钻井中途油气层测试仪（EFDT）常规探针在渤海地区取样适用性分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：测井作业要求时效性与准确性兼得，测压取样数据的取得比其他测井项目对地层物性要求更加灵敏苛刻。作业时如果未能正确选用合理作业工具，可能导致仪器入井后无法完成作业任务，导致作业成本增加。在进行测压取样作业前，可以通过对前期测井资料以及快速解释资料进行参考，对作业目的层物性进行初期判断，从而指导测压取样作业选择合适的井下工具，对提高作业的成功率起着至关重要的作用。本文通过对渤海湾使用常规探针成功取得样品深度的流度、泥质含量、孔隙度、渗透率、含水饱和度数据进行统计分析，寻找出适合常规探针取样的地层参数过渡值以及限值，来指导标准探针在渤海地区取样前期设计，从而确定合理的取样探针类型，提高取样成功率并通过对未参与统计数据随机10个取样成功点以及10个取样不成功点的数据对比，证实了过渡值以及限值参考的可行性。
　　关键词：常规探针;数据;渤海地区;探井作业
　　0 前言
　　EFDT钻井中途油气层测试仪（Enhanced Formation Dynamic Tester）是目前渤海湾探井测井过程中完成测压取样任务的主要测井设备，具有能够完成储层动静态压力测量、进行高纯度取样并实时进行流体分析的功能，从而获得油气层渗透性、压力分布、产能等关键参数。测试结果可快速直接识别和评价复杂油气层从而提高勘探发现率，并在一定程度上替代钻杆测试，从而降低勘探成本。
　　目前渤海地区测压取样作业主要集中在探井作业中，测压取样作业在探井作业中使用率较高，自2010年至2016年，渤海地区约53%的探井使用EFDT设备进行测压取样作业，于此同时约95%的样品使用常规探针取得。但随着勘探开发的不断深入，我们发现定向探井以及物性较差的井越来越多，目的层低孔渗、出砂等对测压取样设备要求逐渐增高，在渤海地区长期使用的常规探针出现了无法满足取样作业的情况。
　　在这样的背景下，研发人员开发出更多类型的探针来应对物性较差的地层，随着可用设备的增多，就要有一种新方式能够在测压取样作业前合理判断出更加适合作业目的层的探针类型，从而指导现场采取合适的探针进行作业。在此前提下我们通对过去六年中常规探针在渤海地区作业的井次进行数据分析，收集整理出一套常规探针适应性的详细统计数据，从而对现场作业起到指导性作用。
　　1 過流面积影响探针适用性
　　影响探针适用性的一个重要因素为探针的过流面积，过流面积增大会在一定程度上降低压降，有效应对底孔渗以及稠油取样，降低出砂对吸鼻堵塞的概率，但同时在有限的空间内增大过流面积，就会损失有效的坐封面积，会导致坐封面积在整个探针极板的面积中所占比率降低，这就会对成功坐封的要求比较苛刻，对井眼的规整程度以及地层的疏松程度要求更高，并且在作业量较大的任务下对探针橡胶密封部分的耐受性也是一种考验。在实际作业中发现，随着过流面积的增大，探针的寿命也会降低，作业时失封的概率也会增大，会出现作业未完成，但探针已经破损无法继续作业的情况。并且随着探针复杂程度的增加探针的成本也随之增高。在定向探井中井斜也会对坐封效果产生一定影响，坐封面积越大对仪器在井筒中探针处于高边位置长度越长，失封的概率也会随之增加。
