鉆井中途油氣層測試儀（EFDT）常規探針在渤海地區取樣適用性分析

馬俊全

摘 要：測井作業要求時效性與準確性兼得，測壓取樣數據的取得比其他測井項目對地層物性要求更加靈敏苛刻。作業時如果未能正確選用合理作業工具，可能導致儀器入井后無法完成作業任務，導致作業成本增加。在進行測壓取樣作業前，可以通過對前期測井資料以及快速解釋資料進行參考，對作業目的層物性進行初期判斷，從而指導測壓取樣作業選擇合適的井下工具，對提高作業的成功率起著至關重要的作用。本文通過對渤海灣使用常規探針成功取得樣品深度的流度、泥質含量、孔隙度、滲透率、含水飽和度數據進行統計分析，尋找出適合常規探針取樣的地層參數過渡值以及限值，來指導標準探針在渤海地區取樣前期設計，從而確定合理的取樣探針類型，提高取樣成功率并通過對未參與統計數據隨機10個取樣成功點以及10個取樣不成功點的數據對比，證實了過渡值以及限值參考的可行性。

關鍵詞：常規探針;數據;渤海地區;探井作業

0 前言

EFDT鉆井中途油氣層測試儀（Enhanced Formation Dynamic Tester）是目前渤海灣探井測井過程中完成測壓取樣任務的主要測井設備，具有能夠完成儲層動靜態壓力測量、進行高純度取樣并實時進行流體分析的功能，從而獲得油氣層滲透性、壓力分布、產能等關鍵參數。測試結果可快速直接識別和評價復雜油氣層從而提高勘探發現率，并在一定程度上替代鉆桿測試，從而降低勘探成本。

目前渤海地區測壓取樣作業主要集中在探井作業中，測壓取樣作業在探井作業中使用率較高，自2010年至2016年，渤海地區約53%的探井使用EFDT設備進行測壓取樣作業，于此同時約95%的樣品使用常規探針取得。但隨著勘探開發的不斷深入，我們發現定向探井以及物性較差的井越來越多，目的層低孔滲、出砂等對測壓取樣設備要求逐漸增高，在渤海地區長期使用的常規探針出現了無法滿足取樣作業的情況。

在這樣的背景下，研發人員開發出更多類型的探針來應對物性較差的地層，隨著可用設備的增多，就要有一種新方式能夠在測壓取樣作業前合理判斷出更加適合作業目的層的探針類型，從而指導現場采取合適的探針進行作業。在此前提下我們通對過去六年中常規探針在渤海地區作業的井次進行數據分析，收集整理出一套常規探針適應性的詳細統計數據，從而對現場作業起到指導性作用。

1 過流面積影響探針適用性

影響探針適用性的一個重要因素為探針的過流面積，過流面積增大會在一定程度上降低壓降，有效應對底孔滲以及稠油取樣，降低出砂對吸鼻堵塞的概率，但同時在有限的空間內增大過流面積，就會損失有效的坐封面積，會導致坐封面積在整個探針極板的面積中所占比率降低，這就會對成功坐封的要求比較苛刻，對井眼的規整程度以及地層的疏松程度要求更高，并且在作業量較大的任務下對探針橡膠密封部分的耐受性也是一種考驗。在實際作業中發現，隨著過流面積的增大，探針的壽命也會降低，作業時失封的概率也會增大，會出現作業未完成，但探針已經破損無法繼續作業的情況。并且隨著探針復雜程度的增加探針的成本也隨之增高。在定向探井中井斜也會對坐封效果產生一定影響，坐封面積越大對儀器在井筒中探針處于高邊位置長度越長，失封的概率也會隨之增加。

