MDT測(cè)壓模塊影響因素分析及應(yīng)用

吳淑琴,李俊國(guó),薛寶印,劉 輝

(中國(guó)石油大港油田分公司勘探事業(yè)部,天津300280)

MDT測(cè)壓模塊影響因素分析及應(yīng)用

吳淑琴,李俊國(guó),薛寶印,劉 輝

(中國(guó)石油大港油田分公司勘探事業(yè)部,天津300280)

為解決2007年大港油田探井模塊式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試儀(MDT)測(cè)壓成功率偏低影響油氣層評(píng)價(jià)問(wèn)題,開展了MDT測(cè)壓模塊影響因素分析,研究了MDT測(cè)壓模塊對(duì)測(cè)量環(huán)境的適應(yīng)性,通過(guò)多口井不同井眼環(huán)境、鉆井液體系、儲(chǔ)層物性、鉆井工藝條件下測(cè)壓資料的統(tǒng)計(jì)對(duì)比,總結(jié)了各個(gè)因素影響MDT測(cè)壓效果的規(guī)律、測(cè)前設(shè)計(jì)內(nèi)容,指導(dǎo)了MDT測(cè)前精細(xì)設(shè)計(jì),使測(cè)壓成功率顯著提高。通過(guò)實(shí)例展示了MDT壓力測(cè)量在勘探中的應(yīng)用效果。

模塊式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器;井眼環(huán)境;鉆井液體系;儲(chǔ)層物性;測(cè)前設(shè)計(jì)

0 引 言

模塊式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試儀(MDT,Modular Formation Dynamics Tester)是Schlumberger公司第3代組合式電纜地層測(cè)試儀。標(biāo)準(zhǔn)的MDT測(cè)試器由電源、液壓源、單探針及取樣筒等幾個(gè)模塊組成?？蛇x的模塊包括多探針模塊、多取樣筒模塊、流動(dòng)控制模塊、泵出模塊、光學(xué)流體分析模塊和雙封隔器模塊等。該儀器具有測(cè)壓、流體取樣、PVT取樣、流體性質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn),可以快速準(zhǔn)確判斷地層流體性質(zhì),測(cè)壓資料可以計(jì)算地層流體密度、地層滲透率等物理參數(shù)。但MDT在實(shí)際測(cè)井時(shí)受儲(chǔ)層物性、井眼環(huán)境、鉆井液體系、鉆井工藝等諸多因素的影響,測(cè)井成功率偏低。本文主要針對(duì)井眼環(huán)境、鉆井液體系、儲(chǔ)層物性對(duì)測(cè)壓模塊影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析,確定了MDT測(cè)井測(cè)前設(shè)計(jì)內(nèi)容,并通過(guò)具體實(shí)例闡述了壓力測(cè)試在油田勘探中的作用。

1 MDT測(cè)壓模塊的主要影響因素分析

MDT測(cè)井儀器常規(guī)測(cè)壓、取樣模塊最短組合長(zhǎng)度是28 m,儀器在靜態(tài)條件下測(cè)量,每個(gè)測(cè)壓點(diǎn)測(cè)量時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)不等,因此,井眼環(huán)境的好壞會(huì)直接影響到測(cè)壓的成功率。本文所述井眼環(huán)境主要包括井壁規(guī)則程度、泥餅形成質(zhì)量、鉆井液體系等3個(gè)方面。

圖1 濱?！痢辆疁y(cè)井曲線圖

1.1 井壁規(guī)則程度與鉆井液體系的影響

井壁的規(guī)則程度主要影響MDT測(cè)壓探針與井壁的推靠緊密程度,在井眼不規(guī)則處MDT密封板與井壁不能很好地接觸,使得密封板不能把井眼與地層封隔,通常會(huì)發(fā)生坐封失敗,此時(shí)MDT測(cè)到的壓力為泥漿柱壓力,無(wú)法測(cè)量地層壓力。圖1是大港濱海探區(qū)的1口預(yù)探井在3 745 m及3 750 m附近測(cè)壓,由于井壁不規(guī)則,連續(xù)出現(xiàn)坐封失敗點(diǎn),在3 770 m附近井眼規(guī)則處取得合格的地層壓力資料和流體樣品。

統(tǒng)計(jì)大港油田2006～2007年20口探井中505個(gè)測(cè)壓點(diǎn),其中由于井眼不規(guī)則引起的坐封失敗點(diǎn)103個(gè),占測(cè)壓點(diǎn)總數(shù)的20.4%,說(shuō)明井眼規(guī)則程度是MDT測(cè)壓成功與否的重要因素之一。

