電纜地層壓力測試

1、電纜地層測試器測井及資料應用分析電纜地層測試器測井及資料應用分析中石化勝利測井公司中石化勝利測井公司2003年年2月月朱留方朱留方前前 言言 電纜地層壓力測試器是一種直接測量地層壓力和從地層取樣的儀器，與鉆桿地層測試相比，電纜地層壓力測試能提供大量可靠的垂向分辨率較高的壓力分布，資料用途多，并具有快速、經(jīng)濟的優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛的應用。 基本測井原理基本測井原理 根據(jù)裸眼井的自然伽馬或自然電位曲線將儀根據(jù)裸眼井的自然伽馬或自然電位曲線將儀器下到要測壓和取樣的深度上，先測量鉆井液柱器下到要測壓和取樣的深度上，先測量鉆井液柱的靜壓力（測前靜壓力）；用交流電使井下儀器的靜壓力（測前靜壓力）；用交

2、流電使井下儀器中的微型電機轉(zhuǎn)動，帶動液壓泵使推靠板強力推中的微型電機轉(zhuǎn)動，帶動液壓泵使推靠板強力推向地層，致使推靠板中心的吸管插進地層，由于向地層，致使推靠板中心的吸管插進地層，由于吸管周圍的橡膠密封體隔開了井眼中的鉆井液，吸管周圍的橡膠密封體隔開了井眼中的鉆井液，使吸管與地層連通，打開預測室排掉管線中的液使吸管與地層連通，打開預測室排掉管線中的液體后，測量壓力隨時間的變化關(guān)系，利用傳感器體后，測量壓力隨時間的變化關(guān)系，利用傳感器將地層的壓力轉(zhuǎn)換成電信號傳輸?shù)降孛嬗涗?，這將地層的壓力轉(zhuǎn)換成電信號傳輸?shù)降孛嬗涗洠@就是測壓；收回推靠板，排掉預測室液體，收回就是測壓；收回推靠板，排掉預測室液體，收

3、回吸管，再測一次鉆井液柱的靜壓力（測后靜壓吸管，再測一次鉆井液柱的靜壓力（測后靜壓力），一個測試點完整的測試過程結(jié)束。移動儀力），一個測試點完整的測試過程結(jié)束。移動儀器可對其他層位進行測壓。器可對其他層位進行測壓。 取樣是測壓后打開取樣閥，地層中的液取樣是測壓后打開取樣閥，地層中的液體流入取樣筒，關(guān)閉取樣筒所取樣品就保存在體流入取樣筒，關(guān)閉取樣筒所取樣品就保存在取樣筒內(nèi)，到地面通過轉(zhuǎn)樣器具收存。取樣筒內(nèi)，到地面通過轉(zhuǎn)樣器具收存。 電纜地層測試在每個測試點上記錄三種壓電纜地層測試在每個測試點上記錄三種壓力信息：鉆井液靜壓力、地層壓力、收回地層力信息：鉆井液靜壓力、地層壓力、收回地層流體產(chǎn)生的流動

4、壓力。流體產(chǎn)生的流動壓力。 FMTFMT地層測試器每次下井可取兩個點的樣地層測試器每次下井可取兩個點的樣品，測量任意多個滲透層測試點的壓力。品，測量任意多個滲透層測試點的壓力。地層壓力評價原理 地層壓力地層壓力( (P PF F) )是指作用于地層孔隙空間中流體上的壓力。流體在開采是指作用于地層孔隙空間中流體上的壓力。流體在開采之前所承受的壓力為原始地層壓力。流體靜壓力之前所承受的壓力為原始地層壓力。流體靜壓力( (P PHYHY) )是由靜液柱對某一點是由靜液柱對某一點所產(chǎn)生的壓力。一般說來，正常地層壓力等于從地面到井下給定深度處的所產(chǎn)生的壓力。一般說來，正常地層壓力等于從地面到井下給定深度

5、處的流體靜壓力。偏離正常趨勢的特征定義為異常地層壓力流體靜壓力。偏離正常趨勢的特征定義為異常地層壓力, ,P PF FPPHYHY稱為異常高稱為異常高壓，壓，P PF FPPH0YH0Y稱為異常低壓稱為異常低壓( (欠壓地層欠壓地層) )。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 1、地層壓力梯度計算 根據(jù)油藏壓力原理，地層壓力梯度按(1)式計算: PFG = (P1-P0)/（H1-H0）（1） 式中 PFG -地層壓力梯度，單位Psi/m； P1、P0相鄰測試點地層壓力，單位Psi； H1、H0相鄰測試點垂直深度，單位米。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 2、地層流體密度計算 地層流體密度可按（2

