電纜地層壓力測(cè)試

1、電纜地層測(cè)試器測(cè)井及資料應(yīng)用分析電纜地層測(cè)試器測(cè)井及資料應(yīng)用分析中石化勝利測(cè)井公司中石化勝利測(cè)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(cè)試器是一種直接測(cè)量地層壓力和從地層取樣的儀器，與鉆桿地層測(cè)試相比，電纜地層壓力測(cè)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(jì)的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。 基本測(cè)井原理基本測(cè)井原理 根據(jù)裸眼井的自然伽馬或自然電位曲線(xiàn)將儀根據(jù)裸眼井的自然伽馬或自然電位曲線(xiàn)將儀器下到要測(cè)壓和取樣的深度上，先測(cè)量鉆井液柱器下到要測(cè)壓和取樣的深度上，先測(cè)量鉆井液柱的靜壓力（測(cè)前靜壓力）；用交流電使井下儀器的靜壓力（測(cè)前靜壓力）；用交

2、流電使井下儀器中的微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓泵使推靠板強(qiáng)力推中的微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓泵使推靠板強(qiáng)力推向地層，致使推靠板中心的吸管插進(jìn)地層，由于向地層，致使推靠板中心的吸管插進(jìn)地層，由于吸管周?chē)南鹉z密封體隔開(kāi)了井眼中的鉆井液，吸管周?chē)南鹉z密封體隔開(kāi)了井眼中的鉆井液，使吸管與地層連通，打開(kāi)預(yù)測(cè)室排掉管線(xiàn)中的液使吸管與地層連通，打開(kāi)預(yù)測(cè)室排掉管線(xiàn)中的液體后，測(cè)量壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系，利用傳感器體后，測(cè)量壓力隨時(shí)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(hào)傳輸?shù)降孛嬗涗?，這將地層的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)降孛嬗涗洠@就是測(cè)壓；收回推靠板，排掉預(yù)測(cè)室液體，收回就是測(cè)壓；收回推靠板，排掉預(yù)測(cè)室液體，收

3、回吸管，再測(cè)一次鉆井液柱的靜壓力（測(cè)后靜壓吸管，再測(cè)一次鉆井液柱的靜壓力（測(cè)后靜壓力），一個(gè)測(cè)試點(diǎn)完整的測(cè)試過(guò)程結(jié)束。移動(dòng)儀力），一個(gè)測(cè)試點(diǎn)完整的測(cè)試過(guò)程結(jié)束。移動(dòng)儀器可對(duì)其他層位進(jìn)行測(cè)壓。器可對(duì)其他層位進(jìn)行測(cè)壓。 取樣是測(cè)壓后打開(kāi)取樣閥，地層中的液取樣是測(cè)壓后打開(kāi)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(guò)轉(zhuǎn)樣器具收存。取樣筒內(nèi)，到地面通過(guò)轉(zhuǎn)樣器具收存。 電纜地層測(cè)試在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)上記錄三種壓電纜地層測(cè)試在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)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(dòng)

4、壓力。流體產(chǎn)生的流動(dòng)壓力。 FMTFMT地層測(cè)試器每次下井可取兩個(gè)點(diǎn)的樣地層測(cè)試器每次下井可取兩個(gè)點(diǎn)的樣品，測(cè)量任意多個(gè)滲透層測(cè)試點(diǎn)的壓力。品，測(cè)量任意多個(gè)滲透層測(cè)試點(diǎn)的壓力。地層壓力評(píng)價(jià)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(kāi)采是指作用于地層孔隙空間中流體上的壓力。流體在開(kāi)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(duì)某一點(diǎn)是由靜液柱對(duì)某一點(diǎn)所產(chǎn)生的壓力。一般說(shuō)來(lái)，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(shuō)來(lái)，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(shì)的特征定義為異常地層壓力流體靜壓力。偏離正常趨勢(shì)的特征定義為異常地層壓力, ,P PF FPPHYHY稱(chēng)為異常高稱(chēng)為異常高壓，壓，P PF FPPH0YH0Y稱(chēng)為異常低壓稱(chēng)為異常低壓( (欠壓地層欠壓地層) )。地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 1、地層壓力梯度計(jì)算 根據(jù)油藏壓力原理，地層壓力梯度按(1)式計(jì)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(cè)試點(diǎn)地層壓力，單位Psi； H1、H0相鄰測(cè)試點(diǎn)垂直深度，單位米。地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 2、地層流體密度計(jì)算 地層流體密度可按（2