　　过大的过流面积不利于测压数据的采集，主要原因为两个方面：首先地层压力测试对深度要求很高，大过流面积密封的往往是一段区域，不能将其简化为一个点，所以测出的是密封区域的平均地层压力，用该值去做回归误差会比较大;另一方面大过流面积要获得压力响应往往对抽吸体积要求比较高，抽吸量过小会可能会造成压降不够，从而恢复不到真实地层压力，导致数据采集错误;抽吸量太大会使等待恢复的时间变长，会导致作业效率降低。在目前作业情况下，测压过程中我们所提供的适合测压作业最大的过流面积探针为椭圆探针。但过小的过流面积又不利于取样作业，会增大取样过程中的压差，并且沙堵的概率也会随之增大。取样作业往往伴随着地层压力测试，并且作业在压力测试之后，测压作业量直接关系到探针坐封次数，多次的坐封要求探针密封部分有较强的耐受性，以降低坐封次数多导致的探针损坏无法坐封的风险。
　　综上所述，常规探针有着坐封效果稳定、使用寿命长、成本低廉的优势。若要一次作业过程中同时完成测压、取样两个工作，常规探针相对于其他探针是最为合理化的选择，因此对于如何能够充分利用常规探针完成作业尤显得为重要。
　　2 影响取样效果的因素
　　在测压取样过程中，影响取样作业的主要因素分为两方面，一为地层物性差，造成泵抽过程中压差过大，甚至没有压力恢复，从而无法连续泵抽;大压差造成仪器地层出砂堵塞探针，损坏packer橡胶部分造成漏封。另一方面会因为井况原因如井斜过大、井眼不规则、泥饼品质差导致仪器在泵抽过程中容易失封，甚至无法坐封;泥浆中未充分过滤掉的固相物质，如小球、堵漏材料等造成仪器堵塞。
　　在排除井况原因影响取样作业的情况下，EFDT常规探针能否完成取样任务的主要因素取决于地层的物性。一般情况下我们根据地层的流度、孔隙度、渗透率、泥质含量等参数来初步评价地层的物性。在对近年来渤海地区东涵盖营组（Ed）、沙河街组（Es）、馆陶组（Ng）、明化镇组（Nm）的成功取样数据分析汇总后我们得出如下结论：
　　在对155个取样点流度进行统计分析后发现，常规探针在成功取得样品点的流度值分布规律，在流度小于10md/cp的情况下，成功取得样品总数占样品总数的16%，在流度小于5md/cp的情况下，占样品总数的9%，而当流度小于3md/cp，成功取样点占所有成功取样点的3%，随着取样点流度的降低，能够成功取得样品的概率逐渐降低，当流度小于3md/cp时不建议使用常规探针尝试取样。在对10个未参与统计的取样成功数据点进行分析后发现，取样成功点的流度均满足限值要求，说明了限值数据得可靠性。
　　在实际作业中流度只是地层物性的一方面指标，在单一使用流度数据来判定取样成功率缺乏说服力，并且流度数据需在仪器入井后对取样点进行压力测试时才能采集流度数据，因此我们继续对孔隙度、渗透率以及泥质含量进行统计分析。 　　在对214个成功取样点（包含流度统计取样点）深度泥质含量数据统计后发现，在泥质含量高于30%情况下，取样成功率明显降低，占成功取样点总数的5.6%，而在泥质含量高于40%的情况下，成功取样点仅占取样总数的1.8%。由此我们可以看出泥质含量越高的目的层，使用常规探针成功取得样品概率越小，在泥质含量在30%-40%之间可以尝试取得样品，在泥质含量高于40%的情况下不建议使用常规探针取样。在对10个未参与统计的取样成功点数据进行验证后发现，所有验证点泥质含量均在限值以下，过渡范围内存在两个成功取样点，证实泥质含量限值数据得可靠性。
　　与此同时我们对这214个取样点孔隙度分布情况进行统计分析，统计结果发现随着取样深度的增加，取样点孔隙度整体呈递减趋势。当孔隙度小于15%以后成功取样点数量明显减少，约占样品总数的4.6%，而当孔隙度小于10%以后，取样成功点只有1个，由此我们可以初步认定，当取样点孔隙度在10%-15%的情况下，常规探针可以尝试取样，而当取样点孔隙度小于10%时，不建议采用常规探针进行取样。在对10个未参与统计的取样点进行验证后发现，所有取样点孔隙度均大于限值数据泥质含量10%，验证了限值数据得可靠性。