過大的過流面積不利于測壓數據的采集，主要原因為兩個方面：首先地層壓力測試對深度要求很高，大過流面積密封的往往是一段區域，不能將其簡化為一個點，所以測出的是密封區域的平均地層壓力，用該值去做回歸誤差會比較大;另一方面大過流面積要獲得壓力響應往往對抽吸體積要求比較高，抽吸量過小會可能會造成壓降不夠，從而恢復不到真實地層壓力，導致數據采集錯誤;抽吸量太大會使等待恢復的時間變長，會導致作業效率降低。在目前作業情況下，測壓過程中我們所提供的適合測壓作業最大的過流面積探針為橢圓探針。但過小的過流面積又不利于取樣作業，會增大取樣過程中的壓差，并且沙堵的概率也會隨之增大。取樣作業往往伴隨著地層壓力測試，并且作業在壓力測試之后，測壓作業量直接關系到探針坐封次數，多次的坐封要求探針密封部分有較強的耐受性，以降低坐封次數多導致的探針損壞無法坐封的風險。

綜上所述，常規探針有著坐封效果穩定、使用壽命長、成本低廉的優勢。若要一次作業過程中同時完成測壓、取樣兩個工作，常規探針相對于其他探針是最為合理化的選擇，因此對于如何能夠充分利用常規探針完成作業尤顯得為重要。

2 影響取樣效果的因素

在測壓取樣過程中，影響取樣作業的主要因素分為兩方面，一為地層物性差，造成泵抽過程中壓差過大，甚至沒有壓力恢復，從而無法連續泵抽;大壓差造成儀器地層出砂堵塞探針，損壞packer橡膠部分造成漏封。另一方面會因為井況原因如井斜過大、井眼不規則、泥餅品質差導致儀器在泵抽過程中容易失封，甚至無法坐封;泥漿中未充分過濾掉的固相物質，如小球、堵漏材料等造成儀器堵塞。

在排除井況原因影響取樣作業的情況下，EFDT常規探針能否完成取樣任務的主要因素取決于地層的物性。一般情況下我們根據地層的流度、孔隙度、滲透率、泥質含量等參數來初步評價地層的物性。在對近年來渤海地區東涵蓋營組（Ed）、沙河街組（Es）、館陶組（Ng）、明化鎮組（Nm）的成功取樣數據分析匯總后我們得出如下結論：

在對155個取樣點流度進行統計分析后發現，常規探針在成功取得樣品點的流度值分布規律，在流度小于10md/cp的情況下，成功取得樣品總數占樣品總數的16%，在流度小于5md/cp的情況下，占樣品總數的9%，而當流度小于3md/cp，成功取樣點占所有成功取樣點的3%，隨著取樣點流度的降低，能夠成功取得樣品的概率逐漸降低，當流度小于3md/cp時不建議使用常規探針嘗試取樣。在對10個未參與統計的取樣成功數據點進行分析后發現，取樣成功點的流度均滿足限值要求，說明了限值數據得可靠性。

在實際作業中流度只是地層物性的一方面指標，在單一使用流度數據來判定取樣成功率缺乏說服力，并且流度數據需在儀器入井后對取樣點進行壓力測試時才能采集流度數據，因此我們繼續對孔隙度、滲透率以及泥質含量進行統計分析。

在對214個成功取樣點（包含流度統計取樣點）深度泥質含量數據統計后發現，在泥質含量高于30%情況下，取樣成功率明顯降低，占成功取樣點總數的5.6%，而在泥質含量高于40%的情況下，成功取樣點僅占取樣總數的1.8%。由此我們可以看出泥質含量越高的目的層，使用常規探針成功取得樣品概率越小，在泥質含量在30%-40%之間可以嘗試取得樣品，在泥質含量高于40%的情況下不建議使用常規探針取樣。在對10個未參與統計的取樣成功點數據進行驗證后發現，所有驗證點泥質含量均在限值以下，過渡范圍內存在兩個成功取樣點，證實泥質含量限值數據得可靠性。

