MDT测井技术的地质应用董彦喜2003.8内 容一、前言二、仪器结构及功能三、解释原理 四、应用条件五、资料分析六、应用效果MDT测井简介MDT（The Modular Formation Dynamics Tester Tool）模块式电 缆地层动态测试仪是 Schlumberger公司第三 代电缆地层测试仪。其 仪器性能、指标、工作 方式等与第一代（FT） 、第二代（RFT）相比有 了很大的提高； MDT测井共有四种方式： 地层压力测试、光学（ 含气）流体分析、地层 取样（常规和PVT取样） 以及对储层进行微型压 裂后再进行流体分析和 取样。供电模块液压模块单探头模块双单探头模块流量控制模块光学流体分析模块多取样模块取样模块泵出模块双分隔 器模块多探头模块FT RFT MDT 地层测试器 重复地层测试器 模块式地层动态测试器MDT测井简介MDT的用途：1、MDT压力剖面、取样及光学流体分析可以快速、准确的识别储 层流体的类型；2、MDT测量的压力剖面，可用于确定气、油、水界面，圈定含油面 积，研究油藏的类型； 3、利用MDT测压及PVT取样可研究油气藏的性质；4、MDT电缆地层测试快速、准确的优势，为加快勘探开发进程，快 速、准确地发现、探明油气藏提供了重要的技术手段。 MDT测井于1992年在准噶尔盆地油气勘探中投入使用。仪器结构及功能MDT的显著特点是其灵活的模块 式设计，各模块可根据地层测试的 需要进行组合。MDT的模块组件可分 为两类，基本标准模块和选择模块 。标准模块包括：供电模块、液压模 块、单探头模块及取样模块，主要 是为满足基本的测试要求。选择模块包括：多探头模块、多样 品模块、流量控制模块、泵出模块 、光学流体分析模块、双分隔器（ 密封圈）模块,可根据测试的不同目 的和要求进行选择。供电模块液压模块单探头模块取样模块标准MDT仪器模块标准模块石英压力计隔离阀平衡阀（通泥浆 ）流线总线应变压力计预测室活塞推靠臂节流/密封阀 （通取样筒）取样筒电阻率/温度 测试计流线连接前鞋探管及过滤器封隔器过滤阀探头推靠活塞取样模块探头包括：探管、过滤器、封 隔器、过滤阀及流管。单探头模块与RFT情况相近，可 完成地层压力测试功能。在测 试前和测试后平衡阀都是打开 的，压力计记录的是泥浆柱压 力。在测试时，平衡阀关闭， 插进井壁的探针使测试管线与 外界密封，在封隔器密封以后 ，地层与泥浆隔绝。液压泵开 始工作，它驱动预测试活塞移 动，仪器管线中的流体流入预 测试室（最大20ml，容积可调 ），压力计记录压力的变化。仪器结构及功能标准模块在流管上装有压力计 ，用于监测测试过程 中的压力变化。压力 计分为应变压力计和 石英压力计。在流线 中流体电阻率、温度 探测装置和隔离阀。 电阻率的监测可帮助 区分地层流体和泥浆 ，隔离阀使流线中流 体体积对瞬态压力的 影响减至最小。取样模块，标准取样 室有三种：1、2.75 、6加仑。仪器结构及功能选择模块多探头模块：应用MDT进 行地层测试时，地层中 流体的流动方式大多数 情况下为球型流，这种 渗透率是纵向渗透率和 径向渗透率的复杂矢量 组合。当地层完全各向 同性时，该渗透率可以 代表地层的纵、横向渗 透率。然而，当地层严 重各向异性时，它反映 的即不是径向渗透率， 也不是纵向渗透率。多 探针系统较好地解决了 上述问题。仪器结构及功能选择模块泵出模块：是MDT电缆地层测试仪最为重要和最具特色的可组 合模块。通常，钻井过程中储层钻井液的侵入是不可避免的， 电缆地层测试开始抽出的往往是冲洗带的钻井液滤液，它不代 表储层流体的类型和性质。在侵入较深的情况下，需要长时间 的抽出、排液，才能得到具有代表性的流体。仪器结构及功能双封隔器模块：其测试功能与小型的 DST测试相似，它使用两个膨胀式封 隔器对测试段进行封隔测试，封隔器 的间距约1米左右。