南海東部油田淺儲層隨鉆測壓取樣技術及應用

李朝 盧昌 夏竹君 孔令盼 黨黎鋒 龔一順

海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術深圳分公司 廣東 深圳 518067

粵海組水層流體試驗室分析是研究CO2回注封存機理的重要手段，該層位水層流體的測壓及取樣是該項目運行設計理論的基礎。南海東部地區(qū)粵海組地層屬于中-高孔滲儲層，且在鉆井過程中存在井筒壓差大、鉆井液侵入地層深、井壁不規(guī)則井段多等特點，容易造成測壓取樣探針座封困難、地層超壓、取樣耗時過大等情況。針對松軟地層制作相應的施工方案，包括優(yōu)選加長型橢圓探針、根據(jù)滲透率設置測壓參數(shù)、利用多維度探頭實時監(jiān)控井下流體類型等。最終在目的層平均單點取樣耗時3～5h取得了目標水層樣品，為后續(xù)實驗室分析研究提供了原始地層資料。本文以A1井為例，通過合理的測壓模式、探針類型選擇以及針對性的參數(shù)預設，能夠有效提高測量的時效性并兼顧安全性，為海上油田淺層測壓取樣測井作業(yè)提供了案例參考[1-4]。

1 測壓取樣作業(yè)難點

1.1 作業(yè)難點

南海東部油田粵海組水層砂巖埋藏淺，粵海組最淺取樣點埋藏深度為803.4m，膠結非常疏松，井壁穩(wěn)定性差，成功座封難度大；南海東部油田鄰井粵海組松散砂巖鉆井取心作業(yè)情況，出現(xiàn)的主要問題是地層出砂嚴重，砂巖疏松，極易堵住測壓取樣探針導致作業(yè)失敗，測壓取樣工作極其困難。

1.2 歷史經(jīng)驗

南海東部油田粵海組砂巖地層取樣無成功案例。據(jù)調研，2021年在南海西部某井同層位淺層粵海組疏松砂巖地層測壓取樣作業(yè)有成功的實例，測量目的層段井深1400～1700m （垂深1200～1400m），地層壓力系數(shù)1.0，泥漿密度1.28g/cm3，循環(huán)狀態(tài)下的等效泥漿比重約為1.20（因為測壓取樣作業(yè)時需保持泥漿持續(xù)循環(huán)，降低黏卡風險）保持環(huán)空與地層壓差為430～460psi（隨深度增加壓差略有增加），座封成功率90%以上。

2 測壓取樣作業(yè)優(yōu)化設計

2.1 作業(yè)目的層分析

如圖1所示，A1井測壓取樣目的層是粵海組砂巖地層，設計的測壓取樣深度分別1227m、1247m、1271m，對應的巖性分別為灰質粉砂巖、含礫粗砂巖、含礫粗砂巖，測井解釋均為水層，孔隙度22.2%～27.0%，滲透率15.9～1877.9mD，屬于中孔中滲儲層。油藏地層壓力系數(shù)為0.989～1.004，屬于正常壓力系統(tǒng)。

圖1 A1井測壓取樣目的層測井圖

2.2 作業(yè)方案

優(yōu)先在1227m進行測壓取樣，取樣不成功再依次在深度1247m、1271m進行嘗試，成功取到水樣則停止作業(yè)操作。具體作業(yè)實施計劃是：（1）工具到達粵海組地層，進行30min粘連測試；（2）粘連測試通過后，在1227m測壓后直接泵抽，并取10個水樣。（3）到1247m和1271m設計點完成測壓（以及其他增加深度點的測壓）。

2.3 測壓取樣工具優(yōu)選

綜合考慮本井地層中孔中滲的特征，優(yōu)選貝克休斯隨鉆測壓取樣工具FASTrak 完成本井測壓取樣作業(yè)。測量時，探針工具面朝下，依靠工具自重提供極板座封的推靠力。

（1）探針優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的探針類型共有3種：標準探針、大臉探針、加長橢圓探針，如圖2所示。標準探針適用于普通地層和12.25in井眼，大臉探針適用于未壓實地層，加長橢圓探針適用于更大的通道面積的地層，綜合分析優(yōu)選標準探針作為本井測壓取樣的探針。

圖2 測壓取樣的探針極板

（2）探針篩管優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的探針篩管共有2種：0.6mm粗糙壁篩管和0.6mm槽管，其中0.6mm粗糙壁篩管在稠油、疏松砂巖中也能適用，故優(yōu)選0.6mm粗糙壁篩管作為本井測壓取樣的探針篩管。

（3）FASTrak 測量模式優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的測量模式共有5種：高流度模式（High Mobility）、低流度模式（Low Mobility）、致密層超壓模式（Tight Supercharged）、未膠結砂巖模式（Unconsolidated Sand）、綜合地層強制多次壓降模式（Forced Repeat），針對本井測壓取樣地層為淺層疏松砂巖，故優(yōu)選未膠結砂巖模式（Unconsolidated Sand）作為本井測壓取樣的模式。