2008年加強(qiáng)了測(cè)前設(shè)計(jì),在測(cè)試前先測(cè)量1條雙井徑曲線,使測(cè)壓點(diǎn)盡量避開井壁不規(guī)則處,使坐封失敗率顯著降低,測(cè)壓成功率顯著提高,在10口探井中測(cè)壓367個(gè)深度點(diǎn),其中坐封失效41點(diǎn),占坐封總數(shù)的11.17%,測(cè)壓成功率達(dá)到50.7%。

鉆井液體系對(duì)MDT測(cè)井的影響主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

(1)泥漿中固相物質(zhì)的影響。當(dāng)泥漿中含固相物質(zhì)偏高時(shí)會(huì)使測(cè)試濾網(wǎng)被堵。港××井采用硅基防塌鉆井液體系,密度1.32 g/cm3,失水量8 mL,黏度60 s。MDT測(cè)井時(shí)泥漿中的固相物質(zhì)(含砂量)超過(guò)0.3%,導(dǎo)致濾網(wǎng)被堵,測(cè)壓失敗。

(2)泥漿密度、黏度的影響。泥漿密度較高,正壓差比較大(>500 psi＊＊非法定計(jì)量單位,1 psi=6 894.757 Pa,下同),井壁容易吸附電纜,鉆井液黏度較高,井壁會(huì)形成較厚的虛泥餅,容易粘卡電纜。表1為Bh28井2次MDT測(cè)試過(guò)程,采用不同性能泥漿,得到的完全不同的2種結(jié)果。MDT儀器第1次下井采用的是抗鹽聚合物鉆井液體系,比重1.21 g/cm3,黏度120 s,造成電纜粘卡,進(jìn)行了儀器穿心打撈;第2次下井前進(jìn)行泥漿性能調(diào)整,首先降低了泥漿比重0.01 g/cm3,降低了失水量0.5 mL,調(diào)整了泥漿黏度,從120 s降到53 s,并添加了潤(rùn)滑劑,順利取到壓力等資料。

表1 濱海地區(qū)Bh28井泥漿調(diào)整數(shù)據(jù)

(3)泥漿在井眼中的穩(wěn)定程度也是測(cè)壓是否成功的關(guān)鍵因素。探井鉆井過(guò)程中,為了保護(hù)油氣層,大多采用欠平衡鉆井。在欠平衡鉆井條件下井內(nèi)泥漿往往處于流動(dòng)狀態(tài),從而造成儲(chǔ)層處不能形成有效的泥餅,使MDT測(cè)井儀器無(wú)法坐封,導(dǎo)致測(cè)量失敗。表2是對(duì)大港某探區(qū)在相同地層條件下采用欠平衡鉆井和常規(guī)鉆井測(cè)試成功率的比較。表2中明顯看出欠平衡鉆井條件下測(cè)壓成功率極低。因此,在欠平衡的井中慎用MDT測(cè)井。如果要進(jìn)行MDT測(cè)井必須使井內(nèi)泥漿達(dá)到靜止,并形成良好的泥餅后方可測(cè)量。

1.2 儲(chǔ)層物性對(duì)MDT測(cè)壓的影響

表3是對(duì)大港油田上第三系明-館油組和下第三系東營(yíng)-沙河街油組2種物性完全不同的地層測(cè)壓成功率的比較?？梢钥闯?上第三系明-館組地層測(cè)壓成功率72.18%,孔隙度偏低的東營(yíng)-沙河街組地層測(cè)壓成功率只有29.76%,干測(cè)試和超壓點(diǎn)明顯增多。所謂干測(cè)試點(diǎn)就是測(cè)點(diǎn)的最終壓力恢復(fù)不足泥漿柱壓力的20%的點(diǎn)。當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率比較低時(shí),地層壓力不能及時(shí)傳導(dǎo),從而導(dǎo)致測(cè)壓失敗而出現(xiàn)干測(cè)試點(diǎn);而超壓現(xiàn)象則是在過(guò)平衡壓差鉆井過(guò)程中,近井筒儲(chǔ)層會(huì)形成超壓帶,超壓帶壓力會(huì)高于儲(chǔ)層孔隙壓力,物性好的儲(chǔ)層在泥餅形成后,超壓帶壓力會(huì)很快與地層壓力達(dá)到平衡,這樣就不會(huì)對(duì)MDT測(cè)壓造成影響;低孔隙度低滲透率情況下,由于儲(chǔ)層導(dǎo)壓能力差,泥餅形成后需要較長(zhǎng)的時(shí)間恢復(fù),地層壓力才能平衡超壓。此時(shí),MDT測(cè)試的壓力不代表儲(chǔ)層真實(shí)壓力。據(jù)大港油田20口井探井MDT壓力測(cè)量統(tǒng)計(jì),上第三系儲(chǔ)層干測(cè)試點(diǎn)和超壓點(diǎn)占測(cè)壓總點(diǎn)數(shù)的20.11%,下第三系占43.4%,物性的影響顯而易見。