與此同時我們對這214個取樣點孔隙度分布情況進行統計分析，統計結果發現隨著取樣深度的增加，取樣點孔隙度整體呈遞減趨勢。當孔隙度小于15%以后成功取樣點數量明顯減少，約占樣品總數的4.6%，而當孔隙度小于10%以后，取樣成功點只有1個，由此我們可以初步認定，當取樣點孔隙度在10%-15%的情況下，常規探針可以嘗試取樣，而當取樣點孔隙度小于10%時，不建議采用常規探針進行取樣。在對10個未參與統計的取樣點進行驗證后發現，所有取樣點孔隙度均大于限值數據泥質含量10%，驗證了限值數據得可靠性。

對214個取樣點含水飽和度的統計分析，結果表明當含水飽和度小于30%時，取樣成功點數量開始出現減少趨勢，含水飽和度小于30%的取樣成功點數占總數的5.6%，而當含水飽和度低于20%時，沒有取樣成功的記錄。最終我們認為當含水飽和度在20%-30%之間可以嘗試取樣，而當含水飽和度低于20%則不建議使用常規探針進行取樣。在對10個未參與統計的取樣成功點進行驗證后發現，所有成功點都在含水飽和度20%限值之上，證實含水飽和度限值的可靠性。

最后我們還對這214個取樣點的滲透率進行統計分析，當滲透率低于100md時，取樣點數量隨著滲透率的降低而逐漸減少，當滲透率低于20md時，成功取樣點所占的比率為取樣總數的1.4%，不建議使用常規探針進行取樣。在對未參與統計的10個取樣點滲透率進行驗證分析后發現，有兩個取樣點在過渡數值范圍，1個點稍低于限值滲透率20mD，證明滲透率限值比較可靠。

結合對流度、泥質含量、孔隙度、含水飽和度以及滲透率這五個參數進行統計分析我們可以大致確定出常規探針取樣成功點對這五個參數的極限界線（如下表），此參數能夠對取樣作業能否采用常規探針起到指導性作用。

為驗證限值數據對不適合取樣點的適用性，在排除出出砂造成儀器堵塞，擴徑、井況差導致儀器無法坐封等情況后，我們隨機選取10個取樣不成功點數據案例進行分析。分析結果表明，當判定數據中出現超限值數據時取樣困難的結論與實際情況基本吻合，幾乎所有取樣困難點的流度都低于限值3md/cp以下（注：Tight致密點與Dry干點壓力無法恢復至地層壓力或者不恢復，無法讀取流度）當泥質含量、孔隙度、滲透率任何一個參數超過限值時，取樣均不成功。在過渡范圍內的數值越多越不利于取樣成功，同時滲透率在過渡范圍內取樣不成功概率較高。當取樣點數據在過渡范圍內時，可采取在目的層內進行多點流度測試，選取測試效果較好的點進行嘗試;另外在因地層滲透性差流體較稠，造成壓降較大、泵抽效率低的地層可以通過開啟雙吸鼻的方式進行取樣作業，從而達到控制壓降，提高泵抽效率的效果。易出砂地層會造成吸鼻的堵塞，在使用常規探針取樣前，可以通過出砂分析來確定出砂對常規探針取樣影響程度，另外也可以通過臨井地層流度等數據資料在作業前期進行對比判斷。

3 應用實例

在BZ-X井1815米使用超大探針進行取樣作業，泵抽1小時候儀器漏封，并無法重新坐封，根據現場數據情況決定使用常規探針繼續取樣，下井后成功取得地層流體，該取樣點深度數據見下表。此次作業體現出常規探針坐封穩定的優勢，并成功說明通過數據判斷常規探針是否適用的可行性。

4 結語

通過對常規探針取樣點流度、泥質含量、孔隙度、含水飽和度、滲透率數據過渡值以及限值的劃定，確定常規探針對取樣作業的適應性，能夠有效提高常規探針在渤海地區取樣成功率，從而快速指導現場合理選取取樣探針類型，有效的降低了因探針類型選擇不合理造成的取樣失敗概率，從而有效的提高測壓取樣的作業效率。

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