　　对214个取样点含水饱和度的统计分析，结果表明当含水饱和度小于30%时，取样成功点数量开始出现减少趋势，含水饱和度小于30%的取样成功点数占总数的5.6%，而当含水饱和度低于20%时，没有取样成功的记录。最终我们认为当含水饱和度在20%-30%之间可以尝试取样，而当含水饱和度低于20%则不建议使用常规探针进行取样。在对10个未参与统计的取样成功点进行验证后发现，所有成功点都在含水饱和度20%限值之上，证实含水饱和度限值的可靠性。
　　最后我们还对这214个取样点的渗透率进行统计分析，当渗透率低于100md時，取样点数量随着渗透率的降低而逐渐减少，当渗透率低于20md时，成功取样点所占的比率为取样总数的1.4%，不建议使用常规探针进行取样。在对未参与统计的10个取样点渗透率进行验证分析后发现，有两个取样点在过渡数值范围，1个点稍低于限值渗透率20mD，证明渗透率限值比较可靠。
　　结合对流度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度以及渗透率这五个参数进行统计分析我们可以大致确定出常规探针取样成功点对这五个参数的极限界线（如下表），此参数能够对取样作业能否采用常规探针起到指导性作用。
　　为验证限值数据对不适合取样点的适用性，在排除出出砂造成仪器堵塞，扩径、井况差导致仪器无法坐封等情况后，我们随机选取10个取样不成功点数据案例进行分析。分析结果表明，当判定数据中出现超限值数据时取样困难的结论与实际情况基本吻合，几乎所有取样困难点的流度都低于限值3md/cp以下（注：Tight致密点与Dry干点压力无法恢复至地层压力或者不恢复，无法读取流度）当泥质含量、孔隙度、渗透率任何一个参数超过限值时，取样均不成功。在过渡范围内的数值越多越不利于取样成功，同时渗透率在过渡范围内取样不成功概率较高。当取样点数据在过渡范围内时，可采取在目的层内进行多点流度测试，选取测试效果较好的点进行尝试;另外在因地层渗透性差流体较稠，造成压降较大、泵抽效率低的地层可以通过开启双吸鼻的方式进行取样作业，从而达到控制压降，提高泵抽效率的效果。易出砂地层会造成吸鼻的堵塞，在使用常规探针取样前，可以通过出砂分析来确定出砂对常规探针取样影响程度，另外也可以通过临井地层流度等数据资料在作业前期进行对比判断。
　　3 应用实例
　　在BZ-X井1815米使用超大探针进行取样作业，泵抽1小时候仪器漏封，并无法重新坐封，根据现场数据情况决定使用常规探针继续取样，下井后成功取得地层流体，该取样点深度数据见下表。此次作业体现出常规探针坐封稳定的优势，并成功说明通过数据判断常规探针是否适用的可行性。
　　4 结语
　　通过对常规探针取样点流度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度、渗透率数据过渡值以及限值的划定，确定常规探针对取样作业的适应性，能够有效提高常规探针在渤海地区取样成功率，从而快速指导现场合理选取取样探针类型，有效的降低了因探针类型选择不合理造成的取样失败概率，从而有效的提高测压取样的作业效率。
　　参考文献：
　　[1]唐雪萍，赵佐安，何绪全.模块式动态地层测试器在低孔渗储层中的适用性研究[J].天然气勘探和开发，2005， 28（1）：11-14.
　　[2]林梁.电缆地层测试资料解释理论与地质研究[M].北京：石油工业出版社，1997.
　　[3]黎军，黄治赳.MDT测井在油田的应用[J].新疆石油地质， 2004，25（4）.
　　[4]匡立春.电缆地层测试资料应用导论[M].北京：石油工业出版社，2005.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14890600.htm