FPT隨鉆測壓儀在渤海油田的應用

李 東，余 強，朱佳音，張 璋，馮恩龍

（1. 中海油田服務股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，北京 101149；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

渤海油田開發(fā)工作已進入全面發(fā)展階段，主力開發(fā)層系為新近系明下段、館陶組為主的上組合地層[1]。新近系地層以河流相、淺水三角洲沉積為主，含油砂層多，剖面上呈多套砂泥巖互層，部分區(qū)塊地層橫向連續(xù)性差，非均質(zhì)性強，導致油田開發(fā)工作面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。監(jiān)測地層壓力、判斷地層能量變化程度已成為油田注采方案設(shè)計調(diào)整工作的重中之重。

隨鉆測壓技術(shù)是一種在鉆井過程中實時測量地層動態(tài)壓力參數(shù)的技術(shù)。應用隨鉆測壓儀器可直接測量地層壓力、估算地層流體密度、確定油水界面、計算地層滲透率，在開發(fā)調(diào)整井中可用于實時分析地質(zhì)動態(tài)信息、判斷地層能量變化情況，為油田注采開發(fā)方案調(diào)整、指導后續(xù)完井采油工作提供了可靠的地質(zhì)信息。相比傳統(tǒng)的電纜地層測壓技術(shù)，隨鉆測壓技術(shù)可有效降低鉆井成本，減少作業(yè)消耗時間，降低了在大斜度井中使用鉆桿傳輸電纜測壓工具的潛在作業(yè)風險[2-8]。本文介紹了一種新型隨鉆測壓儀IFPT，闡述了儀器的工作原理及作業(yè)制度，經(jīng)驗證該儀器在渤海油田實際生產(chǎn)作業(yè)中取得了良好的效果。

1 IFPT儀器介紹

IFPT是中海油服自研隨鉆Drilog系統(tǒng)中的新型隨鉆地層測試儀。儀器由電池供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及自動控制系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、精密抽吸系統(tǒng)、緊急卸壓系統(tǒng)、推靠坐封系統(tǒng)與平衡補償系統(tǒng)部分組成（圖1）。儀器外徑為6.75 in，適用于8.5～10.5 in井眼，最大耐溫150 ℃，測后可實時上傳地層壓力、流度、溫度等地質(zhì)數(shù)據(jù)，單次下井可滿足80次測壓需求。

圖 1 IFPT儀器主體結(jié)構(gòu)Fig. 1 Main structure of IFPT

IFPT利用液壓驅(qū)動將活塞推靠臂推靠在井壁上，前部探針伸出并由坐封橡膠推靠坐封在井壁上，探針吸嘴從坐封橡膠中央伸出刺穿泥餅，進而起到隔離泥漿的作用。打開閥門后，使地層與儀器內(nèi)部流管相導通，抽吸一定量的地層流體，利用儀器內(nèi)壓力計來記錄壓力響應情況，進而實現(xiàn)地層壓力測量的目的（圖2）。

圖 2 IFPT儀器測壓工作示意圖Fig. 2 Diagram of IFPT formation pressure testing

2 IFPT測試制度與作業(yè)流程

IFPT儀器單點測壓流程（圖3）分三步：

（1）清理管線：探針刺穿泥餅后，少量抽吸以清理管線，使管線與地層連通；

圖 3 IFPT儀器單點測壓流程示意圖Fig. 3 Diagram of IFPT single point pressure test process

（2）調(diào)查預測試：評估測試結(jié)果，快速估算流度與地層壓力；

（3）正式測試：根據(jù)預測試結(jié)果，設(shè)定測壓參數(shù)（抽吸量與抽吸速度）。

系統(tǒng)內(nèi)置地層自適應智能測試技術(shù)，可通過外推算法與壓降法相結(jié)合評估地層物性，根據(jù)儲層物性差異選擇最佳的測試制度。針對渤海油田地層情況，設(shè)計常用測試制度為6種（表1），以實現(xiàn)地層壓力精準測量與提高作業(yè)時效的目的。

表 1 IFPT儀器設(shè)計測試制度（渤海油田）Table 1 Designed testing system of IFPT (Bohai Oilfield)

IFPT儀器測壓作業(yè)主要流程如下：

（1）根據(jù)隨鉆測井資料選取測壓點，優(yōu)先選擇物性較好的深度點，進行測試制度設(shè)計；

（2）測試準備階段，進行儀器黏卡測試，深度校正并調(diào)整工具面角指向高邊工作；（3）將儀器下放至測壓點后，上提至測點深度；

（4）通過下傳指令渦解碼，或通過開關(guān)泵切換模式，啟動測壓工作；

（5）儀器進入測壓工作狀態(tài)，實時上傳狀態(tài)參數(shù)；

（6）測壓作業(yè)結(jié)束，儀器進入休眠狀態(tài)，活動儀器，準備下點測試作業(yè)；

（7）儀器出井，讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)，進行測壓數(shù)據(jù)精細處理。

3 IFPT隨鉆測壓典型曲線特征

IFPT典型壓力曲線分以下幾類：

（1）有效點：壓力測試過程完整，特征點清晰，壓力值數(shù)值穩(wěn)定且恢復到真實地層壓力（圖4）；

（2）超壓點：恢復壓力值接近于鉆井液柱壓力或明顯高于相鄰有效點壓力，該類型點不能反應地層壓力，可用于估算地層流度（圖5）；

（3）致密點：壓力恢復緩慢，壓力值難以恢復到正常地層壓力值，該類型點不能反映地層壓力（圖6）；

（4）干點：壓力降落開始后，壓力值降至極低，甚至出現(xiàn)零或負值，沒有壓力恢復，該類型點不能反映地層壓力（圖7）；

（5）坐封失敗點：壓力測試期間無壓降或微弱壓降，壓力值保持為鉆井液靜液柱壓力，該類型點不能用于解釋分析（圖8）。

4 IFPT隨鉆測壓應用實例

4.1 實時數(shù)據(jù)精度驗證

圖 4 有效點隨鉆壓力曲線特征Fig. 4 Pressure curve characteristic of valid point while drilling