由于封隔段具有 较大的流动面积,该模块较大地改善 了低渗储层的测试效果。封隔器模块 也可以和单探针模块组合,实现更多 的测试目的。另外，应用双封隔器模块可以对 地层进行反注，实现微型地层压裂， 获得诸如破裂压力、地应力等岩石力 学参数。仪器结构及功能 选择模块PVT多取样模块：除标准模块以 外，它一般与泵出模块和OFA模 块相配合，以确保取得未经污染 的的样品。MDT的PVT取样模块可 携带多个取样桶，最多为六个， 且同一取样点可有选择性的装满 数个取样筒,每个样筒的体积为 450cm3。取样过程中，为了取得 有代表性的样品，仪器可控制取 样压差，严格控制取样压降，以 确保取样压力在饱和压力以上。仪器结构及功能 选择模块选择模块OFA光学流体分析模块应用透射光谱分析和反射光谱分析的方法实现了取样过程中流体性质的实时检测。OFA模块不仅可以用于井下直接识别流体的性质，直接验证地层流体的性质，而且大大地提高了取样的代表性和成功率，是MDT作业中应用最多、效果最突出的模块之一。仪器结构及功能MDT仪器模块的技术指标仪器结构及功能解释原理MDT模拟压力记录曲线分析：下图为MDT单探针测试典型的测试曲线。图中第一段为测前泥浆 柱的压力曲线，第二段为打开测压室时的压降曲线（开井），第三 段为压力恢复曲线（关井），第四段为测后泥浆压力曲线。1324MDT测压资料估算储层渗透率解释原理MDT预测试方式、取样方式和双封隔器方式获得的时 间压力剖面均可进行储层有效渗透率的解释。MDT测试资 料评价储层的渗透性，通常用流度表示，它是储层渗透率 与流体粘度的比值。与DST测压资料的解释方法相同，可 分别应用其压降曲线和压力恢复曲线评价储层的渗透性。压降曲线计算流度相对简单，可用下式表示：K/ (md /cp) = C1 . Q / P 式中： C1 常数( 传统型探针为5660;大口径探针为2395; 大范围密封器为1107)；Q 流量，单位cm3；P 压差，单位 psi。压降法提供的结果受环境因素的影响较大，如泥浆的 污染对渗透率影响等，通常应用较少，工程上一般应用压 力恢复法评价储层的渗透性。压力恢复法评价地层的渗透率应根据实质渗流情况 选择合理的渗流模型。MDT探针测量模式通常为球形 流动模式，球形流动渗流方式的流度可用下式表示：式中： C2是常数(1856)； C0 体积压缩系数； 孔隙度； M1 球状恢复曲线的斜率。对于薄夹层，当层厚与探针测试所产生的扰动直径 相比不可忽略时，可用径向流模式评价储层的流度：式中： C3 常数( 88.1562)；M2是径向渗流模式的斜率。MDT测压资料估算储层渗透率解释原理流度 194md/cp 20md/cp 1.8md/cp 0.2md/cpMDT测压资料估算储层渗透率解释原理压力恢复的速度主要反映地层的渗透率，如果渗透率高，则压降小，压力恢 复很快；如果渗透率低，则压降大，恢复所需时间也较长。实际上，在致密的 地层中，压力可以降到负值(负的压力值表明压力降到常规大气压之下)。利用压力资料计算储层流体密度在压力与深度剖面上，对同一压力系统、不同深度进 行测量所得到地层压力数据，理论上呈线性关系，直线 的斜率即为该压力系统的压力梯度。压力梯度通过简单 的换算即可得到储层流体密度，可以表达为：式中：f测压层流体密度，g/cm3；P同一压力系统任意两个有效测压点间的压差，psi；H同一压力系统任意两个有效测压点间的深度差，m；1.422压力梯度转换系数。解释原理由于油、气 、水的密度不同 ，在储层流体压 力系统上就表现 为压力梯度的差 异，这是用MDT 识别流体类型的 物理基础。用测 得的压力数据进 行流体密度回归 时应进行多种方 法组合回归、综 合分析，由于测 压点有许多增压 点，若有一个点 压力值有1-2个 psi的偏差，将 会影响回归结果 。