侯慶宇 （中石油西部鉆探工程有限公司測井公司，新疆 克拉瑪依 834000）

井控壓力參數(shù)測井在新疆油田產(chǎn)能建設(shè)中的應(yīng)用

侯慶宇 （中石油西部鉆探工程有限公司測井公司，新疆 克拉瑪依 834000）

傳統(tǒng)的測井資料評價流程不能滿足產(chǎn)能建設(shè)對井控壓力參數(shù)的時效和精度要求，為此研究設(shè)計了井控壓力參數(shù)測井評價業(yè)務(wù)流程。結(jié)合鉆井工程設(shè)計、測井資料采集處理、數(shù)字油田產(chǎn)能建設(shè)，形成了完整的井控壓力參數(shù)測井評價業(yè)務(wù)流程；基于莫爾－庫侖準則，建立了井控壓力參數(shù)測井評價模型；依托新疆數(shù)字油田平臺，建立成果數(shù)據(jù)發(fā)布流程。應(yīng)用測井評價業(yè)務(wù)流程對新疆油田的井控壓力參數(shù)測井資料進行了解釋處理和資料網(wǎng)上發(fā)布，實現(xiàn)了成果數(shù)據(jù)庫正?；?/p>

井控壓力；偶極聲波；發(fā)布流程；產(chǎn)能建設(shè)

井控技術(shù)已發(fā)展成一套完整而成熟的工藝技術(shù)，包括整套的國家法令、井控設(shè)備、井控理論、井控程序和地層壓力監(jiān)測方法，使井噴事故下降到最低限度［1］。地層壓力監(jiān)測方法有地震法、dc指數(shù)法、測井資料預(yù)測法，其中電纜地層測試與和偶極聲波測井相結(jié)合的方法可同時計算地層孔隙壓力、地層坍塌壓力和地層破裂壓力，能滿足井控設(shè)計的要求。

偶極聲波測井不僅能夠在硬地層中，而且能夠在淺地層、疏松地層和含氣地層中采集到高質(zhì)量的橫波波形，計算全井段的地層坍塌壓力和破裂壓力；電纜地層測試能夠提供全井段的地層孔隙壓力；結(jié)合3種壓力，建立全井段三壓力剖面。因此，利用偶極聲波、電纜地層測試測井技術(shù)，結(jié)合井控壓力設(shè)計，在數(shù)字油田框架上，建立井控壓力參數(shù)測井評價業(yè)務(wù)流程，該業(yè)務(wù)流程包括資料采集設(shè)計、資料解釋處理和成果數(shù)據(jù)信息化 （圖1）。

圖1 井控壓力參數(shù)測井評價流程框圖

1 資料采集設(shè)計

新疆油田產(chǎn)能建設(shè)的原則是總體設(shè)計、分步實施，井控壓力參數(shù)在油氣藏開發(fā)實施的早期階段采集，采用樁子井技術(shù)，覆蓋油藏空間，保證資料質(zhì)量，實現(xiàn)資料利用率最大化。

每個油藏設(shè)計一二口樁子井，樁子井位于油藏構(gòu)造、巖性的關(guān)鍵部位，是油藏開發(fā)最先鉆開的井，能反映油藏的地層壓力體系，采集地層體積密度、偶極聲波、地層壓力測試、自然伽馬等測井資料，計算坍塌壓力、破裂壓力和孔隙壓力等井控壓力參數(shù)。

偶極聲波測井采用交叉偶極子聲波 （WSTT）測井項目，偶極子有1.2、1.5、2.2kHz共3種聲波發(fā)射頻率方式，其中1.2kHz發(fā)射頻率適合于慢速地層 （聲波時差Δt＞120μs／ft），1.5kHz發(fā)射頻率適合于中速地層 （100μs／ft＞Δt＞120μs／ft），2.2kHz發(fā)射頻率適合于快速地層 （Δt＜100μs／ft）［2］。地層電纜測試點按鉆遇地層的層組設(shè)計，每個層組采集1～2個正常壓力數(shù)據(jù)點。油氣顯示好的儲層設(shè)計3個及以上測試點，用于地層流體性質(zhì)分析。

資料采集嚴格按照行業(yè)、企業(yè)標準控制質(zhì)量，MDT（modular dynamic tester，模塊式地層動態(tài)測試儀）采用中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY／T 5691-2006，RFT（repeat formation tester，重復(fù)地層測試器）采用中石油企業(yè)標準Q／CNPC-XJ 0137-2006［3］，WSTT（wavesonic tool，交叉偶極聲波測井）采用中石油企業(yè)標準Q／CNPC-XJ 0164-2005。

