电缆地层测试器测井及资料应用分析中石化胜利测井公司2003年2月朱留方前 言电缆地层压力测试器是一种直接测量地层压力和从地层取样的仪器，与钻杆地层测试相比，电缆地层压力测试能提供大量可靠的垂向分辨率较高的压力分布，资料用途多，并具有快速、经济的优点，在国内外得到了广泛的应用。 基本测井原理 根据裸眼井的自然伽马或自然电位曲线将仪器下到要测压和取样的深度上，先测量钻井液柱的静压力（测前静压力）；用交流电使井下仪器中的微型电机转动，带动液压泵使推靠板强力推向地层，致使推靠板中心的吸管插进地层，由于吸管周围的橡胶密封体隔开了井眼中的钻井液，使吸管与地层连通，打开预测室排掉管线中的液体后，测量压力随时间的变化关系，利用传感器将地层的压力转换成电信号传输到地面记录，这就是测压；收回推靠板，排掉预测室液体，收回吸管，再测一次钻井液柱的静压力（测后静压力），一个测试点完整的测试过程结束。移动仪器可对其他层位进行测压。取样是测压后打开取样阀，地层中的液体 流入取样筒，关闭取样筒所取样品就保存在取 样筒内，到地面通过转样器具收存。电缆地层测试在每个测试点上记录三种压 力信息：钻井液静压力、地层压力、收回地层 流体产生的流动压力。FMT地层测试器每次下井可取两个点的样品 ，测量任意多个渗透层测试点的压力。地层压力评价原理 地层压力(PF)是指作用于地层孔隙空间中流体上的压力。流体在开采之前所承受的压力为原始地层压力。流体静压力(PHY)是由静液柱对某一点所产生的压力。一般说来，正常地层压力等于从地面到井下给定深度处的流体静压力。偏离正常趋势的特征定义为异常地层压力,PFPHY称为异常高压，PFPH0Y称为异常低压(欠压地层)。地层压力评价原理 1、地层压力梯度计算根据油藏压力原理，地层压力梯度按(1)式计算:PFG = (P1-P0)/（H1-H0）（1）式中 PFG -地层压力梯度，单位Psi/m；P1、P0相邻测试点地层压力，单位Psi；H1、H0相邻测试点垂直深度，单位米。地层压力评价原理 2、地层流体密度计算地层流体密度可按（2）式计算：=（P1-P0）/（H1-H0）*1.422）（2）式中 -地层流体密度，单位g/cm3；P1、P0相邻测试点地层压力，单位Psi；H1、H0相邻测试点垂直深度，单位m。(2)式也可用于计算钻井液密度,计算时将P1、P0换为相邻测试点钻井液压力即可。地层压力评价原理 3、地层压力梯度与地层流体密度的关系地层压力梯度与流体密度的关系为:PFG =*1.422（3）式中 PFG -地层压力梯度，单位Psi/m；-地层流体密度，单位g/cm3。地层压力评价原理 4、油水界面的确定和计算当一个油气藏的连通性较好时,储集空间的流体按照由上至下的顺序为气、油、水排列,由于三种流体的密度不同,造成三种地层的压力梯度不同,气层的压力梯度最小,油层的压力梯度居中,水层的压力梯度最大;含有三种流体地层的压力梯度在压力平面图上显示为斜率不同的三段直线。地层压力评价原理 图2所示是一典型实例 ,1号井钻遇了3 个水层A、B、C,2号井在同一构造上也钻遇了相同的地层A、B、C，但A、B储层是油而不是水，1号井C层的压力点和2号井C层的压力点落在同一个压力梯度线E上。由于1号井钻遇的A层和B层都是水层，且这两层相通，其压力点落在同一个压力梯度线F上,2 号井钻遇的A层和B层是油层，由于油的密度小于水的密度，因此油层的地层压力大于水层的压力，压力梯度延长线的交点即为油水界面AA和BB。同道理，在油水界面未钻遇时，利用压力梯度外推法可以得到油水界面的位置。地层压力评价原理 从静水力学观点分析，储层内的多相流体应进行重力分异，在油水界面上的压力达到平衡(如图3)。