6、）式計(jì)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(cè)試點(diǎn)地層壓力，單位Psi； H1、H0相鄰測(cè)試點(diǎn)垂直深度，單位m。(2)式也可用于計(jì)算鉆井液密度,計(jì)算時(shí)將P1、P0換為相鄰測(cè)試點(diǎn)鉆井液壓力即可。地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 4、油水界面的確定和計(jì)算 當(dāng)一個(gè)油氣藏的連通性較好時(shí)當(dāng)一個(gè)油氣藏的連通性較好時(shí),

7、,儲(chǔ)集儲(chǔ)集空間的流體按照由上至下的順序?yàn)闅?、空間的流體按照由上至下的順序?yàn)闅?、油、水排列油、水排? ,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(xiàn)。不同的三段直線(xiàn)。地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 圖圖2 2所示是一典型實(shí)例所示是一典型實(shí)例 ,1,1號(hào)井鉆遇了號(hào)井鉆遇了3 3 個(gè)水層個(gè)水層A

8、A、B B、C,2C,2號(hào)井在同一構(gòu)造上也號(hào)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(chǔ)儲(chǔ)層是油而不是水，層是油而不是水，1 1號(hào)井號(hào)井C C層的壓力點(diǎn)和層的壓力點(diǎn)和2 2號(hào)井號(hào)井C C層的壓力點(diǎn)落在同一個(gè)壓力梯度層的壓力點(diǎn)落在同一個(gè)壓力梯度線(xiàn)線(xiàn)E E上。由于上。由于1 1號(hào)井鉆遇的號(hào)井鉆遇的A A層和層和B B層層 油水界面 油水界面 2號(hào)井 油 水 c 水層 B A 層 層 油 層 1號(hào)井 2號(hào)井 1號(hào)井 E F AA BB 都是水層，且這兩層相通，其壓力點(diǎn)落在同一個(gè)壓力梯度線(xiàn)都是水層，且這兩層相通，其壓力點(diǎn)落在同一個(gè)壓力梯度線(xiàn)F F上上,

9、2 ,2 號(hào)井鉆遇的號(hào)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(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)即為油水界面的地層壓力大于水層的壓力，壓力梯度延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)即為油水界面AAAA和和BBBB。同道理，在油水界面未鉆遇時(shí)，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(shí)，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(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 從靜水力學(xué)觀(guān)點(diǎn)分析，儲(chǔ)層內(nèi)的多從靜水力學(xué)觀(guān)點(diǎn)分析，儲(chǔ)層內(nèi)的多相流體應(yīng)進(jìn)行重力分異，在油水界面上相流體應(yīng)進(jìn)行重力分異，在油水界面上的壓力達(dá)到平衡的壓力

10、達(dá)到平衡( (如圖如圖3)3)。根據(jù)這個(gè)道。根據(jù)這個(gè)道理，可以計(jì)算某個(gè)油藏油水界面的深度。理，可以計(jì)算某個(gè)油藏油水界面的深度。假設(shè)在假設(shè)在A(yíng) 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(hào)井 A 號(hào)井 油 層 層 水 Z 地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)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(hào)井 A 號(hào)井 油 層 層 水 Z 地層壓力評(píng)價(jià)原理地層壓力評(píng)價(jià)原理 5、儲(chǔ)層滲透率估算可選用壓降和

