣點(diǎn)僅占取樣總數(shù)的1.8%。由此我們可以看出泥質(zhì)含量越高的目的層，使用常規(guī)探針成功取得樣品概率越小，在泥質(zhì)含量在30%-40%之間可以嘗試取得樣品，在泥質(zhì)含量高于40%的情況下不建議使用常規(guī)探針取樣。在對(duì)10個(gè)未參與統(tǒng)計(jì)的取樣成功點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，所有驗(yàn)證點(diǎn)泥質(zhì)含量均在限值以下，過(guò)渡范圍內(nèi)存在兩個(gè)成功取樣點(diǎn)，證實(shí)泥質(zhì)含量限值數(shù)據(jù)得可靠性。

與此同時(shí)我們對(duì)這214個(gè)取樣點(diǎn)孔隙度分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著取樣深度的增加，取樣點(diǎn)孔隙度整體呈遞減趨勢(shì)。當(dāng)孔隙度小于15%以后成功取樣點(diǎn)數(shù)量明顯減少，約占樣品總數(shù)的4.6%，而當(dāng)孔隙度小于10%以后，取樣成功點(diǎn)只有1個(gè)，由此我們可以初步認(rèn)定，當(dāng)取樣點(diǎn)孔隙度在10%-15%的情況下，常規(guī)探針可以嘗試取樣，而當(dāng)取樣點(diǎn)孔隙度小于10%時(shí)，不建議采用常規(guī)探針進(jìn)行取樣。在對(duì)10個(gè)未參與統(tǒng)計(jì)的取樣點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，所有取樣點(diǎn)孔隙度均大于限值數(shù)據(jù)泥質(zhì)含量10%，驗(yàn)證了限值數(shù)據(jù)得可靠性。

對(duì)214個(gè)取樣點(diǎn)含水飽和度的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明當(dāng)含水飽和度小于30%時(shí)，取樣成功點(diǎn)數(shù)量開(kāi)始出現(xiàn)減少趨勢(shì)，含水飽和度小于30%的取樣成功點(diǎn)數(shù)占總數(shù)的5.6%，而當(dāng)含水飽和度低于20%時(shí)，沒(méi)有取樣成功的記錄。最終我們認(rèn)為當(dāng)含水飽和度在20%-30%之間可以嘗試取樣，而當(dāng)含水飽和度低于20%則不建議使用常規(guī)探針進(jìn)行取樣。在對(duì)10個(gè)未參與統(tǒng)計(jì)的取樣成功點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，所有成功點(diǎn)都在含水飽和度20%限值之上，證實(shí)含水飽和度限值的可靠性。

最后我們還對(duì)這214個(gè)取樣點(diǎn)的滲透率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)滲透率低于100md時(shí)，取樣點(diǎn)數(shù)量隨著滲透率的降低而逐漸減少，當(dāng)滲透率低于20md時(shí)，成功取樣點(diǎn)所占的比率為取樣總數(shù)的1.4%，不建議使用常規(guī)探針進(jìn)行取樣。在對(duì)未參與統(tǒng)計(jì)的10個(gè)取樣點(diǎn)滲透率進(jìn)行驗(yàn)證分析后發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)取樣點(diǎn)在過(guò)渡數(shù)值范圍，1個(gè)點(diǎn)稍低于限值滲透率20mD，證明滲透率限值比較可靠。

結(jié)合對(duì)流度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度以及滲透率這五個(gè)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析我們可以大致確定出常規(guī)探針取樣成功點(diǎn)對(duì)這五個(gè)參數(shù)的極限界線（如下表），此參數(shù)能夠?qū)θ幼鳂I(yè)能否采用常規(guī)探針起到指導(dǎo)性作用。

為驗(yàn)證限值數(shù)據(jù)對(duì)不適合取樣點(diǎn)的適用性，在排除出出砂造成儀器堵塞，擴(kuò)徑、井況差導(dǎo)致儀器無(wú)法坐封等情況后，我們隨機(jī)選取10個(gè)取樣不成功點(diǎn)數(shù)據(jù)案例進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，當(dāng)判定數(shù)據(jù)中出現(xiàn)超限值數(shù)據(jù)時(shí)取樣困難的結(jié)論與實(shí)際情況基本吻合，幾乎所有取樣困難點(diǎn)的流度都低于限值3md/cp以下（注：Tight致密點(diǎn)與Dry干點(diǎn)壓力無(wú)法恢復(fù)至地層壓力或者不恢復(fù)，無(wú)法讀取流度）當(dāng)泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率任何一個(gè)參數(shù)超過(guò)限值時(shí)，取樣均不成功。在過(guò)渡范圍內(nèi)的數(shù)值越多越不利于取樣成功，同時(shí)滲透率在過(guò)渡范圍內(nèi)取樣不成功概率較高。當(dāng)取樣點(diǎn)數(shù)據(jù)在過(guò)渡范圍內(nèi)時(shí)，可采取在目的層內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)流度測(cè)試，選取測(cè)試效果較好的點(diǎn)進(jìn)行嘗試;另外在因地層滲透性差流體較稠，造成壓降較大、泵抽效率低的地層可以通過(guò)開(kāi)啟雙吸鼻的方式進(jìn)行取樣作業(yè)，從而達(dá)到控制壓降，提高泵抽效率的效果。易出砂地層會(huì)造成吸鼻的堵塞，在使用常規(guī)探針取樣前，可以通過(guò)出砂分析來(lái)確定出砂對(duì)常規(guī)探針取樣影響程度，另外也可以通過(guò)臨井地層流度等數(shù)據(jù)資料在作業(yè)前期進(jìn)行對(duì)比判斷。

3 應(yīng)用實(shí)例

在BZ-X井1815米使用超大探針進(jìn)行取樣作業(yè)，泵抽1小時(shí)候儀器漏封，并無(wú)法重新坐封，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)情況決定使用常規(guī)探針繼續(xù)取樣，下井后成功取得地層流體，該取樣點(diǎn)深度數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。此次作業(yè)體現(xiàn)出常規(guī)探針坐封穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，并成功說(shuō)明通過(guò)數(shù)據(jù)判斷常規(guī)探針是否適用的可行性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)常規(guī)探針取樣點(diǎn)流度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度、滲透率數(shù)據(jù)過(guò)渡值以及限值的劃定，確定常規(guī)探針對(duì)取樣作業(yè)的適應(yīng)性，能夠有效提高常規(guī)探針在渤海地區(qū)取樣成功率，從而快速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)合理選取取樣探針類(lèi)型，有效的降低了因探針類(lèi)型選擇不合理造成的取樣失敗概率，從而有效的提高測(cè)壓取樣的作業(yè)效率。

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