（4）保壓樣桶準備

根據(jù)地層原油的泡點壓力確定樣罐保壓值。通過預測的地層壓力、環(huán)空壓力等信息，模擬氮氣倉預充壓力。現(xiàn)場工程師預充指定壓力氮氣。

2.4 取樣時機優(yōu)選

依托FasTrak測壓取樣技術，根據(jù)可互為備份的密度、聲波、光譜、折射率、黏度等多個先進測量單元，F(xiàn)asTrak測壓取樣技術實現(xiàn)多角度，高可靠性的流體屬性實時分析，明確判斷珠江組獲取油氣水流體性質并100%成功完成取樣計劃，獲取了合格樣品。

本井泥漿濾液氯根52kppm，等效NaCl礦化度為85.9kppm；基于臨井同層取樣資料，預測地層水礦化度為31.6kppm；二者相差54.3kppm，在聲波上會有數(shù)值變化，故可以通過聲波區(qū)別泥漿濾液和地層水，指導取樣時機。

2.5 工具面方位校正調整

借鑒國內外作業(yè)經(jīng)驗，采用貝克休斯6.75 in FasTrak隨鉆工具，并通過優(yōu)化鉆具組合，座封角度，確保座封成功率。

角差是工具低邊到工具探針位置的角度差，每次工具入井前均需要測量角差，工具入井后通過給工具發(fā)指令調整工具面，使探針位于低邊，這樣能更好地貼緊地層，增加探針坐封成功率。計算公式：

式中：α為探針方位，°；β為工具面方位，°；γ為角差，°。

3 應用效果評價

優(yōu)選的測壓取樣工具在本井目的層粵海組砂巖地層按照設計要求進行測壓取樣作業(yè)，設計的測壓取樣深度分別1227m、1247m、1271m，作業(yè)實施時，在1227.00m測壓成功，在1247.7m測壓時工具面180°座封失效，調整190°后第二次在該深度嘗試座封，依然座封失敗。上移0.3m到1246.70m嘗試座封，座封成功。后管線堵塞，解封反排后再次座封。取樣10個。具體情況見表1。

表1 A1井測壓取樣表（測壓取樣井段）

（1）在1227.00m測壓情況

在1227.00m座封測壓泵抽，測壓流度29.4mD/cP，地層壓力1290psi?？紤]到地層出砂風險，使用0.5cm3/s泵速泵抽，泵抽順暢，提速到1cm3/s依然泵抽順暢，但提速到2cm3/s，泵速突然下降、實時流度降低，判斷為出砂堵塞管線。之后嘗試提高壓差到270psi，但泵速并未好轉，依然維持在0.8cm3/s，考慮到該泵效太低，決定解封放棄本點泵抽。解封前未取樣。

（2）在1247.00m測壓情況

在1247.00m座封失效，稍微轉換一下工具面10°后，在1247m嘗試測壓再次失封。上移0.3m至1246.7m座封測壓，地層壓力1301.28 psi，地層流度：17.9 mD/cP，在本點泵抽。泵抽1cm3/s，壓差20psi，泵抽穩(wěn)定，提速到2cm3/s后泵抽不順暢，泵速在0.5cm3/s到2cm3/s之間變化，實時流度持續(xù)降低，流動壓力穩(wěn)定，分析認為是地層出砂導致管線堵塞。收回探針后，上下活動下鉆具，再返排重新回到測壓深度1246.7m，地層壓力1301.23 psi，地層流度92.19 mD/cP，泵抽。開始以2cm3/s參數(shù)泵抽15min，泵速增加至2.5～3.5cm3/s，實際的平均速度3cm3/s，即每小時10L，各探頭工作正常，密度為1.04g/cm3，聲波193.5μs/ft波動，泵速平均為3cm3/s，當累積泵抽體積19.3L時，密度從1.041g/cm3降到了1.038g/cm3，累計泵抽236min，泵抽量36.9L，最終密度1.038g/cm3，最終密度193.48μs/ft，泵抽液穩(wěn)定超2h，光譜為標準水響應，由此判定礦化度已經(jīng)穩(wěn)定了，地層水純度滿足灌樣要求，開始按要求取10個純水樣，無需在1271m進行測壓取樣作業(yè)，結束本次作業(yè)。

4 結論

根據(jù)南海東部淺層粵海組疏松砂巖地層的特征以及測壓取樣要求，優(yōu)選了貝克休斯隨鉆測壓取樣工具FASTrak開展測壓取樣作業(yè)，在作業(yè)前開展方案優(yōu)化設計，在測壓取樣過程中，優(yōu)化泵抽速度，泵抽時及時判斷砂堵并有效解堵，順利完成在淺層砂巖中測壓取樣作業(yè)，取到了油氣水等資料，達到了地質設計的要求，圓滿完成地質任務。