6、）式計算： =（P1-P0）/（H1-H0）*1.422）（2） 式中 -地層流體密度，單位g/cm3； P1、P0相鄰測試點地層壓力，單位Psi； H1、H0相鄰測試點垂直深度，單位m。(2)式也可用于計算鉆井液密度,計算時將P1、P0換為相鄰測試點鉆井液壓力即可。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 3、地層壓力梯度與地層流體密度的關(guān)系 地層壓力梯度與流體密度的關(guān)系為: PFG =*1.422（3） 式中 PFG -地層壓力梯度，單位Psi/m； -地層流體密度，單位g/cm3。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 4、油水界面的確定和計算 當一個油氣藏的連通性較好時當一個油氣藏的連通性較好時,

7、,儲集儲集空間的流體按照由上至下的順序為氣、空間的流體按照由上至下的順序為氣、油、水排列油、水排列, ,由于三種流體的密度不同由于三種流體的密度不同, ,造成三種地層的壓力梯度不同造成三種地層的壓力梯度不同, ,氣層的氣層的壓力梯度最小壓力梯度最小, ,油層的壓力梯度居中油層的壓力梯度居中, ,水水層的壓力梯度最大層的壓力梯度最大; ;含有三種流體地層含有三種流體地層的壓力梯度在壓力平面圖上顯示為斜率的壓力梯度在壓力平面圖上顯示為斜率不同的三段直線。不同的三段直線。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 圖圖2 2所示是一典型實例所示是一典型實例 ,1,1號井鉆遇了號井鉆遇了3 3 個水層個水層A

8、A、B B、C,2C,2號井在同一構(gòu)造上也號井在同一構(gòu)造上也鉆遇了相同的地層鉆遇了相同的地層A A、B B、C C，但，但A A、B B儲儲層是油而不是水，層是油而不是水，1 1號井號井C C層的壓力點和層的壓力點和2 2號井號井C C層的壓力點落在同一個壓力梯度層的壓力點落在同一個壓力梯度線線E E上。由于上。由于1 1號井鉆遇的號井鉆遇的A A層和層和B B層層 油水界面 油水界面 2號井 油 水 c 水層 B A 層 層 油 層 1號井 2號井 1號井 E F AA BB 都是水層，且這兩層相通，其壓力點落在同一個壓力梯度線都是水層，且這兩層相通，其壓力點落在同一個壓力梯度線F F上上,

9、2 ,2 號井鉆遇的號井鉆遇的A A層和層和B B層是油層，由于油的密度小于水的密度，因此油層層是油層，由于油的密度小于水的密度，因此油層的地層壓力大于水層的壓力，壓力梯度延長線的交點即為油水界面的地層壓力大于水層的壓力，壓力梯度延長線的交點即為油水界面AAAA和和BBBB。同道理，在油水界面未鉆遇時，利用壓力梯度外推法可以得到。同道理，在油水界面未鉆遇時，利用壓力梯度外推法可以得到油水界面的位置。油水界面的位置。地層壓力評價原理地層壓力評價原理 從靜水力學觀點分析，儲層內(nèi)的多從靜水力學觀點分析，儲層內(nèi)的多相流體應進行重力分異，在油水界面上相流體應進行重力分異，在油水界面上的壓力達到平衡的壓力

10、達到平衡( (如圖如圖3)3)。根據(jù)這個道。根據(jù)這個道理，可以計算某個油藏油水界面的深度。理，可以計算某個油藏油水界面的深度。假設在假設在A A井深度為井深度為H1H1位置上壓力為位置上壓力為P PWhWh，流體密度為流體密度為 W W。在。在B B井深度為井深度為H2H2位置上壓位置上壓力為力為PohPoh，流體密度為，流體密度為 o o。 H2 H1 油水界面 B 號井 A 號井 油 層 層 水 Z 地層壓力評價原理地層壓力評價原理 在油水界面在油水界面Z Z處的地層壓力分別為：處的地層壓力分別為：A A井：井： Pwz=PwhPwz=Pwh-( H1-Z)-( H1-Z)* *g g*

11、* W W* *1010-3-3 B B井：井： Poz=PohPoz=Poh+(Z-H2)+(Z-H2)* *g g* * o o* *1010-3-3 根據(jù)油水界面壓力平衡原理：根據(jù)油水界面壓力平衡原理：Poz=Pwz Poz=Pwz 可得到油水界面深度為可得到油水界面深度為Z=(1000Z=(1000* *(Poh-Pwh(Poh-Pwh)+(H1)+(H1* * W W-H2-H2* * o o) )* *g)/(g)/( W-W- o o) )* *g)g) H2 H1 油水界面 B 號井 A 號井 油 層 層 水 Z 地層壓力評價原理地層壓力評價原理 5、儲層滲透率估算可選用壓降和

