南海東部油田淺儲層隨鉆測壓取樣技術(shù)及應(yīng)用

李朝 盧昌 夏竹君 孔令盼 黨黎鋒 龔一順

海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司 廣東 深圳 518067

粵海組水層流體試驗室分析是研究CO2回注封存機(jī)理的重要手段，該層位水層流體的測壓及取樣是該項目運行設(shè)計理論的基礎(chǔ)。南海東部地區(qū)粵海組地層屬于中-高孔滲儲層，且在鉆井過程中存在井筒壓差大、鉆井液侵入地層深、井壁不規(guī)則井段多等特點，容易造成測壓取樣探針座封困難、地層超壓、取樣耗時過大等情況。針對松軟地層制作相應(yīng)的施工方案，包括優(yōu)選加長型橢圓探針、根據(jù)滲透率設(shè)置測壓參數(shù)、利用多維度探頭實時監(jiān)控井下流體類型等。最終在目的層平均單點取樣耗時3～5h取得了目標(biāo)水層樣品，為后續(xù)實驗室分析研究提供了原始地層資料。本文以A1井為例，通過合理的測壓模式、探針類型選擇以及針對性的參數(shù)預(yù)設(shè)，能夠有效提高測量的時效性并兼顧安全性，為海上油田淺層測壓取樣測井作業(yè)提供了案例參考[1-4]。

1 測壓取樣作業(yè)難點

1.1 作業(yè)難點

南海東部油田粵海組水層砂巖埋藏淺，粵海組最淺取樣點埋藏深度為803.4m，膠結(jié)非常疏松，井壁穩(wěn)定性差，成功座封難度大；南海東部油田鄰井粵海組松散砂巖鉆井取心作業(yè)情況，出現(xiàn)的主要問題是地層出砂嚴(yán)重，砂巖疏松，極易堵住測壓取樣探針導(dǎo)致作業(yè)失敗，測壓取樣工作極其困難。

1.2 歷史經(jīng)驗

南海東部油田粵海組砂巖地層取樣無成功案例。據(jù)調(diào)研，2021年在南海西部某井同層位淺層粵海組疏松砂巖地層測壓取樣作業(yè)有成功的實例，測量目的層段井深1400～1700m （垂深1200～1400m），地層壓力系數(shù)1.0，泥漿密度1.28g/cm3，循環(huán)狀態(tài)下的等效泥漿比重約為1.20（因為測壓取樣作業(yè)時需保持泥漿持續(xù)循環(huán)，降低黏卡風(fēng)險）保持環(huán)空與地層壓差為430～460psi（隨深度增加壓差略有增加），座封成功率90%以上。

2 測壓取樣作業(yè)優(yōu)化設(shè)計

2.1 作業(yè)目的層分析

如圖1所示，A1井測壓取樣目的層是粵海組砂巖地層，設(shè)計的測壓取樣深度分別1227m、1247m、1271m，對應(yīng)的巖性分別為灰質(zhì)粉砂巖、含礫粗砂巖、含礫粗砂巖，測井解釋均為水層，孔隙度22.2%～27.0%，滲透率15.9～1877.9mD，屬于中孔中滲儲層。油藏地層壓力系數(shù)為0.989～1.004，屬于正常壓力系統(tǒng)。

圖1 A1井測壓取樣目的層測井圖

2.2 作業(yè)方案

優(yōu)先在1227m進(jìn)行測壓取樣，取樣不成功再依次在深度1247m、1271m進(jìn)行嘗試，成功取到水樣則停止作業(yè)操作。具體作業(yè)實施計劃是：（1）工具到達(dá)粵海組地層，進(jìn)行30min粘連測試；（2）粘連測試通過后，在1227m測壓后直接泵抽，并取10個水樣。（3）到1247m和1271m設(shè)計點完成測壓（以及其他增加深度點的測壓）。

2.3 測壓取樣工具優(yōu)選

綜合考慮本井地層中孔中滲的特征，優(yōu)選貝克休斯隨鉆測壓取樣工具FASTrak 完成本井測壓取樣作業(yè)。測量時，探針工具面朝下，依靠工具自重提供極板座封的推靠力。

（1）探針優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的探針類型共有3種：標(biāo)準(zhǔn)探針、大臉探針、加長橢圓探針，如圖2所示。標(biāo)準(zhǔn)探針適用于普通地層和12.25in井眼，大臉探針適用于未壓實地層，加長橢圓探針適用于更大的通道面積的地層，綜合分析優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)探針作為本井測壓取樣的探針。

圖2 測壓取樣的探針極板

（2）探針篩管優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的探針篩管共有2種：0.6mm粗糙壁篩管和0.6mm槽管，其中0.6mm粗糙壁篩管在稠油、疏松砂巖中也能適用，故優(yōu)選0.6mm粗糙壁篩管作為本井測壓取樣的探針篩管。

（3）FASTrak 測量模式優(yōu)選

FASTrak測壓取樣工具的測量模式共有5種：高流度模式（High Mobility）、低流度模式（Low Mobility）、致密層超壓模式（Tight Supercharged）、未膠結(jié)砂巖模式（Unconsolidated Sand）、綜合地層強制多次壓降模式（Forced Repeat），針對本井測壓取樣地層為淺層疏松砂巖，故優(yōu)選未膠結(jié)砂巖模式（Unconsolidated Sand）作為本井測壓取樣的模式。