利用压力资料计算储层流体密度解释原理0.230.350.700.870.961.1层 4 12% 5 15% 14 41% 8 23% 3 9% 34气气油油气油水水流 、 气 体 密 度 （g/cm3）34层RFT、MDT测试的流体密度， 经对应部位射孔试油实测流、气 体的比重验证：误差：31层 (91%)2%，3层(9%)达4%。1.00.80.60.40.2利用压力资料计算储层流体密度解释原理右图为卡0*井MDT 测量压力点的线性回归 图，该层MDT共测压7个 点，除2个为增压点外， 其余5个点回归流体密度 为0.95g/cm3，为水层； 若用中间三个点进行回 归，得流体密度为 0.76g/cm3，为油层。通 过分析研究常规测井资 料及3430.0m OFA分析（ 未见油气）资料，综合 解释为水层，故第一种 回归方法可行。MDT流体分析的光谱图 像、流线电阻率曲线等资料 ，可以很直观的反映储层流 体性质。OFA模块光学流体分析 模块应用透射光谱分析和反 射光谱分析的方法实现了取 样过程中流体性质的实时检 测。通过对流线中流体的透 射光谱分析,可以确定流体 性质和流体的相对含量，反 射光谱的分析可以指示流线 中是否有气体的存在以及气 体含量的高低。流体分析资料解释解释原理OFA流体光学分析示意图气、水、油入射角与反射光强度关系图流体分析资料解释解释原理右图为MDT-LFA流体光谱分 析图。左起第一道记录的曲线 为：泵出体积(点线、桔黄色) 、流体电阻率(实线、暗绿色) 、原始气油比(实线、红色)、 流体温度(长虚线、桔红色)； 第二道记录的曲线为：时间推 移(数字)；第三道记录的曲线 为：气体直观显示道，分别为 ：大量气（红色）、中等气（ 粉红色）、少量气（淡红色） ；第四道记录的曲线为：流体 直观显示道，分别为：油（绿 色）、水（蓝色）、高吸收流 体（褐色，一般指泥浆）；第 五道记录的曲线为：流体颜色 ；第六道记录的曲线为：光谱 分析，其中S0-S5为流体颜色道 ，S6-S9为水光谱指示道，S7- S8为油光谱指示道。流体分析资料解释解释原理上图为现场MDT地层测试OFA分析的实例。图中，“A”分析层电阻率无明显的变化，反 射光分析无气体显示，透射光流体分析无油显示，两个水窗显示水的含量较大，为水层的 特征，综合分析该测试层为水层。“B”分析层泵出900秒以后，检测电阻率呈跳跃显示， 反射光分析气体含量较高，透射光流体分析各种流体的体积相对较小，为典型的气层显示 。“C”分析层检测电阻率随着测试时间的增长，流体电阻率逐渐增加，反射光分析基本 无气体显示，透射光流体分析轻质油道相对体积较高，两个水道有一定的含水显示，分析 测试过程中抽出流体的电阻率还在逐步升高，水为钻井液滤液，该测试层为油层。应用条件岩性MDT探针测试主要适用于以粒间孔隙为主的砂岩储层，准噶尔盆地MDT测试成功的岩性98%为砂岩储层。高孔、高渗的砂砾岩储层和火山岩储层，有时同样也可进行探针式MDT测试，在准噶尔盆地有成功的实例，但数量较少。此类储层，MDT测压往往得不到准确的压力剖面，但可以直接采用OFA进行流体类型和性质分析。对于低孔低渗的砾岩、火山岩储层，双封隔器测试是一种值得推荐的方法。物性应用条件准噶尔盆地能够成功的 进行探针式MDT地层测 试的储层渗透性下限为 1x10-3m2/cp左右，与 其对应的有效渗透率下 限为0.510-3m2左右 。对准噶尔盆地MDT作 业的三个主要目的层位 分层位统计，其孔隙度 下限有一定的变化。其 中，白垩系能够成功进 行探针式测试的孔隙度 下限为15%，侏罗系为 10%，二叠系为11%。渗 透率的最低为0.5md。白 垩 系侏 罗 系二 叠 系储层厚度应用条件通常一个储层最少测压3-4个点才能准 确求取地层流体密度。MDT石英压力计的 测量重复误差为1psi，由此推算MDT的有 效测压深度间隔应为2m左右。在测压间隔