圖 5 超壓點隨鉆壓力曲線特征Fig. 5 Pressure curve characteristic of SC point while drilling

圖 6 致密點隨鉆壓力曲線特征Fig. 6 Pressure curve characteristic of tight point while drilling

圖 7 干點隨鉆壓力曲線特征Fig. 7 Pressure curve characteristic of dry point while drilling

A井使用IFPT進行隨鉆測壓作業(yè)，表2為隨鉆實時測量壓力數(shù)據(jù)與內(nèi)存后處理壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計。經(jīng)對比，IFPT實時測量的泥漿柱壓力、地層壓力與內(nèi)存后處理數(shù)據(jù)一致性較好，測前泥漿柱壓力誤差-2.03～2.56 psi，測后泥漿柱壓力誤差-0.27～2.24 psi，地層壓力誤差-1.09～1.57 psi，應用IFPT實時數(shù)據(jù)能夠滿足壓力點類型判斷，對測壓作業(yè)方案即時調(diào)整與現(xiàn)場快速決策工作起到了良好的指導作用。

4.2 計算地層流度

當前IFPT隨鉆測壓資料主要采用壓降法[9-12]計算測壓點流度（滲透率K與泥漿濾液黏度μ之比），該方法影響因素較少，正確選擇壓降開始時間、結(jié)束時間、壓恢開始時間、解釋時間及所對應的壓力值即可較為準確地計算地層流度數(shù)據(jù)（圖9）。

4.3 流體性質(zhì)驗證

圖 8 座封失敗點隨鉆壓力曲線特征Fig. 8 Pressure curve characteristic of lost seal point while drilling

表 2 實時測量壓力與內(nèi)存后處理壓力對比Table 2 Comparison of real-time measured pressure and memory processed pressure

圖10為B井隨鉆測壓實例，前三道分別為伽馬、電阻率與物性曲線道，第四道為地層流度道（MOB），第五道為地層壓力道（PRESS）。MD 1 744～1 778 m段共完成3點測壓作業(yè)，均為有效點，流度介于（100～1 200 ）×10-3μm2/（mPa·s）間，呈中高滲地層特征。測井資料顯示該段為一套砂體，內(nèi)含泥質(zhì)薄夾層。將3點壓力數(shù)據(jù)進行回歸（圖11），數(shù)據(jù)點分布于同一趨勢線上，相關(guān)系數(shù)R=0.999 1，驗證了3點為同一流體系統(tǒng)，三點回歸流體密度值0.886 g/cm3，反映本套儲層為油層，與電阻率數(shù)值形態(tài)一致，利用測壓資料回歸的密度值與鄰井流體性質(zhì)一致。

IFPT隨鉆測壓技術(shù)主要用于油田開發(fā)階段，用于檢測主要儲層壓力數(shù)值變化。相比電纜測壓，隨鉆測壓設(shè)計點數(shù)量較少，但當測壓點數(shù)量足夠時可用于流體密度回歸與流體識別工作。

4.4 儲層壓力動態(tài)監(jiān)測

圖 9 壓降法計算流度原理示意圖Fig. 9 Schematic diagram of mobility calculation by pressure drop method

圖 10 B井IFPT隨鉆測壓實例Fig. 10 An example of IFPT pressure testing in Well B

圖12中第一、二曲線道為伽馬、電阻率道，第三道為流度道，第四道為IFPT測量地層壓力與原始地層壓力對比道（紅色PRESSYS為原始地層壓力、藍色PRESS為IFPT測量地層壓力），第五道為地層壓力系數(shù)道（測量地層壓力與靜水壓力之比，圖中GC）。

圖12左C井L44、L50、L70三層測壓數(shù)據(jù)均大于原始地層壓力，地層壓力系數(shù)分別為1.03、1.05、1.27，L44、L50層呈微超壓，L70為典型超壓層；L42、L56兩層地層壓力系數(shù)為0.97與1.00，地層壓力接近原始地層壓力，反映C井測壓層段未出現(xiàn)明顯壓力衰竭情況。

圖12右D井L44、L50三層地層壓力系數(shù)分別為1.06與1.05，與C井兩層壓力系數(shù)接近，L72、L88、L94三層測量地層壓力明顯低于原始地層壓力，地層壓力系數(shù)分別為0.87、0.80、0.86，三層均見不同程度衰竭情況，后續(xù)應加強下部小層注水開發(fā)力度，保證地層能量充足。

圖 11 B井IFPT流體密度回歸實例Fig. 11 An example of fluid density regression in Well B

利用IFPT隨鉆測壓資料可以較為直觀地判斷各油組小層的地層壓力變化，進而對儲層能量衰竭情況進行監(jiān)測與評估，為后續(xù)泥漿體系調(diào)整、分層配注求產(chǎn)工作提供了重要的參考依據(jù)[13-15]。

5 結(jié)論

本文介紹了IFPT新型隨鉆測壓儀的工作原理、測試制度與工作流程，對比驗證了實時與內(nèi)存壓力數(shù)據(jù)的測量精度。自2019年投入商用以來，經(jīng)10井次實例驗證，IFPT隨鉆測壓儀在物性評價、流體性質(zhì)驗證與儲層壓力動態(tài)監(jiān)測工作中取得良好效果，具備廣闊的應用前景。

圖 12 IFPT壓力監(jiān)測對比實例Fig. 12 A comparison example of IFPT pressure monitoring