表2 大港油田濱海地區(qū)欠平衡與常規(guī)鉆井條件下MDT測(cè)試統(tǒng)計(jì)

表3 MDT測(cè)井測(cè)壓成功率統(tǒng)計(jì)

圖2 孔隙度與壓降流度的關(guān)系

圖2是地層孔隙度與MDT測(cè)井壓降流度關(guān)系圖。根據(jù)孔隙度-壓降流度統(tǒng)計(jì),MDT測(cè)壓成功率與地層孔隙度存在正相關(guān)的關(guān)系,壓降流度與地層滲透率成正比,可以代表儲(chǔ)層品質(zhì)。

MDT測(cè)壓過(guò)程中出現(xiàn)的干測(cè)試和超壓都是無(wú)效點(diǎn),這些無(wú)效點(diǎn)與儲(chǔ)層品質(zhì)參數(shù)孔隙度有直接的關(guān)系。圖2(a)是上第三系明-館地層,可以看出孔隙度大于25%的測(cè)量點(diǎn)中基本是壓力穩(wěn)定和近穩(wěn)定點(diǎn),孔隙度低于18%的測(cè)量點(diǎn)基本都是超壓點(diǎn)和干測(cè)試點(diǎn)。圖2(b)是下第三系東營(yíng)-沙河街組地層,孔隙度低于17%的儲(chǔ)層基本是超壓點(diǎn)和干測(cè)試點(diǎn)。

2 精細(xì)測(cè)前設(shè)計(jì)

提高測(cè)壓成功率,就要減小和降低井眼環(huán)境和鉆井液體系、儲(chǔ)層品質(zhì)對(duì)測(cè)壓模塊的影響,精細(xì)的測(cè)前設(shè)計(jì)和施工是前題。MDT測(cè)前設(shè)計(jì)包括測(cè)試井鉆井液體系的適應(yīng)性分析、測(cè)壓層井壁規(guī)則程度摸底、測(cè)壓點(diǎn)物性、泥質(zhì)、鈣質(zhì)含量摸底、油層、油藏評(píng)價(jià)需求、儀器模塊選取等。

要求對(duì)泥漿取樣分析,對(duì)泥漿密度、黏度、含砂量進(jìn)行確認(rèn),提出泥漿調(diào)整的具體要求;根據(jù)測(cè)量目的層層系、埋藏深度及儲(chǔ)層品質(zhì)選擇合適的儀器模塊。品質(zhì)相對(duì)差的儲(chǔ)層,選取超大直徑探針;疏松砂巖井壁不規(guī)則儲(chǔ)層,選用雙封隔器模塊(Mini-DST);普通測(cè)壓模塊在測(cè)點(diǎn)選擇上要依據(jù)井徑曲線,避開井壁不規(guī)則處,在具體測(cè)壓施工時(shí)先測(cè)量雙井徑曲線,更精確地指導(dǎo)測(cè)點(diǎn)選擇;應(yīng)用綜合測(cè)井曲線及儲(chǔ)層品質(zhì)參數(shù),避開泥質(zhì)含量高、鈣質(zhì)含量高、孔隙度低的深度點(diǎn),儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重時(shí)放大綜合測(cè)井曲線的比例,指導(dǎo)測(cè)點(diǎn)施工,還要結(jié)合構(gòu)造、地質(zhì)、油層評(píng)價(jià)、油藏評(píng)價(jià)的需求進(jìn)行綜合分析,設(shè)計(jì)測(cè)壓深度和點(diǎn)數(shù)。2008年下半年到2009年上半年,大港油田探井MDT壓力測(cè)試完成16口井,精細(xì)的測(cè)前設(shè)計(jì)有效指導(dǎo)了測(cè)壓施工,沒(méi)有出現(xiàn)儀器遇卡、電纜粘卡等現(xiàn)象。從表4看出,坐封失敗率、干測(cè)試等現(xiàn)象降低10%左右,測(cè)壓成功率達(dá)到52.8%。