根据这个道理，可以计算某个油藏油水界面的深度。假设在A井深度为H1位置上压力为PWh，流体密度为W。在B井深度为H2位置上压力为Poh，流体密度为o。 地层压层压 力评评价原理 在油水界面Z处的地层压力分别为：A井： Pwz=Pwh-( H1-Z)*g*W*10-3 B井： Poz=Poh+(Z-H2)*g*o*10-3 根据油水界面压力平衡原理：Poz=Pwz 可得到油水界面深度为Z=(1000*(Poh-Pwh)+(H1*W-H2*o)*g)/(W-o)*g)地层压力评价原理 5、储层渗透率估算可选用压降和压力恢复两种算法计算储层渗透率，并根据储层的状况细分为球状模型和柱状模型，FMT压降渗透率：Kd =1842Cq/(d P )式中 Kd-压降渗透率,10-3m2；P-压降压力差，Psi；C-流体模型因子；q-流速,cm3/s；-流体的粘度；d-吸管直径,cm。资料的主要用途地层测试器测量的压力和取得的样品是直接来自地层的信息，利用压力资料绘制压力剖面图，根据油藏中的压力分布原理，可以确定油气藏中的油气、油水、气水两相流体接触界面的位置等，在油气的勘探、开发以及工程方面主要应用如下：l 提供地层压力和钻井液压力剖面图，指导钻井液性能的调配，减小钻井液对地层污染l 分析地层压力状况，指导开发井方案调整和寻找潜力层l 利用地层压力剖面图，划分地层压力系统资料的主要用途l 分析地层压力剖面图，计算地层压力梯度，进行油气藏油气、油水、气水界面的划分l 与其它测井资料结合，协助判断储层流体性质l 估算储层渗透率 l 确定地层不整合面l 判断断层的封闭性l 确定钻井液的安全范围，控制井漏和井喷事故的发生l 对储层或疑难层位进行取样地层流体取样可直接了解地层所含流体的性质,通过实验室分析可得到油气的密度、粘度、油气比、油水比、油气组分及地层水矿化度等参数。资料应用分析指导区块钻井液性能调配a) 埕北23井根据埕岛油田地层压力测试器所测的压力数据分析,馆上段地层压力系数为1.0左右。由埕北23井地层压力剖面图可看出，使用的钻井液密度(1.36g/cm3)偏大，为了有效地防止储层污染，钻井液密度应选在1.1g/cm3 左右较为合适。资料应用分析指导区块钻井液性能调配b) 孤东14井孤东油田馆陶组正常压力系数为1.0, 孤东14井采用密度为1.31g/cm3的钻井液钻井，由孤东14井地层压力剖面图可见,钻井液压力明显大于相应深度的地层压力，必然对地层造成较大的污染；若在该地区该层段钻井时，采用密度为1.1g/cm3左右的钻井液钻井即可保证钻井安全，又可减小钻井液对地层的污染。资料应用分析指导区块钻井液性能调配c) 牛20-1井由地层测试器所测的压力数据分析, 牛20-1井沙三段在井深3088米以上的地层压力系数为1.1, 3088米以下地层明显异常高压，3147米地层压力系数高达1.622,因此3088米上、下不属于一个压力系统；使用压力系数为1.637的钻井液钻井,高压层已接近达到平衡压力，但对3088米以上的地层造成了较大的污染；在该地区钻井时,在沙三段井深3088米附近应采取措施,即要预防井涌或井喷等工程事故,又要减小钻井液对地层的污染。资料应用分析指导开发井调整和寻找潜力层利用地层压力数据，可判断地层压力异常；在开发井或注水井中用地层测试资料计算的地层压力系数和地区正常压力系数对比，可知道地层压力状况，进一步指导开发井调整，寻找开采程度较低的潜力层。资料应用分析指导开发井调整和寻找潜力层a) 河31-73井,测井日期1988年5月,本井段跨越了东营组、沙一段、沙二段三个层段, 地层压力分析如下:东营组:水层段计算的地层压力系数约为0.98,接近原始地层压力。