2 資料解釋處理

2.1 解釋模型

孔隙壓力參數(shù)由電纜地層測試采集，石英壓力計數(shù)據(jù)精度0.5psi（1psi＝6.895kPa），滿足井控設(shè)計的要求。資料采集過程中，根據(jù)測壓前后鉆井液柱壓力判斷儀器穩(wěn)定性，根據(jù)地層滲透能力、鄰近點壓力相對大小判斷壓力測試是否是干點、超壓、坐封失敗。井控壓力參數(shù)評價中，剔除干點、超壓、坐封失敗數(shù)據(jù)點，將地層孔隙壓力折算成地層孔隙壓力梯度。

地層坍塌壓力、破裂壓力根據(jù)莫爾－庫侖巖石破壞準則計算，地層破裂壓力pf計算公式為［4］：

式中：σx、σy分別為水平上X方向和Y方向應(yīng)力，MPa；a為有效應(yīng)力系數(shù)；Kz＝cot（45°－φ）；φ為巖石內(nèi)摩擦角，（°）；pp為地層孔隙壓力，MPa；Srt為巖石抗拉強度，MPa；C為內(nèi)聚力，MPa。

式（1）、（2）表明地層坍塌壓力、破裂壓力與地層所承受的地應(yīng)力、地層孔隙壓力和巖石的機械特性相關(guān)，垂向應(yīng)力與地層體積密度有關(guān)，由地層體積密度積分而得，水平應(yīng)力與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)，區(qū)域上相對穩(wěn)定。巖石內(nèi)摩擦角由巖石力學(xué)試驗得到。巖石抗拉強度St計算公式如下：

式中：E為巖石彈性模量，MPa；φ（sh）為泥質(zhì)體積分數(shù)，1。泥質(zhì)體積分數(shù)由自然伽馬曲線計算，巖石彈性模量E與巖石的縱波、橫波速度相關(guān)，計算公式如下：

式中：ρ為巖石密度，g／cm3；vp為巖石縱波速度，m／s；vs為巖石橫波速度，m／s。vp、vs由偶極聲波測井資料提取，ρ由常規(guī)測井采集，利用測井資料就可以計算出井控壓力參數(shù)。

2.2 評價流程

評價流程包括快速評價、精細評價、數(shù)據(jù)入庫3個層次的子流程，快速評價是整個流程的基礎(chǔ)，精細評價是數(shù)據(jù)精度提高的保障，數(shù)據(jù)入庫是成果數(shù)據(jù)信息化的手段。

快速評價包括對原始資料的質(zhì)量控制和資料的基本處理，資料處理周期短，滿足井控設(shè)計的時效要求。偶極聲波的基本處理包括縱橫波時差提取、巖石機械特性分析、各向異性處理、壓裂裂縫高度預(yù)測、波場分離等。快速評價為井控提供的壓力參數(shù)成果包括一張二維表和兩張圖件，表1是地層破裂壓力、坍塌壓力和孔隙壓力數(shù)據(jù)表，圖件包括地層孔隙壓力回歸剖面圖和破裂壓力、坍塌壓力、地層壓力評價組合圖。壓力數(shù)據(jù)表包括所鉆遇地層各層組的最小破裂壓力梯度、最大坍塌壓力梯度和采集到的地層孔隙壓力梯度數(shù)據(jù) （表1），給井控按層組設(shè)計鉆井液密度窗口提供參考。地層孔隙壓力回歸剖面圖直觀顯示了地層孔隙壓力變化情況 （圖2）。壓力評價組合圖 （圖3）包括了地層坍塌壓力梯度、破裂壓力梯度和地層孔隙壓力梯度。