12、壓力恢復兩種算法計算儲層滲透率，并根據(jù)儲層的狀況細分為球狀模型和柱狀模型，F(xiàn)MT壓降滲透率：Kd =1842Cq/(d P )式中 Kd-壓降滲透率,10-3m2； P-壓降壓力差，Psi； C-流體模型因子； q-流速,cm3/s； -流體的粘度； d-吸管直徑,cm。資料的主要用途資料的主要用途 地層測試器測量的壓力和取得的樣品是直接來自地層的信息，地層測試器測量的壓力和取得的樣品是直接來自地層的信息，利用壓力資料繪制壓力剖面圖，根據(jù)油藏中的壓力分布原理，可利用壓力資料繪制壓力剖面圖，根據(jù)油藏中的壓力分布原理，可以確定油氣藏中的油氣、油水、氣水兩相流體接觸界面的位置等，以確定油氣藏中的油氣

13、、油水、氣水兩相流體接觸界面的位置等，在油氣的勘探、開發(fā)以及工程方面主要應用如下：在油氣的勘探、開發(fā)以及工程方面主要應用如下：l l 提供地層壓力和鉆井液壓力剖面圖，指導鉆井液性能的調(diào)提供地層壓力和鉆井液壓力剖面圖，指導鉆井液性能的調(diào)配，減小鉆井液對地層污染配，減小鉆井液對地層污染l l 分析地層壓力狀況，指導開發(fā)井方案調(diào)整和尋找潛力層分析地層壓力狀況，指導開發(fā)井方案調(diào)整和尋找潛力層l l 利用地層壓力剖面圖，劃分地層壓力系統(tǒng)利用地層壓力剖面圖，劃分地層壓力系統(tǒng)資料的主要用途資料的主要用途 l l 分析地層壓力剖面圖，計算地層壓力梯度，進行油氣藏分析地層壓力剖面圖，計算地層壓力梯度，進行油氣藏

14、油氣、油水、氣水界面的劃分油氣、油水、氣水界面的劃分 l l 與其它測井資料結(jié)合，協(xié)助判斷儲層流體性質(zhì)與其它測井資料結(jié)合，協(xié)助判斷儲層流體性質(zhì) l l 估算儲層滲透率估算儲層滲透率 l l 確定地層不整合面確定地層不整合面 l l 判斷斷層的封閉性判斷斷層的封閉性 l l 確定鉆井液的安全范圍，控制井漏和井噴事故的發(fā)生確定鉆井液的安全范圍，控制井漏和井噴事故的發(fā)生 l l 對儲層或疑難層位進行取樣對儲層或疑難層位進行取樣 地層流體取樣可直接了解地層所含流體的性質(zhì)地層流體取樣可直接了解地層所含流體的性質(zhì), ,通過實驗室分通過實驗室分析可得到油氣的密度、粘度、油氣比、油水比、油氣組分及地層析可得到

15、油氣的密度、粘度、油氣比、油水比、油氣組分及地層水礦化度等參數(shù)。水礦化度等參數(shù)。資料應用分析資料應用分析指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配 a)a) 埕北埕北2323井井 根據(jù)埕島油田地層壓力測試器根據(jù)埕島油田地層壓力測試器所測的壓力數(shù)據(jù)分析所測的壓力數(shù)據(jù)分析, ,館上段地層館上段地層壓力系數(shù)為壓力系數(shù)為1.01.0左右。由埕北左右。由埕北2323井井地層壓力剖面圖可看出，使用的鉆地層壓力剖面圖可看出，使用的鉆井液密度井液密度(1.36(1.36g/cmg/cm3 3) )偏大，為了有偏大，為了有效地防止儲層污染，鉆井液密度應效地防止儲層污染，鉆井液密度應選在選在1.11.1g/cm

16、g/cm3 3 左右較為合適。左右較為合適。資料應用分析資料應用分析指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配 b) 孤東14井 孤東油田館陶組正常壓力系數(shù)為1.0, 孤東14井采用密度為1.31g/cm3的鉆井液鉆井，由孤東14井地層壓力剖面圖可見,鉆井液壓力明顯大于相應深度的地層壓力，必然對地層造成較大的污染；若在該地區(qū)該層段鉆井時，采用密度為1.1g/cm3左右的鉆井液鉆井即可保證鉆井安全，又可減小鉆井液對地層的污染。資料應用分析資料應用分析指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配 c) 牛20-1井 由地層測試器所測的壓力數(shù)據(jù)分析, 牛20-1井沙三段在井深3088米以上的地層壓