表4 2008～2009年大港油田16口探井MDT測(cè)壓成功率統(tǒng)計(jì)

3 MDT在油田勘探中的應(yīng)用實(shí)例

濱海、埕海地區(qū)是大港油田目前重要的海上勘探領(lǐng)域。為了節(jié)約海上探井試油成本,加快勘探節(jié)奏,及時(shí)確定油藏性質(zhì)及油氣水分布,建立油藏壓力資料,為儲(chǔ)量計(jì)算提供寶貴參數(shù),特別在埕海地區(qū)規(guī)?；瘧?yīng)用了MDT雙分隔器模塊測(cè)井,有效避免了疏松砂巖井壁不規(guī)則的影響,在11個(gè)層及時(shí)確認(rèn)油層64 m,取得了很好地應(yīng)用效果。

應(yīng)用1:圖3是Bh24井是大港濱海地區(qū)重點(diǎn)探井,層位Ed,儲(chǔ)層巖性細(xì),正常壓力,屬于中孔隙度低滲透率型儲(chǔ)層,以前該層系測(cè)壓均未成功。根據(jù)該井情況進(jìn)行精細(xì)測(cè)前設(shè)計(jì),該井采用抗鹽聚合物鉆井液體系。根據(jù)對(duì)泥漿取樣化驗(yàn)結(jié)果,提出對(duì)泥漿需要處理和調(diào)整,原泥漿密度1.21 g/cm3,黏度52 s,調(diào)整為1.20 g/cm3,黏度54 s,對(duì)井壁規(guī)則程度進(jìn)行了摸底,并采用超大直徑探針對(duì)3 445.8～3 550.4 m層段進(jìn)行測(cè)試,測(cè)壓22個(gè)點(diǎn),取得18個(gè)穩(wěn)定壓力點(diǎn),測(cè)壓成功率達(dá)到81.8%。確定地層壓力系數(shù)0.977;91號(hào)層和93號(hào)層流體密度為0.65 g/mL,經(jīng)確認(rèn)為油層;100號(hào)層流體密度為0.98 g/mL;103號(hào)層流體密度為0.987 g/mL;103號(hào)層流體密度為 1.033 g/mL;106號(hào)層流體密度為1.105 g/mL,確認(rèn)為水層。在93號(hào)和100號(hào)層之間看到明顯油水界面。試油結(jié)果,射開91號(hào)層,套暢,日產(chǎn)油18.8 t。

圖3 Bh××井MDT測(cè)井地層流體性質(zhì)判別

圖4 Ch××井MDT測(cè)井地層流體性質(zhì)判別

應(yīng)用2:圖4是埕海地區(qū)1口風(fēng)險(xiǎn)預(yù)探井。為盡快確認(rèn)該層的儲(chǔ)集性質(zhì)和流體性質(zhì),選用MDT測(cè)井技術(shù)。綜合測(cè)井資料和鉆井證實(shí),該井儲(chǔ)層巖性疏松井壁跨塌,常規(guī)MDT測(cè)壓模塊無(wú)法測(cè)試。因此,選用雙分隔器(Mini-DST)模塊進(jìn)行測(cè)壓和泵出取樣?？果}聚合物鉆井液體系,泥漿密度、黏度分別為1.10 g/cm3,44 s,為增加井壁穩(wěn)定程度,將黏度調(diào)整為48 s。設(shè)計(jì)測(cè)壓16個(gè)點(diǎn),實(shí)際測(cè)量16個(gè)點(diǎn),得到穩(wěn)定壓力點(diǎn) 13個(gè),測(cè)壓成功率達(dá)到81.25%。圖4中14號(hào)層應(yīng)用壓力梯度回歸,得到地層流體密度為0.54 g/mL,確認(rèn)為油層。雙分隔器(Mini-DST)模塊在14號(hào)層開泵520 min,泵出流體90 L,含油比例88%,進(jìn)一步確認(rèn)為油層。16、17號(hào)層壓力梯度回歸地層流體密度為0.99 g/mL,確認(rèn)為水層。對(duì)14號(hào)層進(jìn)行了射孔試油,日產(chǎn)油21.4 t。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)MDT測(cè)壓模塊的影響因素分析,明確了MDT測(cè)壓時(shí)對(duì)測(cè)量環(huán)境的具體要求。