表1 A井破裂壓力、坍塌壓力及孔隙壓力數(shù)據(jù)表

圖2 A井地層壓力回歸剖面圖 圖3 A井破裂壓力、坍塌壓力、地層壓力組合圖

精細評價是結(jié)合巖石力學(xué)聲學(xué)試驗數(shù)據(jù)、地層壓裂破裂壓力數(shù)據(jù)、關(guān)井靜壓數(shù)據(jù)，刻度成果數(shù)據(jù)，提高成果精度。巖石試驗數(shù)據(jù)影響因素少，可以通過系列試驗來減小誤差，但試驗費用、時間和試驗條件比較苛刻，能獲取到的數(shù)據(jù)也比較少，難以及時和廣泛進行成果數(shù)據(jù)刻度?，F(xiàn)場壓力施工的破裂壓力數(shù)據(jù)與油田生產(chǎn)結(jié)合緊密，能用于測井評價成果數(shù)據(jù)刻度的數(shù)據(jù)比較多，但壓裂破裂壓力的影響因素比較多，難以區(qū)分影響因素的主次，只能采取 “硬”刻度。關(guān)井靜壓是試油 （采）過程中，停止油井的生產(chǎn)，井筒中流體壓力盡量恢復(fù)到地層流體壓力，采集得到地層孔隙壓力。電纜地層測試和關(guān)井靜壓對比分析表明，關(guān)井靜壓和電纜地層測試壓力誤差較小，具有較好的相關(guān)性 （圖4），能滿足井控壓力設(shè)計的精度要求。

圖4 電纜地層測試壓力與關(guān)井靜壓對比分析圖

3 成果數(shù)據(jù)信息化

企業(yè)的信息化建設(shè)都會經(jīng)過規(guī)范專業(yè)數(shù)據(jù)、建立業(yè)務(wù)系統(tǒng)、整合信息應(yīng)用、實現(xiàn)企業(yè)集成4個階段［5］。鉆井工程壓力參數(shù)成果數(shù)據(jù)信息是依托新疆數(shù)據(jù)油田平臺，建立成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準、信息發(fā)布流程，實現(xiàn)成果數(shù)據(jù)庫正?；?，成果數(shù)據(jù)在新疆油田勘探、開發(fā)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

3.1 成果數(shù)據(jù)標準化

井控壓力參數(shù)由測井公司產(chǎn)生，新疆油田公司數(shù)據(jù)中心管理，開發(fā)公司、開發(fā)項目經(jīng)理部、采油廠、錄井公司應(yīng)用，業(yè)務(wù)鏈條長，應(yīng)用層面寬，需要建立成果數(shù)據(jù)標準。成果數(shù)據(jù)標準包括成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和取值原則。

成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括一張數(shù)據(jù)表和兩個剖面圖件。數(shù)據(jù)表是地層破裂壓力、坍塌壓力和孔隙壓力數(shù)據(jù)表 （表1），以地層層組為單位，包含每個層組地層巖石的最大坍塌壓力、最小破裂壓力和地層孔隙壓力，折算成梯度，數(shù)據(jù)單位與鉆井液密度單位一致，數(shù)據(jù)數(shù)量大小可以與鉆井液密度值直接比較，鉆遇地層的鉆井液密度大于最大坍塌壓力梯度，小于最小破裂壓力梯度，接近地層孔隙壓力梯度。剖面圖之一是地層孔隙壓力回歸剖面圖 （見圖2），地層孔隙壓力與深度的交會圖，根據(jù)地層壓力變化趨勢調(diào)整鉆井液密度，保護油氣層。剖面圖之二是破裂壓力、坍塌壓力、地層壓力評價組合圖 （見圖3），組合圖反映鉆遇地層巖性，地層坍塌、破裂和孔隙壓力的變化拐點，根據(jù)拐點設(shè)計合理完井次數(shù)、井身結(jié)構(gòu)，安全鉆穿目的層位。

成果數(shù)據(jù)取值原則約束井控壓力參數(shù)評價人員，消除由解釋人員引起的數(shù)據(jù)誤差。成果數(shù)據(jù)取值原則是：避開擴徑、不規(guī)則井眼，讀取地層最大坍塌壓力、最小破裂壓力；最大坍塌壓力在容易坍塌的泥巖中讀取，最小破裂壓力在容易破裂的砂巖中讀取，特殊巖性單獨取值 （圖5）。井控壓力參數(shù)取值原則符合地層巖石坍塌、破裂特性，也符合短板原理。

3.2 成果數(shù)據(jù)正?；?/h3>

數(shù)據(jù)采集設(shè)計、成果數(shù)據(jù)標準化、標準化解釋處理流程、數(shù)據(jù)入庫質(zhì)檢機制保證了井控壓力參數(shù)應(yīng)用正常化，數(shù)據(jù)入庫質(zhì)檢是正?；P(guān)鍵環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)入庫質(zhì)檢設(shè)置數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)庫審核、數(shù)據(jù)查詢5個角色，其中數(shù)據(jù)錄入是數(shù)據(jù)加載角色，數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)庫審核和數(shù)據(jù)查詢都由專業(yè)人員完成，是質(zhì)檢角色。