17、力系數(shù)為1.1, 3088米以下地層明顯異常高壓，3147米地層壓力系數(shù)高達1.622,因此3088米上、下不屬于一個壓力系統(tǒng)；使用壓力系數(shù)為1.637的鉆井液鉆井,高壓層已接近達到平衡壓力，但對3088米以上的地層造成了較大的污染；在該地區(qū)鉆井時,在沙三段井深3088米附近應采取措施,即要預防井涌或井噴等工程事故,又要減小鉆井液對地層的污染。資料應用分析資料應用分析指導開發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層指導開發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層 利用地層壓力數(shù)據(jù)，可判斷地層壓力異常；在開發(fā)井或注水井中用地層測試資料計算的地層壓力系數(shù)和地區(qū)正常壓力系數(shù)對比，可知道地層壓力狀況，進一步指導開發(fā)井調(diào)整，尋找開采程度較低的潛力

18、層。資料應用分析資料應用分析指導開發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層指導開發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層 a) 河31-73井,測井日期1988年5月,本井段跨越了東營組、沙一段、沙二段三個層段, 地層壓力分析如下: 東營組:水層段計算的地層壓力系數(shù)約為0.98,接近原始地層壓力。 沙一段:該段為已開發(fā)的油層段, 地層壓力嚴重虧損,為了提高油藏的采收率, 對這兩組油層注水開采時,應選擇合理的注水方式,最好是分層注水,并控制注水壓力,防止大面積水淹。 沙二段:上部水層段計算的地層壓力系數(shù)約為0.92,下面兩組油層壓力平均虧損分別為74atm(7.25Mpa)和76atm(7.46Mpa)； 對這兩組油層開發(fā)時應采取措施

19、,防止大面積水淹。資料應用分析資料應用分析劃分地層壓力系統(tǒng)劃分地層壓力系統(tǒng) 利用壓力剖面圖利用壓力剖面圖, ,可較為直觀可較為直觀的劃分地層壓力系統(tǒng)的劃分地層壓力系統(tǒng), , 由河由河31-31-7373井的壓力剖面圖井的壓力剖面圖( (圖圖7)7)可見可見, ,該區(qū)塊東營組有該區(qū)塊東營組有1 1套壓力系統(tǒng)套壓力系統(tǒng), ,沙一段有沙一段有2 2套壓力系統(tǒng)套壓力系統(tǒng), ,沙二段沙二段有有3 3套壓力系統(tǒng)。套壓力系統(tǒng)。資料應用分析資料應用分析判斷流體性質(zhì)判斷流體性質(zhì) 孤東14井，1250 米1300米，計算的地層流體密度為.4868g/cm3,說明該層段是氣層或高含氣油層；13401390米，計算的

20、地層流體密度為0.943g/cm3,符合該地區(qū)油的密度特征；在1390米以下，計算的地層流體密度為1.024g/cm3,符合該地區(qū)水的密度特征。根據(jù)計算的流體密度和地區(qū)規(guī)律，結(jié)合孔隙度、電阻率等測井資料，1250 米1300米的儲層，是氣層或高含氣油層；13401390米的儲層，解釋為油層；在1390米以下綜合解釋為含油水層和水層。資料應用分析資料應用分析確定油水界面確定油水界面 埕北19井12901740米含有二套油水系統(tǒng),油水界面約在1416、1549米,深度在1448米測試點計算的流體密度為0.685g/cm3,解釋為氣層，由于氣層測試點較少，不能確定氣水、或氣油界面。資料應用分析資料應用分析協(xié)助判斷油水層協(xié)助判斷油水層 勝海202井儲層電阻率較低，油層深感應電阻率只有3m ，水層電阻率為2.5m，測井資料解釋存在較大困難。在13321335m井段地層壓力出現(xiàn)異常,A點壓力為13.13 MPa。 在正常的壓力剖面上，由水層的壓力梯度計算出水層流體密度為1.008g/cm3 。從水層壓力梯度向上推算在深度1334.6m處壓力應為12.86MPa，在1334.6m處增壓0.27MPa，井壁取心為油斑粉砂巖，故測井解釋為油層，后經(jīng)試油證實日產(chǎn)油為1.8噸，不含水。資料應用分析資料應用分析7估算滲透率估算滲透率 根據(jù)壓力恢復曲線，