（4）保壓樣桶準(zhǔn)備

根據(jù)地層原油的泡點壓力確定樣罐保壓值。通過預(yù)測的地層壓力、環(huán)空壓力等信息，模擬氮氣倉預(yù)充壓力?，F(xiàn)場工程師預(yù)充指定壓力氮氣。

2.4 取樣時機(jī)優(yōu)選

依托FasTrak測壓取樣技術(shù)，根據(jù)可互為備份的密度、聲波、光譜、折射率、黏度等多個先進(jìn)測量單元，F(xiàn)asTrak測壓取樣技術(shù)實現(xiàn)多角度，高可靠性的流體屬性實時分析，明確判斷珠江組獲取油氣水流體性質(zhì)并100%成功完成取樣計劃，獲取了合格樣品。

本井泥漿濾液氯根52kppm，等效NaCl礦化度為85.9kppm；基于臨井同層取樣資料，預(yù)測地層水礦化度為31.6kppm；二者相差54.3kppm，在聲波上會有數(shù)值變化，故可以通過聲波區(qū)別泥漿濾液和地層水，指導(dǎo)取樣時機(jī)。

2.5 工具面方位校正調(diào)整

借鑒國內(nèi)外作業(yè)經(jīng)驗，采用貝克休斯6.75 in FasTrak隨鉆工具，并通過優(yōu)化鉆具組合，座封角度，確保座封成功率。

角差是工具低邊到工具探針位置的角度差，每次工具入井前均需要測量角差，工具入井后通過給工具發(fā)指令調(diào)整工具面，使探針位于低邊，這樣能更好地貼緊地層，增加探針坐封成功率。計算公式：

式中：α為探針方位，°；β為工具面方位，°；γ為角差，°。

3 應(yīng)用效果評價

優(yōu)選的測壓取樣工具在本井目的層粵海組砂巖地層按照設(shè)計要求進(jìn)行測壓取樣作業(yè)，設(shè)計的測壓取樣深度分別1227m、1247m、1271m，作業(yè)實施時，在1227.00m測壓成功，在1247.7m測壓時工具面180°座封失效，調(diào)整190°后第二次在該深度嘗試座封，依然座封失敗。上移0.3m到1246.70m嘗試座封，座封成功。后管線堵塞，解封反排后再次座封。取樣10個。具體情況見表1。

表1 A1井測壓取樣表（測壓取樣井段）

（1）在1227.00m測壓情況

在1227.00m座封測壓泵抽，測壓流度29.4mD/cP，地層壓力1290psi?？紤]到地層出砂風(fēng)險，使用0.5cm3/s泵速泵抽，泵抽順暢，提速到1cm3/s依然泵抽順暢，但提速到2cm3/s，泵速突然下降、實時流度降低，判斷為出砂堵塞管線。之后嘗試提高壓差到270psi，但泵速并未好轉(zhuǎn)，依然維持在0.8cm3/s，考慮到該泵效太低，決定解封放棄本點泵抽。解封前未取樣。

（2）在1247.00m測壓情況

在1247.00m座封失效，稍微轉(zhuǎn)換一下工具面10°后，在1247m嘗試測壓再次失封。上移0.3m至1246.7m座封測壓，地層壓力1301.28 psi，地層流度：17.9 mD/cP，在本點泵抽。泵抽1cm3/s，壓差20psi，泵抽穩(wěn)定，提速到2cm3/s后泵抽不順暢，泵速在0.5cm3/s到2cm3/s之間變化，實時流度持續(xù)降低，流動壓力穩(wěn)定，分析認(rèn)為是地層出砂導(dǎo)致管線堵塞。收回探針后，上下活動下鉆具，再返排重新回到測壓深度1246.7m，地層壓力1301.23 psi，地層流度92.19 mD/cP，泵抽。開始以2cm3/s參數(shù)泵抽15min，泵速增加至2.5～3.5cm3/s，實際的平均速度3cm3/s，即每小時10L，各探頭工作正常，密度為1.04g/cm3，聲波193.5μs/ft波動，泵速平均為3cm3/s，當(dāng)累積泵抽體積19.3L時，密度從1.041g/cm3降到了1.038g/cm3，累計泵抽236min，泵抽量36.9L，最終密度1.038g/cm3，最終密度193.48μs/ft，泵抽液穩(wěn)定超2h，光譜為標(biāo)準(zhǔn)水響應(yīng)，由此判定礦化度已經(jīng)穩(wěn)定了，地層水純度滿足灌樣要求，開始按要求取10個純水樣，無需在1271m進(jìn)行測壓取樣作業(yè)，結(jié)束本次作業(yè)。

4 結(jié)論

根據(jù)南海東部淺層粵海組疏松砂巖地層的特征以及測壓取樣要求，優(yōu)選了貝克休斯隨鉆測壓取樣工具FASTrak開展測壓取樣作業(yè)，在作業(yè)前開展方案優(yōu)化設(shè)計，在測壓取樣過程中，優(yōu)化泵抽速度，泵抽時及時判斷砂堵并有效解堵，順利完成在淺層砂巖中測壓取樣作業(yè)，取到了油氣水等資料，達(dá)到了地質(zhì)設(shè)計的要求，圓滿完成地質(zhì)任務(wù)。