數(shù)據(jù)入庫質(zhì)檢采用C／S和B／S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，數(shù)據(jù)錄入在客戶端通過應(yīng)用服務(wù)器把成果數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，數(shù)據(jù)質(zhì)檢則在IE瀏覽器中審查數(shù)據(jù)質(zhì)量，所有角色都針對同一數(shù)據(jù)操作，提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)準確性。

圖5 井控壓力參數(shù)取值原則示意圖

4 實例應(yīng)用

井控壓力參數(shù)測井評價已納入新疆油田鉆井工程設(shè)計流程，成果數(shù)據(jù)在新建產(chǎn)能區(qū)塊首次使用，調(diào)整產(chǎn)能時再次使用。

陸B(tài)井是陸B(tài)井區(qū)的一口評價井，該區(qū)塊J2t有較好的油氣顯示，是某油田2010年的主力產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊。油藏開發(fā)方案設(shè)計要求陸B(tài)井從表套-井底采集偶極聲波、地層密度和地層壓力資料，用于評價井控壓力參數(shù)。

圖6是陸B(tài)井破裂壓力、坍塌壓力、孔隙壓力、鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)綜合圖。400m以上地層坍塌壓力比較大，400m以下地層，坍塌壓力梯度在0.8～1.05MPa／100m之間，破裂壓力梯度在2.5～3.0MPa／100m之間，地層孔隙壓力梯度在1.0～1.03MPa／100m之間。400m以上地層鉆井實際使用鉆井液密度1.3g／cm3，400m以下鉆井液密度1.0g／cm3，均在安全鉆井液窗口內(nèi)。表套下至400m。鉆井用時20d，未發(fā)生井噴事故，井身質(zhì)量優(yōu)。

5 結(jié) 論

1）壓力是井控設(shè)計的重要參數(shù)，采用電纜地層測試、偶極聲波測井技術(shù)，結(jié)合地層壓力解釋模型，能夠及時、準確地提供井控設(shè)計壓力參數(shù)。

2）依托數(shù)字油田平臺，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準、信息發(fā)布流程，實現(xiàn)井控壓力參數(shù)成果數(shù)據(jù)庫正常化。

3）實踐證明，依據(jù)井控壓力參數(shù)測井評價業(yè)務(wù)流程，設(shè)計合理的樁子井，采集和處理資料，成果數(shù)據(jù)及時上網(wǎng)發(fā)布，提高了解釋處理時效，提高了成果數(shù)據(jù)精度，實現(xiàn)了成果數(shù)據(jù)信息化，滿足了油田產(chǎn)能建設(shè)的需要。

圖6 陸B(tài)井丼身結(jié)構(gòu)、鉆井液密度和井控壓力參數(shù)剖面圖

［1］陳立性 .關(guān)于現(xiàn)代井控技術(shù)中幾個問題的探討 ［J］.石油鉆采工藝，1984，3（2）：7～18.

［2］翟合娟 .偶極子聲波測井儀器中有源濾波器的設(shè)計 ［J］.石油儀器，2003，17（1）：18～22.

［3］高秋濤.電纜式地層測試器測井資料解釋規(guī)范 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［4］劉向君，羅平亞 .巖石力學(xué)與石油工程 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［5］王輝，袁耀嵐 .數(shù)字新疆油田建設(shè)與應(yīng)用 ［J］.石油工業(yè)計算機應(yīng)用，2006，14（4）：5～9.

［編輯］ 龍 舟

4 The Application of Well Controlled Pressure Parameter Logging in Productivity Construction in Xinjiang Oilfield

HOU Qing－yu （Author' s Address：Well Logging Company，Xibu Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Karamay 834000，Xinjiang，China）

The conventional process of logging data evaluation could not meet the requirements of efficiency and accuracy of well controlled pressure parameter in productivity construction，therefore the procedure of logging evaluation process on well controlled pressure parameter was researched and designed.Combined with the drilling engineering design，logging data acquisition and productivity construction of digital oilfields，a work flow on evaluation method of well controlled pressure parameter logging was established.Based on Mohr-Coulomb Criterion，a model of logging data evaluation was established.Based on the Xinjiang Digital Oilfield，the resulted data publishing process is built.The work flow is used to process logging data and published in web of Xinjiang Oilfield，the database of the resulted data is normalized.

well controlled pressure；dipole acoustic logging；publishing process；productivity construction

P631.84

A

1000-9752（2013）04-0104-06

2012-11-15

侯慶宇 （1962-），男，1985年大學(xué)畢業(yè)，工程師，長期從事勘探、開發(fā)的測井應(yīng)用及測井新技術(shù)、新方法的地質(zhì)、工程推廣應(yīng)用工作。