(1)泥漿中不能有石墨、瀝青、玻璃微珠等添加劑,固相物質(zhì)(含砂)不能大于0.2%,黏度低于55 s,必要時(shí)加入潤(rùn)滑劑;

(2)測(cè)壓模塊測(cè)量時(shí)最佳井眼直徑21.5 cm,測(cè)點(diǎn)處井壁要規(guī)則,對(duì)于31.4 cm直徑的井眼要使用加長(zhǎng)推靠器,井壁欠規(guī)則可以選用雙封隔器模塊;

(3)欠平衡鉆井泥漿不穩(wěn)定條件下不能測(cè)壓,要等到井內(nèi)泥漿穩(wěn)定形成良好泥餅后測(cè)量,最好選用雙封隔器模塊;

(4)在儲(chǔ)層品質(zhì)較差的儲(chǔ)層,測(cè)點(diǎn)要避開泥質(zhì)、鈣質(zhì)含量高、孔隙度、滲透率低的夾層,選用超大直徑探針或雙封隔器模塊,可以減少干測(cè)試和超壓現(xiàn)象發(fā)生。

通過(guò)測(cè)壓成果實(shí)際應(yīng)用,證明MDT測(cè)井具有對(duì)儲(chǔ)層壓力系統(tǒng)、流體性質(zhì)判別快速、直觀的特點(diǎn),在勘探中得到廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用中作好測(cè)前精細(xì)設(shè)計(jì),充分考慮井眼環(huán)境、鉆井液體系、鉆井工藝、儲(chǔ)層品質(zhì)對(duì)MDT測(cè)壓模塊的影響。有針對(duì)性地選取探針類型和測(cè)試模塊,根據(jù)地質(zhì)、油層評(píng)價(jià)、油藏評(píng)價(jià)的需求,綜合選擇測(cè)壓點(diǎn),才能提高M(jìn)DT測(cè)壓成功率,達(dá)到解決地質(zhì)問(wèn)題的目的。

[1] Schlumbger.Fundamentals of formation testing[R]. Texas:Schlumbger Marketing Communications,2006.

[2] 高中民,翁鶴珍,譯.MDT模塊式地層測(cè)試器[C]∥斯倫貝謝公司新一代測(cè)井技術(shù)論文集.勝利石油管理局,1997:11-26.

[3] 歐陽(yáng)建.測(cè)井新技術(shù)與油氣層評(píng)價(jià)進(jìn)展 [M].北京:石油工業(yè)出版社,1998.

[4] Ridvan Akkurt,Martin Bowcock,等.井下流體取樣和分析新方法[J].油田新技術(shù),2006/2007,18(4):4-19.

[5] Schlumbger.利用地層測(cè)試器測(cè)定滲透率[J].油田新技術(shù),2001,13(1):2-23.

[6] 劉樹鞏,田 宏.利用電纜測(cè)試資料進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)的方法及應(yīng)用[C]∥第三屆中俄測(cè)井學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集,2004(烏法),2004:160-167.

MDT Affecting Factors Analysis and Application

WU Shuqin,LI Junguo,XUE Baoyin,LIU Hui
(Exploration Enterprise of Dagang Oilfield,Tianjin 300280,China)

To solve the problem of lower MDT pressure measurements success rate in 2007 Dagang oilfield loggings,carried out are MDT pressure measurements affecting factors analysis,and researches of the MDT pressure measurements module’s adaptability for the measuring environments.Through statistical comparisons of different borehole conditions,drilling mud systems, reservoir properties and drilling technologies in several wells,summarized are the regulars of factors affecting the pressure measurements,thereby providing a guide for the MDT pre-log design, so that the success rate of MDT has been improved significantly.This paper summarizes the factors affecting MDT pressure measurements and the pre-log designs.Demonstrated are the application results of MDT pressure measurements in the exploration.

Modular Formation Dynamics Tester,borehole conditions,drilling mud system,reservoir property,pre-log design

P631.84

A

2009-10-12 本文編輯 李總南)

1004-1338(2010)04-0393-05

吳淑琴,女,1958年生,高級(jí)工程師,從事測(cè)井資料油氣層評(píng)價(jià)技術(shù)管理和技術(shù)方法研究工作。