12、壓力恢復(fù)兩種算法計(jì)算儲(chǔ)層滲透率，并根據(jù)儲(chǔ)層的狀況細(xì)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(cè)試器測(cè)量的壓力和取得的樣品是直接來(lái)自地層的信息，地層測(cè)試器測(cè)量的壓力和取得的樣品是直接來(lái)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(kāi)發(fā)以及工程方面主要應(yīng)用如下：在油氣的勘探、開(kāi)發(fā)以及工程方面主要應(yīng)用如下：l l 提供地層壓力和鉆井液壓力剖面圖，指導(dǎo)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(dǎo)鉆井液性能的調(diào)配，減小鉆井液對(duì)地層污染配，減小鉆井液對(duì)地層污染l l 分析地層壓力狀況，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井方案調(diào)整和尋找潛力層分析地層壓力狀況，指導(dǎo)開(kāi)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(jì)算地層壓力梯度，進(jìn)行油氣藏分析地層壓力剖面圖，計(jì)算地層壓力梯度，進(jìn)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(cè)井資料結(jié)合，協(xié)助判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)與其它測(cè)井資料結(jié)合，協(xié)助判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì) l l 估算儲(chǔ)層滲透率估算儲(chǔ)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(duì)儲(chǔ)層或疑難層位進(jìn)行取樣對(duì)儲(chǔ)層或疑難層位進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)室分通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用分析資料應(yīng)用分析指導(dǎo)區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導(dǎo)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(cè)試器根據(jù)埕島油田地層壓力測(cè)試器所測(cè)的壓力數(shù)據(jù)分析所測(cè)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(chǔ)層污染，鉆井液密度應(yīng)效地防止儲(chǔ)層污染，鉆井液密度應(yīng)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(yīng)用分析資料應(yīng)用分析指導(dǎo)區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導(dǎo)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(jiàn),鉆井液壓力明顯大于相應(yīng)深度的地層壓力，必然對(duì)地層造成較大的污染；若在該地區(qū)該層段鉆井時(shí)，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(duì)地層的污染。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)用分析指導(dǎo)區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配指導(dǎo)區(qū)塊鉆井液性能調(diào)配 c) 牛20-1井 由地層測(cè)試器所測(cè)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(dá)1.622,因此3088米上、下不屬于一個(gè)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(dá)到平衡壓力，但對(duì)3088米以上的地層造成了較大的污染；在該地區(qū)鉆井時(shí),在沙三段井深3088米附近應(yīng)采取措施,即要預(yù)防井涌或井噴等工程事故,又要減小鉆井液對(duì)地層的污染。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)用分析指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層指導(dǎo)開(kāi)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(kāi)發(fā)井或注水井中用地層測(cè)試資料計(jì)算的地層壓力系數(shù)和地區(qū)正常壓力系數(shù)對(duì)比，可知道地層壓力狀況，進(jìn)一步指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井調(diào)整，尋找開(kāi)采程度較低的潛力

18、層。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)用分析指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層指導(dǎo)開(kāi)發(fā)井調(diào)整和尋找潛力層 a) 河31-73井,測(cè)井日期1988年5月,本井段跨越了東營(yíng)組、沙一段、沙二段三個(gè)層段, 地層壓力分析如下: 東營(yíng)組:水層段計(jì)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(kāi)發(fā)的油層段, 地層壓力嚴(yán)重虧損,為了提高油藏的采收率, 對(duì)這兩組油層注水開(kāi)采時(shí),應(yīng)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(jì)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(duì)這兩組油層開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)采取措施

19、,防止大面積水淹。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)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(guān)可較為直觀(guān)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(jiàn)可見(jiàn), ,該區(qū)塊東營(yíng)組有該區(qū)塊東營(yíng)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(yīng)用分析資料應(yīng)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(jì)算的地層流體密度為.4868g/cm3,說(shuō)明該層段是氣層或高含氣油層；13401390米，計(jì)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(jì)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(jì)算的流體密度和地區(qū)規(guī)律，結(jié)合孔隙度、電阻率等測(cè)井資料，1250 米1300米的儲(chǔ)層，是氣層或高含氣油層；13401390米的儲(chǔ)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(yīng)用分析資料應(yīng)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(cè)試點(diǎn)計(jì)算的流體密度為0.685g/cm3,解釋為氣層，由于氣層測(cè)試點(diǎn)較少，不能確定氣水、或氣油界面。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)用分析協(xié)助判斷油水層協(xié)助判斷油水層 勝海202井儲(chǔ)層電阻率較低，油層深感應(yīng)電阻率只有3m ，水層電阻率為2.5m，測(cè)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(diǎn)壓力為13.13 MPa。 在正常的壓力剖面上，由水層的壓力梯度計(jì)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(yīng)為12.86MPa，在1334.6m處增壓0.27MPa，井壁取心為油斑粉砂巖，故測(cè)井解釋為油層，后經(jīng)試油證實(shí)日產(chǎn)油為1.8噸，不含水。資料應(yīng)用分析資料應(yīng)用分析7估算滲透率估算滲透率 根據(jù)壓力恢復(fù)曲線(xiàn)，