沙一段:该段为已开发的油层段, 地层压力严重亏损,为了提高油藏的采收率, 对这两组油层注水开采时,应选择合理的注水方式,最好是分层注水,并控制注水压力,防止大面积水淹。沙二段:上部水层段计算的地层压力系数约为0.92,下面两组油层压力平均亏损分别为74atm(7.25Mpa)和76atm(7.46Mpa)； 对这两组油层开发时应采取措施,防止大面积水淹。资料应用分析划分地层压力系统 利用压力剖面图,可较为直观的划分地层压力系统, 由河31-73井的压力剖面图(图7)可见,该区块东营组有1套压力系统,沙一段有2套压力系统,沙二段有3套压力系统。资料应用分析判断流体性质 孤东14井，1250 米1300米，计算的地层流体密度为.4868g/cm3,说明该层段是气层或高含气油层；13401390米，计算的地层流体密度为0.943g/cm3,符合该地区油的密度特征；在1390米以下，计算的地层流体密度为1.024g/cm3,符合该地区水的密度特征。根据计算的流体密度和地区规律，结合孔隙度、电阻率等测井资料，1250 米1300米的储层，是气层或高含气油层；13401390米的储层，解释为油层；在1390米以下综合解释为含油水层和水层。资料应用分析确定油水界面 埕北19井12901740米含有二套油水系统,油水界面约在1416、1549米,深度在1448米测试点计算的流体密度为0.685g/cm3,解释为气层，由于气层测试点较少，不能确定气水、或气油界面。资料应用分析协助判断油水层 胜海202井储层电阻率较低，油层深感应电阻率只有3m ，水层电阻率为2.5m，测井资料解释存在较大困难。在13321335m井段地层压力出现异常,A点压力为13.13 MPa。 在正常的压力剖面上，由水层的压力梯度计算出水层流体密度为1.008g/cm3 。从水层压力梯度向上推算在深度1334.6m处压力应为12.86MPa，在1334.6m处增压0.27MPa，井壁取心为油斑粉砂岩，故测井解释为油层，后经试油证实日产油为1.8吨，不含水。资料应用分析7估算渗透率根据压力恢复曲线，可利用多种模型计算测试点的渗透率，五种不同渗透性的地层对FMT预测室压力的定性说明如下：2-3-174井东营组主要目的层段,利用地层测试资料计算的平均渗透率为117610-3m2,接近岩芯分析渗透率。资料应用分析确定不整合面 埕北23井，在井深2525m左右，地层压力有一突变，上下相差近0.87MPa。从地层倾角资料证实在2525m处，上下地层的产状有很大的差异，是一典型的地层角度不整合，不整合界面之上是超覆沉积的沙一段地层，产状北东向，构造倾角在5度左右，并且具有各自压力系统。 资料应用分析判断断层的封闭性 埕北19井地震资料显示在1280米穿过断层，断层上盘相邻测试点计算的地层流体为0.998g/cm3，接近水的密度值；断层下盘邻近测试点计算的地层流体密度为0.898g/cm3，接近本区块该层段油的密度，断层上盘为水层,下盘为油层，由此可判断该断层面封隔性良好，阻止了油气的向上运移。资料应用分析确定钻井液密度的安全范围利用地层测试资料确定地层压力,用长源距声波可确定岩石破碎压力，二者结合可确定钻井液密度调整的范围。左图是某油田某开发区调整井的资料, 地层压力和岩石破碎压力之间的空白区换算成钻井液密度单位的范围,即为确定钻井液密度调整的安全范围。 结束语 电缆地层压力测试资料在确定油水界面、提供地层压力数据、选择钻井液密度等方面具有独特的效果,可以预见,地层测试测井资料在油气的勘探、开发以及工程方面,将发挥越来越大的作用。工程测井技术及其应用工程测井技术及其应用特殊条件下的测井技术与工艺